KR102510532B1 - 색 변환 패널 - Google Patents
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Abstract
기판, 상기 기판 위에 배치되고 색 변환 부재를 포함하는 색 변환층, 상기 기판과 색 변환층 사이에 배치되거나 상기 색 변환층 위에 배치되거나 또는 상기 기판과 색 변환층 사이 및 상기 색 변환층 위에 배치되는 저굴절층, 및 상기 저굴절층 및 상기 색 변환층을 덮는 평탄화층을 포함하고, 상기 색 변환 부재는 양자점을 포함하고, 상기 저굴절층은 폴리머 매트릭스 및 상기 폴리머 매트릭스에 분산된 중공 입자를 포함하는 색 변환 패널.
Description
본 기재는 색 변환 패널에 관한 것이다.
저굴절률 소재는 빛을 다루는 다양한 디바이스에 사용될 수 있다. 저굴절률의 특성을 이용하면 저반사율의 효과를 볼 수 있기 때문에, 빛 센서 외부의 렌즈의 저반사층, 디스플레이 혹은 태양전지 최외곽의 반사방지막(AR), 또는 빛이 이동하는 디바이스 내부에서 빛의 손실을 줄여 효율을 높이는 층에 사용되기도 한다. 또한, 코팅층의 굴절률이 낮을수록 코팅층의 두께를 줄일 수 있어, 코팅막의 마진이 넓어지고 디바이스 목적에 따른 효율은 증가하게 된다.
특히, 최근 디스플레이 분야가 발달함에 따라 디스플레이를 이용한 각종 표시 장치가 다양화되고 있으며, 이러한 표시 장치 중 OLED 또는 양자점을 포함하는 표시 장치와 같은 자발광 재료의 발광 효율을 증대시키는 기술에 대한 요구가 지속적으로 발생하고 있다.
기존의 기술들은, 열경화형 저굴절률 소재를 이용할 때 350℃ 이상, 적어도 300℃ 이상 베이크(bake)를 해야 얻을 수 있었다. 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법과 같이 증착을 이용해야 했으나, 이때는 위와 같은 저굴절 특성을 얻기가 어려웠다. 혹은 고가의 중공 입자(hollow silica)를 사용하였지만, 이는 에치(etch)나 패터닝과 같은 공정에서 비산되어 후속공정이 어렵다.
일 구현예는 발광 효율이 상승되는 색 변환 패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
(1) 일 구현예는 기판, 상기 기판 위에 배치되고 색 변환 부재를 포함하는 색 변환층, 상기 기판과 상기 색 변환층 사이에 배치되거나, 상기 색 변환층 위에 배치되거나, 또는 상기 기판과 상기 색 변환층 사이 및 상기 색 변환층 위에 배치되는 저굴절층, 및 상기 저굴절층 및 상기 색 변환층을 덮는 평탄화층을 포함하고, 상기 색 변환 부재는 양자점을 포함하고, 상기 저굴절층은 폴리머 매트릭스 및 상기 폴리머 매트릭스에 분산된 중공 입자를 포함하는 색 변환 패널을 제공한다.
(2) 상기 저굴절층은 상기 색 변환층 위에 배치될 수 있다.
(3) 상기 저굴절층은 500nm 내지 550nm 파장에 대한 굴절률이 1.32 미만이다.
(4) 상기 저굴절층은 400nm에서의 광투과율이 90% 이상일 수 있다.
(5) 상기 폴리머 매트릭스는 실리콘계 중합체 또는 아크릴계 중합체를 포함할 수 있다.
(6) 상기 폴리머 매트릭스는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 가수분해 축합 반응시켜 형성되는 실리콘계 중합체를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
(R1)a(R2)b(R3)c-Si-(OR4)4-a-b-c
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R3 은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, R(C=O)- (여기서, R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기이다), 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고,
R4는 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 또는 이들의 조합이고,
0 ≤ a+b+c < 4 이다;
[화학식 2]
(R7O)3-d-e(R5)d(R6)e-Si-Y1-Si-(R8)f(R9)g(OR10)3-f-g
상기 화학식 2에서,
R5, R6, R8, 및 R9는, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, R(C=O)- (여기서 R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기), 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴레이트기로 치환된 C1 내지 C30 알킬기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고,
R7 및 R10 은, 각각 독립적으로, 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 또는 이들의 조합이고,
Y1 은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
0 ≤ d+e < 3 이고,
0 ≤ f+g < 3 이다.
(7) 상기 실리콘계 중합체의 폴리스티렌 환산 중량평균 분자량(Mw)은 1,000 g/mol 내지 100,000 g/mol일 수 있다.
(8) 상기 폴리머 매트릭스는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 가수분해 축합 반응시켜 제조되는 카보실란-실록산 공중합체일 수 있다.
(9) 상기 카보실란-실록산 공중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 총 질량을 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 20 % 이하 포함하여 가수분해 축합 반응시켜 제조되는 것일 수 있다.
(10) 상기 중공 입자는 티타늄 산화물, 규소 산화물, 바륨 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 중공 금속 산화물의 미립자일 수 있다.
(11) 상기 중공 금속 산화물 미립자는 TiO2, SiO2, BaTiO3, Ba2TiO4, ZnO, ZrO2, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
(12) 상기 중공 입자의 평균 직경(D50)은 10nm 내지 150nm 일 수 있다.
(13) 상기 중공 입자의 공극률은 40% 내지 90%일 수 있다.
(14) 상기 중공 입자는 상기 저굴절층의 총 질량을 기준으로 80 질량% 이하로 포함될 수 있다.
(15) 상기 색 변환 부재는 상기 양자점이 분산되어 있는 바인더 수지를 더 포함할 수 있다.
(16) 상기 색 변환 부재 내 바인더 수지는 아크릴계 바인더 수지, 카도계 바인더 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
(17) 상기 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장을 가지는 것일 수 있다.
(18) 상기 평탄화층은 상기 저굴절층에 포함된 폴리머 매트릭스와 동일하거나 상이한 폴리머 매트릭스를 포함할 수 있다.
(19) 상기 색 변환 패널은 상기 평탄화층을 덮는 제1 캡핑층 및 상기 저굴절층과 상기 색 변환층 사이에 위치하는 제2 캡핑층 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 기재에 의하면 발광 효율을 향상시킬 수 있는 색 변환 패널을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 색 변환 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 일 변형예에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 일 변형예에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2의 일 변형예에 따른 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 일 변형예에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 일 변형예에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2의 일 변형예에 따른 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 색 변환 패널(100)을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 색 변환 패널(100)은 기판(110), 저굴절층(120), 색변환층(130), 및 평탄화층(140)을 포함하고, 상기 색변환층(130)은 제1 파장의 광을 발광하는 제1 색변환층(132)과 제2 파장의 광을 발광하는 제2 색변환층(134)과 같이, 2 이상의 다른 파장의 광을 발광하는 색 변환층을 포함할 수 있다.
기판(110)은 투명하고 전기적으로 절연성을 가지는 물질로 이루어지며, 제1 색변환층(132)과 제2 색 변환층(134)이 위치하는 영역에 대응되는 위치에 보호층(112)을 더 포함할 수 있다. 보호층(112)은 기판(110)의 일면에 형성되어, 이후 기판(110) 상에 색 변환층(130)이 형성될 때 색 변환층의 패터닝이 원활하게 진행되도록 하고, 색 변환층 내 색 변환 부재를 보호한다.
저굴절층(120)은 기판(110)의 일면, 예를 들어, 보호층(112)이 형성된 기판(110)의 일면 상에서 기판(110) 일부 및 보호층(112)을 덮을 수 있고, 또는 색 변환층(130) 위에 형성되어 색 변환층(130), 기판(110) 일부, 및 보호층(112)을 모두 덮을 수 있다. 일 구현예에 따른 저굴절층(120)은 500nm 내지 550nm 파장에 대해 1.32 미만의 굴절률, 예를 들어, 1.31 이하, 예를 들어, 1.30이하, 예를 들어, 1.29이하, 예를 들어, 1.28 이하, 예를 들어, 1.27 이하, 예를 들어, 1.26 이하, 예를 들어, 1.25 이하, 예를 들어, 1.24 이하, 예를 들어, 1.23 이하, 예를 들어, 1.22 이하, 예를 들어, 1.21 이하, 예를 들어, 1.20 이하의 상대적으로 낮은 굴절률을 가진다. 이러한 저굴절층(120)이 색 변환층(130)의 위 또는 아래, 또는 위 및 아래에 모두 형성되는 경우, 색 변환층(130)으로부터 발광하는 광이 기판(110) 쪽으로 반사되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 빛이 저굴절층(120)을 통과하면서 굴절률 차에 의해 반사 또는 굴절되어 다시 색 변환층(130)으로 이동하면서 소실된 빛이 재사용되는 효과를 갖게 된다. 이에 따라, 저굴절층(120)이 색 변환층(130)의 위 또는 아래, 또는 위 및 아래 모두에 형성되는 일 구현예에 따른 색 변환 패널(100)의 발광 효율이 더욱 향상될 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 굴절률은 진공과 매질 중의 빛의 속도의 비를 나타내는 절대 굴절률을 의미한다.
또한, 상기 저굴절층은 400nm 파장에 대한 광 투과율이 90% 이상, 예를 들어, 91% 이상, 예를 들어, 92% 이상, 예를 들어, 93% 이상, 예를 들어, 94% 이상, 예를 들어, 95% 이상, 예를 들어, 96% 이상, 예를 들어, 97% 이상, 예를 들어, 98% 이상, 예를 들어, 99% 이상일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다. 저굴절층의 400nm 파장에 대한 광 투과율이 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 저굴절층의 광학적 특성이 더욱 향상 될 수 있다.
일 구현예에 따른 저굴절층(120)은 폴리머 매트릭스, 및 상기 폴리머 매트릭스 내에 분산된 중공 입자를 포함한다. 상기 저굴절층(120)은 기판(110) 상에 폴리머 매트릭스를 형성하는 중합체와 중공 입자를 포함하는 저굴절층 형성용 조성물을 도포하여 경화함으로써 형성할 수 있다. 상기 저굴절층 형성용 조성물을 형성하는 각 성분에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
상기한 바와 같이, 저굴절층(120)은 색 변환층(130)의 위 및/또는 아래에 형성된다. 도 1에 나타낸 일 실시예에 따른 색 변환 패널(100)은 제1 파장의 광을 방출하는 제1 색 변환층(132)과 제2 파장의 광을 방출하는 제2 색 변환층(134)을 포함한다. 일 예로 제1 색변환층(132)은 적색 광을 방출하며, 제2 색변환층(134)은 녹색 광을 방출할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 이 외에도 색 변환 패널(100)은 청색 계열의 광을 방출하거나 혹은 백색 광을 방출하는 제3 영역(C)을 더 포함할 수 있다.
제1 색 변환층(132) 및 제2 색 변환층(134)은 각각 제1 파장의 광을 발광하는 제1 색 변환부재(133) 및 제2 파장의 광을 발광하는 제2 색 변환부재(135)를 포함하며, 이들 제1 색 변환부재(133)와 제2 색 변환부재(135)는 각각 입사된 광의 파장을 다른 파장의 광으로 변환시키는 양자점을 포함할 수 있다. 색 변환층(130)에 포함되는 색 변환부재 및 양자점에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 도 1을 참조하면, 색 변환층(130)은 제3 영역(C)에 대응되도록 배치되는 투과부재(136)를 더 포함할 수도 있다. 투과부재(136)는 광원으로부터 전달받은 광을 별도의 색 변환 없이 그대로 방출할 수 있다. 이를 위해, 일 예로, 투과부재(136)는 색 변환층(130)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 투과부재(136) 역시 제1 색 변환층(132) 및 제2 색 변환층(134)과 같이, 특정 파장으로 변환된 광을 방출하기 위하여 양자점을 더 포함할 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 저굴절층(120)을 형성하기 위한 저굴절층 형성용 조성물의 각 성분들에 대해 자세히 설명한다.
실리콘계 중합체
저굴절층(120)은 기판(110)과 색 변환층(130) 사이에 배치되거나, 색 변환층(130) 위에 배치되거나, 또는 상기 기판(110)과 색 변환층(130) 사이 및 상기 색 변환층(130) 위 모두에 배치될 수 있고, 폴리머 매트릭스 및 상기 폴리머 매트릭스 내에 분산된 중공 입자를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 매트릭스는 저굴절 특성을 갖는 중합체를 포함할 수 있고, 그러한 중합체의 예로서, 실리콘계 중합체, 아크릴계 중합체, 에폭시계 중합체 등을 사용할 수 있으며, 일 실시예에서 상기 중합체는 실리콘계 중합체일 수 있다.
상기 저굴절 특성을 갖는 중합체를 포함함으로써, 저굴절층은 빛이 패널의 층간을 이동할 때 손실되는 광량을 재활용(recycle)하여 색 변환 패널의 발광 효율을 높일 수 있다.
특히, Green QD 발광체의 발광 효율을 높이는 것이 어려운 바, Green QD 상/하층부에 저굴절 코팅막을 도입하여 Green QD 발광체의 발광 효율을 도와줄 수 있다.
일 실시예에서, 상기 폴리머 매트릭스는 실리콘계 중합체를 포함할 수 있으며, 상기 실리콘계 중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 가수분해 축합 반응시켜 형성될 수 있다.
[화학식 1]
(R1)a(R2)b(R3)c-Si-(OR4)4-a-b-c
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R3 은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, R(C=O)- (여기서, R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기이다), 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고,
R4는 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 또는 이들의 조합이고,
0 ≤ a+b+c < 4 이다;
[화학식 2]
(R7O)3-d-e(R5)d(R6)e-Si-Y1-Si-(R8)f(R9)g(OR10)3-f-g
상기 화학식 2에서,
R5, R6, R8, 및 R9는, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, R(C=O)- (여기서 R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기), 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴레이트기로 치환된 C1 내지 C30 알킬기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고,
R7 및 R10 은, 각각 독립적으로, 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 또는 이들의 조합이고,
Y1 은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
0 ≤ d+e < 3 이고,
0 ≤ f+g < 3 이다.
상기 화학식 1의 R1 내지 R3 은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고, R4는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C4의 아실기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기일 수 있다.
상기 화학식 2의 R5, R6, R8, 및 R9는, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고, R7 및 R10 은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C4의 아실기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기일 수 있다.
상기 화학식 2의 Y1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C6 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴렌기, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 실리콘계 중합체의 폴리스티렌 환산 중량평균 분자량(Mw)은 1,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 90,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 80,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 70,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 60,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 50,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 40,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 예를 들어, 1,000 g/mol 내지 10,000 g/mol, 예를 들어, 2,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 3,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 4,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 5,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 6,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 7,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 8,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 9,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 예를 들어, 10,000 g/mol 내지 100,000 g/mol일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 상기 폴리머 매트릭스는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 가수분해 축합 반응시켜 형성되는 카보실란-실록산 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 카보실란-실록산 공중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 총 질량을 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 20 % 이하, 예를 들어, 18 % 이하, 예를 들어, 16 % 이하, 예를 들어, 15 % 이하, 예를 들어, 14 % 이하, 예를 들어, 12 % 이하, 예를 들어, 10 % 이하로 포함하여 가수분해 축합 반응시켜 형성될 수 있으며, 이들 범위로 제한되지 않는다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 상기 범위로 포함하여 가수분해 축합반응시켜 제조되는 카보실란-실록산 공중합체는 높은 표면 경도를 가지고, 고온에서 크랙이 발생하지 않으며, 높은 투과율과 낮은 굴절률을 가지는 폴리머 매트릭스를 형성할 수 있다.
중공 입자
상기 저굴절층은 상기 설명한 저굴절 특성을 가지는 폴리머 매트릭스와 함께중공 입자를 더 포함함으로써 저굴절층의 굴절률을 더욱 낮출 수 있다. 구체적으로, 저굴절층은 중공 입자를 포함함으로써 저굴절층 내에 공기를 함유할 수 있고, 공기의 낮은 굴절률로 인해 저굴절층의 굴절률이 더욱 낮아질 수 있다. 저굴절층의 굴절률이 더욱 낮아짐에 따라, 저굴절층(120) 상부 및/또는 하부에 배치되는 색변환층(130)의 발광 효율이 더욱 증대될 수 있다.
상기 중공 입자는 티타늄 산화물, 규소 산화물, 바륨 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 중공 금속 산화물의 미립자일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.
일 예로서, 상기 중공 금속 산화물 미립자는 TiO2, SiO2, BaTiO3, Ba2TiO4, ZnO, ZrO2, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 일 실시예에서, 상기 중공 금속 산화물 미립자는 중공 실리카 (SiO2)일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
상기 중공 입자의 평균 직경(D50)은 10nm 내지 150nm, 예를 들어, 10nm 내지 130nm, 예를 들어, 10nm 내지 110nm, 예를 들어, 20nm 내지 110nm, 예를 들어, 40nm 내지 110nm, 예를 들어, 60nm 내지 110nm 일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다. 중공 입자의 평균 직경 크기가 상기 범위를 만족하는 경우, 저굴절층 내 폴리머 매트릭스에 잘 분산될 수 있고, 저굴절층의 굴절률을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
상기 중공 입자의 공극률은 40% 내지 90%, 예를 들어, 40% 내지 80%, 예를 들어, 40% 내지 70%, 예를 들어 40% 내지 60%, 예를 들어, 40% 내지 50%, 예를 들어, 50% 내지 90%, 예를 들어 60% 내지 90%, 예를 들어, 70% 내지 90%, 예를 들어, 80% 내지 90%, 예를 들어, 50% 내지 70%일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다. 중공 입자의 공극률이 상기 범위를 초과하는 경우, 중공 입자의 내부 공간의 크기는 커지고 외곽의 두께는 작아져 중공 입자의 내구성이 약해질 수 있으며, 중공 입자의 공극률이 상기 범위 미만인 경우, 저굴절층의 굴절률 감소 효과가 미미할 수 있다.
상기 중공 입자는 상기 저굴절층의 총 질량을 기준으로 80 질량% 이하, 예를 들어, 75 질량% 이하, 예를 들어, 70 질량% 이하, 예를 들어, 65 질량% 이하, 예를 들어, 60 질량% 이하, 예를 들어, 55 질량% 이하, 예를 들어, 50 질량% 이하, 예를 들어, 45 질량% 이하, 예를 들어, 40 질량% 이하, 예를 들어, 35 질량% 이하, 예를 들어, 30 질량% 이하, 예를 들어, 25 질량% 이하로 포함될 수 있고, 이들에 제한되지 않는다. 중공 입자가 상기 함량 범위로 포함될 경우, 저굴절층의 굴절률을 낮출 수 있고, 이에 따라, 색 변환 패널의 발광 효율이 증대 될 수 있다.
용제
저굴절층(120)은 상기 실리콘계 중합체와 중공 입자를 분산시킬 수 있는 용제에 상기 중합체 및 중공 입자를 분산시킨 후 이를 기판(120)에 코팅하여 경화함으로써 제조할 수 있다. 따라서, 저굴절층 형성용 조성물은 용제를 더 포함할 수 있으며, 상기 용제로는 200℃ 이상의 공정 온도에서 사용 가능한 임의의 용제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 용제는 알코올형 용제, 예를 들어, 부탄올, 이소프로판올 등과, 케톤형 용제, 예를 들어, PMEA, DIBK 등을 사용할 수 있고, 이들 외에 당해 기술 분야에서 공지된 용제로서 상기 공정 온도 이상에서 사용 가능한 임의의 용제를 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
용제가 2종 이상으로 혼합되어 사용되는 경우, 공정 온도 100℃ 내지 230℃에서 사용 가능한, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 감마부티로락톤(GBL), 및 그 외 종류의 용제간의 혼합형태일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 용제는 상기 실리콘계 중합체, 예를 들어, 카보실란-실록산 공중합체 및 중공 입자의 합계량 100 중량부에 대해 300 내지 2,000 중량부, 예를 들어, 500 내지 2,000 중량부, 예를 들어, 800 내지 2,000 중량부, 예를 들어, 1,000 내지 2,000 중량부, 예를 들어, 1,300 내지 2,000 중량부, 예를 들어, 1,500 내지 2,000 중량부로 포함될 수 있으며, 이들에 제한되지 않는다.
경화 촉매
저굴절층 형성용 조성물은 실리콘계 중합체, 예를 들어, 상기 카보실란-실록산 공중합체의 실록산 수지 말단의 미반응 실란올기 혹은 에폭시기의 경화를 촉진하기 위한 경화 촉매를 더 포함할 수 있으며, 이러한 경화 촉매는 열경화형 촉매 또는 광경화형 촉매일 수 있다. 또한, 사용하는 중합체에 따라 이러한 경화 촉매를 포함하지 않을 수도 있다. 일 실시에에서, 실리콘계 중합체를 경화하기 위한 경화형 촉매의 예로서 테트라부틸암모늄 아세테이트(TBAA)와 같은 암모늄 염 형태를 가지는 것을 포함할 수 있다.
상기 경화 촉매를 사용할 경우, 이러한 촉매는 상기 실리콘계 중합체 100 중량부에 대해 0.1 중량부 내지 1 중량부, 예를 들어, 0.3 중량부 내지 1 중량부, 예를 들어, 0.5 중량부 내지 1 중량부, 예를 들어, 0.7 중량부 내지 1 중량부, 예를 들어, 0.8 중량부 내지 1 중량부로 포함될 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.
표면 개질용 첨가제
저굴절층 형성용 조성물은 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있고, 첨가제로서 표면 개질용 첨가제를 더 포함할 수 있다. 저굴절층 형성용 조성물이 상기 표면 개질용 첨가제를 포함함으로써, 저굴절층 형성용 조성물의 코팅시 코팅성 향상 및 결점 생성 방지 효과를 구현할 수 있다.
상기 표면 개질용 첨가제로서 계면 활성제, 예를 들어, 불소계 계면활성제를 더 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
이들 첨가제는 실리콘계 중합체 100 중량부에 대해 5 중량부 이하, 예를 들어, 1 중량부 내지 5 중량부, 예를 들어, 2 중량부 내지 5 중량부, 예를 들어, 3 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있으며, 이들에 제한되지 않는다.
이상 설명한 바와 같은 성분들을 포함하는 저굴절층 형성용 조성물을 기판 상에 코팅하고, 건조시킨 후, 경화함으로써, 실리콘계 중합체 및 중공 입자를 포함하는 저굴절층을 형성할 수 있다.
상기 저굴절층 형성용 조성물을 기판 상에 코팅하는 방법은 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 방법 중 임의의 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 스핀 코팅, 슬릿 앤 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 롤 코팅 방법, 또는 다이 코팅과 같은 방법이 있으나, 이들에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 상기 저굴절층 형성용 조성물은 기판 상에 스핀 코팅할 수 있다.
기판 상에 도포된 실리콘계 중합체 및 중공 입자를 포함하는 저굴절층 형성용 조성물은 건조 또는 경화 공정에 의해 건조 및 경화되어 저굴절층을 형성한다. 건조 또는 경화 온도는 150℃ 이상 300℃ 이하, 예를 들어, 150℃ 이상 280℃ 이하, 예를 들어, 150℃ 이상 270℃ 이하, 예를 들어, 150℃ 이상 250℃ 이하, 예를 들어, 170℃ 이상 250℃ 이하, 예를 들어, 180℃ 이상 240℃ 이하 범위의 공정 온도일 수 있다.
상기 제조 방법에 따라 제조된 저굴절층(120)은 100nm 내지 5.0㎛ 의 두께를 가질 수 있다.
상기 저굴절층 형성용 조성물에 포함되는 실리콘계 중합체는 상기 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물 및/또는 화학식 2로 표시되는 화합물의 가수분해 축합 반응 생성물을 포함할 수 있고, 상기 저굴절층 형성용 조성물은 용제, 경화촉매, 및 표면 개질용 첨가제를 더 포함할 수 있다.
한편, 저굴절층(120)은 특정 파장 영역을 제외한 400nm 파장을 포함하는 나머지 가시광 파장 영역에 대한 투과율이 60 % 이상, 예를 들어 70 % 이상, 예를 들어 80 % 이상, 예를 들어 90 % 이상, 예를 들어 95 % 이상일 수 있다.
또한, 가시광선 범위에 해당하는 400nm 내지 750nm 범위의 파장 전 영역에서의 평균 반사율(SCE 값)이 10% 이하, 예를 들어, 7% 이하, 예를 들어, 5% 이하, 예를 들어, 3% 이하일 수 있다. 따라서 일 구현예에 따른 색 변환 패널(100)은 낮은 파장의 범위에서도 높은 광투과율을 가질 수 있으며, 가시광선에 해당하는 파장의 전 영역대에 걸쳐 낮은 반사율을 유지하여 광학적 특성이 더욱 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 색 변환층(130)은 기판 상에 형성될 수 있고, 저굴절층(120)은 상기 기판과 상기 색 변환층 사이에 배치되거나, 상기 색 변환층 위에 배치되거나, 또는 상기 기판과 상기 색 변환층 사이 및 상기 색 변환층 위 모두에 배치될 수 있다. 이들 색 변환층(130)은 각각 특정 파장의 빛을 흡수하여 다른 파장의 빛을 방출하는 양자점을 포함하는 색 변환부재(133, 135)를 포함한다. 이러한 색 변환부재는 양자점을 포함하는 색 변환층 형성용 조성물을 기판 또는 기판 위에 형성된 보호층 위로, 또는 저굴절층(120)을 먼저 형성한 경우에는 저굴절층(120) 위로 도포하여 형성할 수 있다. 상기 색 변환층 형성용 조성물은 양자점, 바인더 수지, 광중합성 단량체, 광중합 개시제, 용매 및 기타 첨가제 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 색 변환층(130)은 양자점을 포함하는 색 변환 부재(133, 135)를 포함하는 색 변환층 형성용 조성물을 기판(110) 상에 형성된 저굴절층(120) 위에 코팅한 후 패터닝 공정을 거침으로써 형성되거나, 또는 기판(110) 위 또는 기판(110) 위에 형성된 보호층 위로 코팅한 후 패터닝 공정을 거침으로써 형성된다. 패터닝 공정은, 일 예로, 상기 색 변환층 형성용 조성물을 기판(110) 상에 스핀 또는 슬릿 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 어플리케이터법 등의 방법으로 도포하고 건조하여 도막을 형성하는 단계, 마스크를 이용하여 제1 색 변환층(132), 및 제2 색 변환층 (134)에 대응되는 형상의 패턴을 형성하는 노광 단계, 불필요한 부분을 제거하는 현상 단계, 및 내열성, 내광성, 밀착성, 내크랙성, 내화학성, 고강도, 저장 안정성 등의 면에서 우수한 패턴을 얻기 위해, 다시 가열하거나 활성선 조사 등을 행하여 경화시키는 후처리 단계와 같은 공정을 거쳐 진행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 색 변환층(132, 134)은 양자점을 포함하는 색 변환 부재(133, 135) 외에 광 산란체(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 광 산란체는 양자점과 함께 색 변환층(130) 내에 분산되어 있을 수 있다. 광 산란체는 입사광이 양자점에 입사되도록 유도하거나, 양자점으로부터 방출되는 방사광이 색 변환층(130) 외부로 방출될 수 있도록 방사 방향을 유도할 수 있다. 이를 통해, 색 변환층(130)의 광효율 저하를 최소화 할 수 있다. 한편, 투광 부재(136) 역시 광 산란체를 포함할 수 있다.
상기 저굴절층(120) 및 상기 색 변환층(130) 상에는 평탄화층(140)이 형성된다. 평탄화층(140)은 저굴절층(120) 및 색 변환층(130)을 덮어 이들을 보호하며, 색 변환 패널(100)의 표면이 평탄해지도록 한다. 평탄화층(140)은 광이 투과될 수 있도록 투명하고, 전기적으로 절연성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 본 구현예에 따른 평탄화층(140)은 저굴절층(120)과 동일하거나 상이한 폴리머 매트릭스로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 평탄화층(140)은 저굴절층(120)과 같이 카보실란-실록산 공중합체를 포함하는 저굴절 물질로 이루어짐으로써 색 변환 패널(100)의 발광 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 저굴절층(120)에 입사한 광이 평탄화층(140)에 입사할 때 반사되거나 산란되는 경우를 최소화 함으로써, 계면의 광학적 손실을 최소화하여 광 효율이 향상된 색 변환 패널(100)을 제공할 수 있다.
도 5는 도 2의 일 변형예에 따른 단면도이다. 도 3을 참조하면, 일 변형예에 따른 색 변환 패널(100)은 제1 캡핑층(150) 및 제2 캡핑층(160)을 더 포함할 수 있다. 도 5에는 제1 캡핑층(150) 및 제2 캡핑층(160)을 모두 포함하는 변형예가 도시되어 있으나, 이들 중 어느 하나를 생략하여도 무방하다.
제1 캡핑층(150)은 평탄화층(140) 상에 형성되어 평탄화층(140)을 덮는다. 따라서 평탄화층(140)을 형성하는 단계 이후에 형성될 수 있다. 제1 캡핑층(150)은 기판(110) 전면에 걸쳐 형성될 수 있다.
제2 캡핑층(160)은 저굴절층(120)과 색 변환층(130) 사이에 형성되며, 제1 캡핑층(150)과 마찬가지로 기판(110) 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 따라서 제2 캡핑층(160)은 저굴절층(120) 형성 단계와 색 변환층(130) 형성 단계 사이에 형성될 수 있다.
제1 캡핑층(150) 및 제2 캡핑층(160) 역시 저굴절층(120)과 마찬가지로 낮은 굴절률을 가지는 물질로 이루어질 수 있으며, 일 예로 SiNx와 같은 물질을 포함할 수 있다. 평탄화층(140)과 계면을 형성하는 제1 캡핑층(150), 및 저굴절층(120)과 평탄화층(140) 사이 또는 저굴절층(120)과 색 변환층(130) 사이에 위치하여 이들과 계면을 형성하는 제2 캡핑층(160) 역시 낮은 굴절률을 가지는 물질로 이루어짐으로써, 제1 캡핑층(150) 및 제2 캡핑층(160)에 입사되는 광이 반사되거나 산란되는 경우를 최소화 함으로써, 계면의 광학적 손실을 최소화하여 광 효율이 향상된 색 변환 패널(100)을 제공할 수 있다.
즉, 반사되거나 산란되는 경우를 최소화 함으로써, 계면의 광학적 손실을 최소화하여 광 효율이 향상된 색 변환 패널(100)을 제공할 수 있다.
제1 캡핑층(150) 및 제2 캡핑층(160)을 포함하는 색 변환 패널(100)의 경우, 저굴절층(120), 제1 캡핑층(150) 및 제2 캡핑층(160)을 전혀 포함하지 않는 색 변환 패널(100) 대비 150% 이상의 발광 효율 상승 효과를 나타낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 색 변환 패널(100) 및 이를 제조하는 방법에 대해 함께 설명하였다. 이에 따르면, 양자점을 포함하는 색 변환 패널(100)에 있어서 양자점에 의한 발광 효율이 향상되는 색 변환 패널(100)을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
합성예: 실리콘계 중합체의 제조
합성예 1
500 ml의 3구 플라스크에 메틸트리메톡시 실란(Methyltrimethoxy silane; MTMS) 39.39 g(0.51 mol), 테트라에틸오르소실리케이트(Teterethoxy orthosilicate; TEOS) 39.66 g(0.415mol), 1,2-비스 트라이메톡시 실릴에텐(1,2-bistriethoxysilylethane) 15.08 g(0.075 mol), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 192.40 g 투입하고, 실온에서 교반하면서 물 33.10 g에 염산 0.093 g(286 ppm)을 녹인 염산 수용액을 10분간 걸쳐 첨가한다. 그 후, 플라스크를 60℃의 오일 베스에 담그고 180분간 교반한 후, 진공 펌프와 딘스탁(dean-stark)을 이용하여 180분간 반응시켜 부생성물인 메탄올, 에탄올, 염산수용액, 물을 합쳐 67.3 g 유출시킨 후 카보실란-실록산 공중합체 용액(A)을 얻었다. 얻어지는 카보실란-실록산 공중합체 용액의 고형분 농도는 22 중량%이었고, GPC로 측정한 카보실란-실록산 공중합체의 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)은 4,000이었다.
합성예 2
물과 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)를 1:80 중량비로 혼합한 혼합용매 1kg을 3구 플라스크에 투입한 후, 25℃로 유지하면서 60% HNO3 수용액 1 g을 첨가한다. 이어서, 모노머로 메틸트리메톡시 실란(Methyltrimethoxy silane; MTMS), 테트라에틸오르소실리케이트(Teterethoxy orthosilicate; TEOS)을 0.75:0.30 의 몰비로 혼합한 혼합물을 투입한다. 용매, 모노머, 및 촉매를 모두 투입한 후, 온도를 60℃로 높이고, 72시간 가열 환류하면서 축중합 반응을 수행한다. GPC로 측정한 수득된 카보실란-실록산 공중합체의 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)은 3,800이었다.
저굴절층 형성용 조성물 제조
실시예 1
합성예 1의 카보실란-실록산 공중합체 고형분 기준 32중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)고형분 기준 42중량%, 중공 입자(HS-70(A5F); 백산화학 社)고형분 기준 23중량%, 경화촉매 고형분 기준 2중량%, 및 surfactant (F-563) 고형분 기준 1%를 혼합하여 교반한 후, 0.1㎛의 밀리포아 필터로 여과하여 저굴절층 형성용 조성물을 제조한다.
실시예 2
합성예 1의 카보실란-실록산 공중합체 고형분 기준 30중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)고형분 기준 41중량%, 중공 입자(HS-70(A5F); 백신화학 社)고형분 기준 26중량%, 경화촉매 고형분 기준 2중량%, 및 surfactant (F-563) 고형분 기준 1%를 혼합하여 교반한 후, 0.1㎛의 밀리포아 필터로 여과하여 저굴절층 형성용 조성물을 제조한다.
실시예 3
합성예 1의 카보실란-실록산 공중합체 고형분 기준 29중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)고형분 기준 39중량%, 중공 입자(HS-70(A5F); 백신화학 社)고형분 기준 29중량%, 경화촉매 고형분 기준 2중량%, 및 surfactant (F-563) 고형분 기준 1%를 혼합하여 교반한 후, 0.1㎛의 밀리포아 필터로 여과하여 저굴절층 형성용 조성물을 제조한다.
비교예 1
합성예 1의 카보실란-실록산 공중합체 고형분 기준 48중량%, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)고형분 기준 47중량%, 경화촉매 고형분 기준 4중량%, 및 surfactant (F-563) 고형분 기준 1%를 혼합하여 교반한 후, 0.1㎛의 밀리포아 필터로 여과하여 저굴절층 형성용 조성물을 제조한다.
비교예 2
합성예 2의 실록산 공중합체 고형분 기준 7.5중량%, PPO (Mn=2,000) 과 세틸트리메틸암모늄 클로라이드를 5:5 중량비로 혼합한 유기고분자 고형분 기준 7.5 중량%, surfactant (F-552) 고형분 기준 0.01%를 혼합하여, 고형분 농도가 12 중량%가 되도록 PGMEA 로 약 30분 동안 용해시킨 후, 0.1㎛의 밀리포아 필터로 여과하여 저굴절층 형성용 조성물을 제조하였다.
경화막의 제조 및 평가
실시예 1 내지 3, 및 비교예 1과 비교예 2에서 제조된 조성물을 양자점 효율 평가용 기판 상에 스핀 코팅기(Mikasa社, Opticoat MS-A150)를 사용하여 300rpm 내지 1500rpm의 속도로 코팅한 후, 열판(hot-plate)을 이용하여 100℃에서 120초 동안 열판(hot-plate) 상에서 프리베이킹(pre-baking)하여 막을 형성한다. 이후, 230℃ 온도에서 20분 동안 경화 및 건조하여, 1.0㎛ 두께의 코팅 경화막을 얻었으며, 상기 코팅 경화막의 두께는 Alpha-step(Surface profiler KLA, Tencor社)로 측정하였다.
(1) 굴절률
실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 저굴절층 형성용 조성물로부터 얻어진 각각의 경화 코팅막에 대해 분광 엘립소미터 (M-2000D, J.A.Woollam社)로 550nm에서의 굴절률을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(2) 발광효율
실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 저굴절층 형성용 조성물로부터 각각의 경화 코팅막에 대해 Absolute PL Quantum yield spectrometer Quantaurus-QY(modoo technology 社)로 양자점 효율을 양자점 효율 평가용 기판 하부에 적용한 경우, 양자점 효율 평가용 기판 상, 하부에 적용한 경우로 나누어 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 조성(중량%) | 기본물성 | 발명 효과 | ||||
| 레진 | 중공 입자 | 기타 | 굴절률 | 발광효율(%) (하부) |
발광효율(%) (상/하부) |
|
| 실시예 1 | 32 | 23 | 45 | 1.23 | 120 | 150 |
| 실시예 2 | 30 | 26 | 44 | 1.22 | 122 | 155 |
| 실시예 3 | 29 | 29 | 42 | 1.21 | 122 | 162 |
| 비교예 1 | 48 | - | 52 | 1.32 | 100 | 101 |
| 비교예 2 | 7.5 | - | 92.5 | 1.39 | 95 | 98 |
상기 표 1을 참고하면, 중공 입자를 포함하는 저굴절층 형성용 조성물로부터 얻어진 실시예 1 내지 3의 경화 코팅막은 모두 1.23 이하의 굴절률을 갖는 반면, 중공 입자를 포함하지 않는 비교예 1과 비교예 2에 따른 조성물로부터 얻어진 코팅막은 모두 1.32 이상의 굴절률을 갖는 바, 실시예 1 내지 실시예 3에 비해 굴절률 특성이 우수하지 못함을 확인 할 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 3에 따른 경화 코팅막은, 양자점 효율 평가용 기판 하부에 적용한 경우 발광 효율이 모두 120% 이상의 수치를 보였고, 기판 상/하부에 적용한 경우 발광 효율이 모두 150% 이상의 수치를 보인 반면, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 경화 코팅막의 발광 효율은, 두 경우 모두 101% 이하의 값을 보였는바, 실시예 1 내지 3에 따른 경화 코팅막은 비교예 1 및 비교예 2에 따른 경화 코팅막에 비하여 발광효율이 훨씬 향상됨을 확인할 수 있다.
결론적으로, 실시예 1 내지 3에 따른 경화 코팅막은 비교예 1 및 비교예 2에 따른 경화 코팅막과 비교하여 굴절률, 발광 효율의 효과가 향상될 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 색 변환 패널 110: 기판
112: 보호층 120: 저굴절층
130: 색 변환층 132: 제1 색 변환 부재
133: 제1 양자점 134: 제2 색 변환 부재
135: 제2 양자점 136: 투과 부재
140: 평탄화층 150: 제1 캡핑층
160: 제2 캡핑층 A: 제1 영역
B: 제2 영역 C: 제3 영역
112: 보호층 120: 저굴절층
130: 색 변환층 132: 제1 색 변환 부재
133: 제1 양자점 134: 제2 색 변환 부재
135: 제2 양자점 136: 투과 부재
140: 평탄화층 150: 제1 캡핑층
160: 제2 캡핑층 A: 제1 영역
B: 제2 영역 C: 제3 영역
Claims (19)
- 기판;
상기 기판 위에 배치되고 색 변환 부재를 포함하는 색 변환층;
상기 기판과 색 변환층 사이에 배치되거나, 상기 색 변환층 위에 배치되거나, 또는 상기 기판과 색 변환층 사이 및 상기 색 변환층 위에 배치되는 저굴절층; 그리고
상기 저굴절층 및 상기 색 변환층을 덮는 평탄화층
을 포함하는 색 변환 패널로서,
상기 색 변환층의 색 변환 부재는 양자점을 포함하고,
상기 저굴절층은 폴리머 매트릭스 및 상기 폴리머 매트릭스에 분산된 중공 입자를 포함하며,
상기 중공 입자는 TiO2, SiO2, BaTiO3, Ba2TiO4, ZnO, ZrO2, 또는 이들의 조합을 포함하는 중공 금속 산화물의 미립자이고, 상기 중공 입자는 상기 저굴절층의 총 질량을 기준으로 80 질량% 이하 포함되며,
상기 저굴절층의 폴리머 매트릭스는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 가수분해 축합 반응시켜 형성한 실리콘계 중합체를 포함하되, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 총 질량을 기준으로 20 % 이하 포함되어 가수분해 축합 반응한 실리콘계 중합체를 포함하는 색 변환 패널:
[화학식 1]
(R1)a(R2)b(R3)c-Si-(OR4)4-a-b-c
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R3 은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, R(C=O)- (여기서, R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기이다), 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고,
R4는 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 또는 이들의 조합이고,
0 ≤ a+b+c < 4 이다;
[화학식 2]
(R7O)3-d-e(R5)d(R6)e-Si-Y1-Si-(R8)f(R9)g(OR10)3-f-g
상기 화학식 2에서,
R5, R6, R8, 및 R9는, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, R(C=O)- (여기서 R은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기), 에폭시기, (메트)아크릴레이트기, (메트)아크릴레이트기로 치환된 C1 내지 C30 알킬기, (메트)아크릴로일옥시기, 또는 이들의 조합이고,
R7 및 R10 은, 각각 독립적으로, 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 또는 이들의 조합이고,
Y1 은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
0 ≤ d+e < 3 이고,
0 ≤ f+g < 3 이다.
- 제1항에서,
상기 저굴절층은 상기 색 변환층 위에 배치되는 색 변환 패널.
- 제1항에서,
상기 저굴절층은 500nm 내지 550nm 파장에 대한 굴절률이 1.32 미만인 색 변환 패널.
- 제1항에서,
상기 저굴절층은 400nm에서의 광투과율이 90% 이상인 색 변환 패널.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 실리콘계 중합체의 폴리스티렌 환산 중량평균 분자량(Mw)은 1,000 g/mol 내지 100,000 g/mol인 색 변환 패널.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 중공 입자의 평균 직경(D50)은 10nm 내지 150nm 인 색 변환 패널.
- 제1항에서,
상기 중공 입자의 공극률은 40% 내지 90%인 색 변환 패널.
- 삭제
- 제1항에서,
상기 색 변환 부재는 상기 양자점이 분산되어 있는 바인더 수지를 더 포함하는 색 변환 패널.
- 제15항에서,
상기 바인더 수지는 아크릴계 바인더 수지, 카도계 바인더 수지, 또는 이들의 조합을 포함하는 색 변환 패널.
- 제1항에서,
상기 양자점은 500nm 내지 680nm에서 최대형광 발광파장을 가지는 색 변환 패널.
- 제1항에서,
상기 평탄화층은 상기 저굴절층에 포함된 폴리머 매트릭스와 동일하거나 상이한 폴리머 매트릭스를 포함하는 색 변환 패널.
- 제1항에서,
상기 색 변환 패널은 상기 평탄화층을 덮는 제1 캡핑층, 및 상기 저굴절층과 상기 색 변환층 사이에 위치하는 제2 캡핑층 중 하나 이상을 더 포함하는 색 변환 패널.
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