KR20190121941A - 무기나노입자 구조체를 포함하는 조성물, 이를 이용한 광변환 박막 및 이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

무기나노입자 구조체를 포함하는 조성물, 이를 이용한 광변환 박막 및 이를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 청색 광원을 흡수하여 발광하는 무기나노입자 구조체 및 실록산 화합물을 포함하는 조성물, 이를 이용한 광변환 박막 및 이를 이용한 디스플레이 패널 및 발광 소자에 대한 것으로, 본 발명을 통해서 안정성이 우수한 광학 부재용 광변환 박막을 제조할 수 있고, 본 발명을 통해 고온 및 고수분 조건에서도 안정성이 우수한 디스플레이 패널 등을 제조할 수 있다.

Description

무기나노입자 구조체를 포함하는 조성물, 이를 이용한 광변환 박막 및 이를 이용한 디스플레이 장치{COMPOSITION COMPRISING INORGANIC NANO PARTICLE STRUCTURE, LIGHT CONVERSION THIN FILM USING THE SAME AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 무기나노입자 구조체 및 실록산 화합물을 포함하는 조성물, 이를 이용한 광변환 박막, 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)와 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 중심으로 빠른 발전 속도를 보이고 있다. 특히 유기발광표시장치는 각 픽셀마다 하나씩 따로 조절이 가능하여 경쟁 디스플레이인 액정표시장치 보다 높은 명암비를 보이고 있으며, 최근 가장 이슈가 되고 있는 색재현성 측면에서 보다 높은 기술을 보이고 있다. 액정표시장치는 이러한 성능을 확보하기 위해 청색발광소자(Blue Light Emitting Diode, Blue LED)를 백라이트로하고 색변환이 가능한 양자점을 이용하여 색재현성을 확보하고 있다.
양자점은 반도체 물질의 나노 결정으로 양자제한(quantum confinement) 효과를 나타내는 물질로서, 통상의 형광체보다 강한 빛을 좁은 파장대에서 발생시킨다. 이러한 양자점은 백라이트로부터 빛을 흡수하여 생성된 에너지가 여기 상태에 이르면 양자점의 에너지 밴드 갭(band gap)에 해당하는 에너지를 방출하게 된다. 양자점의 발광은 전도대에서 가전자대로 들뜬 상태의 전자가 전이하면서 발생되는데 같은 물질의 경우에도 입자 크기에 따라 파장이 달라지는 특성을 나타내며, 이러한 양자점은 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 발광하게 된다. 따라서, 양자점의 크기 또는 물질 조성을 조절하게 되면 에너지 밴드 갭을 조절할 수 있기 때문에 다양한 수준의 파장 영역의 빛을 얻을 수 있게 된다.
또한, 상기한 양자점의 특성 중 좁은 반치폭의 발광으로 인해 양자점 필름을 이용한 색변환 필름은 높은 색재현성을 구현할 수 있게 해준다.
하지만 발광 무기나노입자들이 서로 가까운 거리에 존재할 경우 입자간의 에너지 전이를 통해 양자 효율이 낮아질 수 있다. 이러한 에너지 전이들로는 덱스터(Dexter) 에너지 전이와 포스터(Forster) 에너지 전이가 있다. 덱스터 에너지 전이는 입자 간의 거리가 1 nm 수준일 때, 액정 디스플레이 장치 등을 위한 백라이트 장치로서 사용되는 휘도 강화 시트는 빛을 정면으로 집광하여 액정 디스플레이의 광도를 증가시켜 휘도 강화의 효과를 얻을 수 있다. 휘도 강화 시트는 광경화가 가능한 단량체로부터 제조되며, 굴절율이 높은 단량체로부터 형성되는 휘도 강화 시트일수록 정면으로 집광하는 능력이 높아져 휘도 강화의 효과를 극대화 시킬 수 있다.
한편, 기존의 양자점을 이용한 필름 형태의 시트 외에 청색 LED 백라이트를 바로 위에서 색변환 시킬 수 있는 장치의 개발이 진행되고 있다. 기존 LED 봉합재(encapsulant)로는 황변이 적고 투명한 실록산이 사용되고 있는데 양자점을 이 봉합재와 함께 사용하려는 노력들이 있었으나, 낮은 상용성과 안정성으로 인하여 제한되고 있다.
본 발명의 일 목적은 현재 LED 봉합재로 사용되고 있는 실록산 화합물들이 경화될 때, 하이드로실릴레이션 반응에 참여할 수 있는 기능기를 양자점의 광학적 성질이 감소되지 않도록 도입하여, 상기 기능기들이 실록산 화합물들과 반응함으로서 청색 LED의 색변환이 가능하고 기존 조성보다 안정한 양자점 패턴을 형성하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 조성물은 무기나노입자 표면에 하기 화학식 1-1로 나타내는 구조를 포함하는 리간드 및 하기 화학식 1-2로 나타내는 구조를 포함하는 리간드 중에서 적어도 하나 이상이 배위된, 무기나노입자 구조체; 하기 화학식 2로 나타내는 구조를 포함하는 제1 실록산 화합물; 및 하기 화학식 3으로 나타내는 구조를 포함하는 제2 실록산 화합물;을 포함한다.
[화학식 1-1]
Figure pat00001
[화학식 1-2]
Figure pat00002
[화학식 2]
Figure pat00003
[화학식 3]
Figure pat00004
상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 -OH, -SH, -PO2, -COOH 또는 -NH2를 나타내며, Y1 은 -O-, -S-, -NH-를 나타내고, Y2는 =O, =NH 또는 =S를 나타내며, n1 내지 n3은 1 내지 12이며, 상기 화학식 2에서, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 헤테로 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 방향족 화합물 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 헤테로 방향족 화합물을 나타내며, 상기 화학식 3에서 R′1 내지 R′10은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 헤테로 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 방향족 화합물 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 헤테로 방향족 화합물을 나타내며, n4 내지 n7은 각각 독립적으로 1 내지 500이다.
일 실시예에서 상기 화학식 2의 R3 내지 R6 중에서 적어도 하나 이상은 수소이거나 R1, R2, R7 내지 R10 중에서 적어도 둘 이상이 수소일 수 있다.
일 실시예에서 상기 화학식 3의 R′1, R′2, R′7내지 R′10 중에서 적어도 둘 이상이 하기 화학식 4 및 화학식 5 중에서 적어도 하나 이상을 포함하거나, 상기 화학식 3의 R′3 내지 R′6 중에서 적어도 하나 이상이 하기 화학식 4 및 화학식 5 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00005
[화학식 5]
Figure pat00006
상기 화학식 4 및 5에서, *은 상기 화학식 3의 R′1 내지 R′10을 구성하는 원소와 결합되는 부분을 나타내고, R21 은 수소, 메틸렌기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내며, R22는 메틸렌기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기를 나타낸다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자 구조체의 무기나노입자는 표면에 하기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00007
[화학식 7]
Figure pat00008
[화학식 8]
Figure pat00009
[화학식 9]
Figure pat00010
[화학식 10]
Figure pat00011
[화학식 11]
Figure pat00012
상기 화학식 6 내지 11에 있어서, 상기 R23 내지 R29는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24인 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수가 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수가 6 내지 20인 방향족 화합물 또는, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 화합물을 나타내고, X3은 =O 또는 =S를 나타낸다.
일 실시예에서 상기 R23 내지 R25 중 적어도 하나 이상 및 상기 R26 내지 R29는 탄소 원자간 이중결합 구조를 적어도 하나 이상 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자의 표면에 배위된 전체 리간드에서, 상기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드는 5 %이상 90 %이하의 비율로 함유될 수 있다.
일 실시예에서 상기 조성물은 상기 무기나노입자 구조체는 0.1 내지 20 중량부; 상기 제1 실록산 화합물 10 내지 90 중량부 및 상기 제2 실록산 화합물 9 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 위한 광변환 박막은 상기 조성물을 경화시켜 제조될 수 있다.
일 실시예에서 상기 광변환 박막의 두께는 0.5 μm 내지 500 μm일 수 있다.
본 발명의 또다른 목적을 위한 디스플레이 장치는 액정패널; 및 상기 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 장치를 포함하고, 상기 백라이트 장치는 본 발명의 광변환 박막을 포함한다.
일 실시예에서 상기 광변환 박막은 광원 상부에 배치된 광학 필름일 수 있다.
본 발명은 청색 광원을 흡수하여, 적색을 발광하는 무기나노입자 구조체 및/또는 적색을 발광하는 무기나노입자 구조체를 포함하는 조성물, 이를 이용한 광변환 박막 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 대한 것으로, 상기 무기나노입자 구조체가 비닐기를 포함함으로서 하이드로실릴레이션 반응을 통해 종래 보다 화학적으로 더 견고하고 안정적인 광변환 박막을 형성할 수 있다. 또한 실록산을 포함하므로 더 유연한 광변환 박막이 형성되며, 상기 광변환 박막은 청색 발광 다이오드를 백라이트 광원으로 사용하여 백색광으로 변화시킬 수 있는 색변환 필름으로 사용될 수 있고, 액정표시장치에서 백색을 구현하기 위해 액정 패널에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들의 비교 데이터를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 조성물은 무기나노입자 표면에 하기 화학식 1-1로 나타내는 구조를 포함하는 리간드 및 하기 화학식 1-2로 나타내는 구조를 포함하는 리간드 중에서 적어도 하나 이상이 배위된, 무기나노입자 구조체; 하기 화학식 2로 나타내는 구조를 포함하는 제1 실록산 화합물; 및 하기 화학식 3으로 나타내는 구조를 포함하는 제2 실록산 화합물;을 포함한다.
[화학식 1-1]
Figure pat00013
[화학식 1-2]
Figure pat00014
[화학식 2]
Figure pat00015
[화학식 3]
Figure pat00016
상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 -OH, -SH, -PO2, -COOH 또는 -NH2를 나타내며, Y1 은 -O-, -S-, -NH-를 나타내고, Y2는 =O, =NH 또는 =S를 나타낸다.
상기 화학식 2에서, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 헤테로 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 방향족 화합물 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 헤테로 방향족 화합물을 나타낸다.
상기 화학식 3에서 R′1 내지 R′10은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 헤테로 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 방향족 화합물 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 헤테로 방향족 화합물을 나타낸다.
상기 n1 내지 n3은 1 내지 12이고, 상기 n4 내지 n7은 각각 독립적으로 1 내지 500이다.
일 실시예에서, 상기 화학식 2에서 상기 리간드의 비닐기 또는 상기 제2 실록산 화합물의 비닐기와 하이드로실릴레이션 반응(hydrosilylation reaction)을 유도하기 위해, R3 내지 R6 중에서 적어도 하나 이상은 수소이거나 R1, R2, R7 내지 R10 중에서 적어도 둘 이상이 수소일 수 있다.
일 실시예에서 상기 화학식 2로 나타내는 구조를 포함하는 제1 실록산 화합물은 하기와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00017
일 실시예에서 상기 화학식 3에서 상기 리간드의 하이드로실릴레이션 반응을 유도하기 위해, 상기 화학식 3의 R′3 내지 R′6 중에서 적어도 하나 이상이 하기 화학식 4 및 화학식 5 중에서 적어도 하나 이상을 포함하거나 R′1, R′2, 및 R′7 내지 R′10 중에서 적어도 둘 이상이 하기 화학식 4 및 화학식 5 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00018
[화학식 5]
Figure pat00019
상기 화학식 4 및 5에서, *은 상기 화학식 3의 R′1 내지 R′10을 구성하는 원소와 결합 되는 부분을 나타내고, 상기 R21 은 수소, 메틸렌기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내며, 상기 R22는 메틸렌기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기를 나타낸다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 표면에 하기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00020
[화학식 7]
Figure pat00021
[화학식 8]
Figure pat00022
[화학식 9]
Figure pat00023
[화학식 10]
Figure pat00024
[화학식 11]
Figure pat00025
상기 화학식 6 내지 11에 있어서, 상기 R23 내지 R29는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24인 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수가 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수가 6 내지 20인 방향족 화합물 또는, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 화합물을 나타내고, X3은 =O, 또는 =S를 나타낸다.
일 실시예에서 상기 R23 내지 R25 중 적어도 하나 이상 및 상기 R26 내지 R29는 탄소 원자간 이중결합 구조를 적어도 하나 이상 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어 상기 R23 내지 R25 중 적어도 하나 이상 및 상기 R26 내지 R29는 하기 화학식 12로 나타내는 구조를 포함할 수 있다.
[화학식 12]
Figure pat00026
상기 화학식 12에서 *는 상기 R23 내지 R25 중 적어도 하나 이상 및 상기 R26 내지 R29를 구성하는 원소들에 결합되는 부분을 나타낸다. 예를 들어 상기 R23 내지 R25 중 적어도 하나 이상 및 상기 R26 내지 R29는 에틸렌기를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 상기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드 중에서 적어도 하나 이상이 함유되는 것일 수 있고, 상기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드가 모두 함유될 수 있다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자의 표면에 배위된 전체 리간드에서, 상기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드는 약 90 % 이하의 비율로 함유될 수 있다. 예를 들어 1 내지 90 %일 수 있다. 일 실시예에서 상기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드가 위 비율보다 많아 질 경우 실란, 실록산 화합물 등과 결합할 수 있는 부분이 적어져서 안정성이 향상되지 않을 수 있다.
일 실시예에서 상기 조성물은 상기 무기나노입자 구조체 약 0.1 내지 20 중량부; 상기 제1 실록산 화합물 약 10 내지 90 중량부, 상기 제2 실록산 화합물 약 9 내지 60 중량부 및 잔부의 용매를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 상기 조성물은 상기 무기나노입자 구조체 30 내지 50 중량부, 제1 실록산 화합물 0.1 내지 10 중량부, 제2 실록산 화합물 0.01 내지 10 중량부 및 잔부의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 조성물은 상기 무기나노입자 구조체 20 중량부, 제1 실록산 화합물 25 중량부, 제2 실록산 화합물 20 중량부 및 잔부의 용매를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 상기 용매는 유기 용매일 수 있다. 예를 들어 상기 용매는 톨루엔일 수 있다.
일 실시예에서 상기 조성물은 실리콘 화합물이 더 포함될 수 있다. 예를 들어 상기 실리콘 화합물은 경화성 실리콘 화합물일 수 있다. 상기 경화성 실리콘 화합물은 실온 방치, 가열, 적외선 조사, 전자선 조사 등의 방법을 통해 경화될 수 있고, 경화 전 상태는 상온에서 액상, 페이스트상, 겔상, 고체상 등일 수 있다.
일 실시예에서 상기 실리콘 화합물은 경화 상태에서 규소 원자와 결합된 수소 원자를 가지는 실리콘 중합체, 규소 원자와 결합된 가수분해성기를 가지는 실리콘 중합체, 규소 원자와 결합된 알케닐기를 가지는 실리콘 중합체 등을 형성할 수 있다.
예를 들어 상기 경화 상태에서 규소 원자와 결합된 수소 원자를 가지는 실리콘 중합체는 규소 원자와 결합된 비닐기에 대해 규소 원자와 결합된 수소 원자가 과잉된 비율로 배합되도록, 비닐기 함유 오가노폴리실록산, 오가노하이드로젠 폴리실록산 및 백금 촉매를 혼합하고 이를 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
예를 들어 경화 상태에서 규소 원자와 결합된 가수분해성기를 가지는 실리콘 중합체는 비닐기 함유 오가노폴리실록산, 오가노하이드로젠 폴리실록산, 반응성 접착촉진제(예를 들면, 비닐트리알콕시실란, 아릴트리알콕시실란 또는 γ-메타클릴옥시프로필트리알콕시실란 등) 및 백금 촉매를 혼합하고 이들을 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
예를 들어 경화 상태에서 규소 원자와 결합된 알케닐기를 가지는 실리콘 중합체는 규소 원자와 결합된 원자에 대하여 규소 원자와 결합된 비닐기가 크게 과잉되는 비율로 배합되도록 비닐기 함유 오가노폴리실록산, 오가노하이드로젠 폴리실록산 및 백금화합물 촉매를 혼합하여 이들을 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
예를 들어 경화 상태에서 규소 원자와 결합된 수소 원자 및 규소 원자와 결합된 가수분해성기를 가지는 실리콘 중합체는 규소 원자와 결합된 비닐기에 대하여 규소 원자와 결합된 수소 원자가 크게 과잉되는 비율로 배합되도록 비닐기 함유 오가노폴리실록산, 오가노하이드로젠 폴리실록산, 반응성 접착촉진제(예를 들면, 비닐트리알콕시실란, 아릴트리알콕시실란 또는 γ-메타클릴옥시프로필트리알콕시실란 등) 및 백금 촉매를 혼합하여 이들을 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
예를 들어 경화 상태에서 규소 원자와 결합된 알케닐기 및 규소 원자와 결합된 가수분해성기를 가지는 실리콘 중합체는 규소 원자와 결합된 수소 원자에 대하여 규소 원자와 결합된 비닐기가 크게 과잉되는 비율로 배합되도록 비닐기 함유 오가노폴리실록산, 오가노하이드로젠 폴리실록산, 반응성 접착촉진제(예를 들면, 비닐트리알콕시실란, 아릴트리알콕시실란 또는 γ-메타클릴옥시프로필트리알콕시실란 등) 및 백금 촉매를 혼합하여, 이들을 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 실리콘 중합체는 부가 반응 또는 열에 의해 경화될 수 있다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자의 크기는 1 내지 30 nm일 수 있다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 자외선 또는 청색광을 흡수하여 적색, 오렌지색, 노란색 및 녹색 중 하나로 발광하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-V족 화합물, Ⅲ-V족 화합물, Ⅲ-Ⅳ족 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 상기 "혼합물"은 상기 화합물들의 단순 혼합물(mixture)뿐만 아니라, 삼성분계 화합물, 사성분계 화합물, 이들 혼합물에 도펀트가 도핑된 경우도 모두 포함한다. 예를 들어 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 화합물 및 이들의 혼합물 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것 일 수 있다.
Ⅱ-Ⅵ족 화합물의 예로서는, 황화마그네슘(MgS), 셀렌화마그네슘(MgSe), 텔루르화마그네슘(MgTe), 황화칼슘(CaS), 셀렌화칼슘(CaSe), 텔루르화칼슘(CaTe), 황화스트론튬(SrS), 셀렌화스트론튬(SrSe), 텔루르화스트론튬(SrTe), 황화카드뮴(CdS), 셀렌화카드뮴(CdSe), 텔루르카드뮴(CdTe), 황화아연(ZnS), 셀렌화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe), 황화수은(HgS), 셀렌화수은(HgSe) 또는 텔루르화수은(HgTe) 등을 들 수 있다. Ⅱ-V족 화합물의 예로서는, 인화아연(Zn3P2), 비소화아연(Zn3As2), 인화카드뮴(Cd3P2), 비소화카드뮴(Cd3As2), 질화카드뮴(Cd3N2) 또는 질화아연(Zn3N2) 등을 들 수 있다. Ⅲ-V족 화합물의 예로서는, 인화붕소(BP), 인화알루미늄(AlP), 비소화알루미늄(AlAs), 안티모니화알루미늄(AlSb), 질화갈륨(GaN), 인화갈륨(GaP), 비소화갈륨(GaAs), 안티모니화갈륨(GaSb), 질화인듐(InN), 인화인듐(InP), 비소화인듐(InAs), 안티모니화인듐(InSb), 질화알루미늄(AlN) 또는 질화붕소(BN) 등을 들 수 있다. Ⅲ-Ⅳ족 화합물의 예로서는, 탄화붕소(B4C), 탄화알루미늄(Al4C3), 탄화갈륨(Ga4C) 등을 들 수 있다. Ⅲ-Ⅵ족 화합물의 예로서는, 황화알루미늄(Al2S3), 셀렌화알루미늄(Al2Se3), 텔루르화알루미늄(Al2Te3), 황화갈륨(Ga2S3), 셀렌화갈륨(Ga2Se3), 황화인듐(In2S3), 셀렌화인듐(In2Se3), 텔루르화갈륨(Ga2Te3) 또는 텔루르화인듐(In2Te3) 등을 들 수 있다. Ⅳ-Ⅵ족 화합물의 예로서는, 황화납(PbS), 셀렌화납(PbSe), 텔루르화납(PbTe), 황화주석(SnS), 셀렌화주석(SnSe) 또는 텔루르화주석(SnTe) 등을 들 수 있다.
일 실시예에서 상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe 중에 하나 이상일 수 있다.
일 실시예에서 상기 Ⅲ-V족계 화합물은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs 및 InAlPAs 중에 하나 이상일 수 있다.
일 실시예에서 상기 IV-VI족계 화합물은 SbTe일 수 있다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 코어@쉘 구조일 수 있다.
일례로, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 코어@쉘(core@shell) 구조를 가질 수 있고, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자의 코어 및 쉘 각각은 상기 예시한 화합물들로 이루어질 수 있다. 상기 예시한 화합물들은 각각 단독으로 또는 두 가지 이상이 조합되어 상기 코어(core)나 쉘(shell)을 구성할 수 있다. 상기 코어를 구성하는 화합물의 밴드 갭이 상기 쉘을 구성하는 화합물의 밴드 갭보다 좁을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다만, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자가 코어@쉘 구조를 갖는 경우, 상기 쉘을 구성하는 화합물은 상기 코어를 구성하는 화합물과 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 CdZnS를 포함하는 코어 및 ZnS를 포함하는 쉘을 갖는 CdZnS@ZnS(코어@쉘) 구조를 가질 수 있다.
다른 예로서, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 적어도 2 층 이상의 쉘을 갖는 코어@다중 쉘 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 CdZnS를 포함하는 코어, 상기 코어의 표면을 감싸고 ZnS를 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 표면을 감싸며 ZnS를 포함하는 제2 쉘을 갖는 CdZnS@ZnS@ZnS(코어@제1 쉘@제2 쉘) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 코어@쉘 구조가 아닌 단일 구조로서, Ⅱ-Ⅵ족 화합물로만 이루어질 수 있다.
상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 시드(seed)로서 클러스터 분자(cluster molecule)를 더 포함할 수 있다. 상기 클러스터 분자는 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자를 제조하는 공정 중 에서 시드 역할을 하는 화합물로서, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자를 구성하는 화합물의 전구체들이 상기 클러스터 분자 상에서 성장함으로써 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자가 형성될 수 있다.
일 실시예에서 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자는 제조 공정 상에서, 표면에 안정화 화합물이 배위된 것 일 수 있다. 일례로, 상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2로 나타내는 구조를 포함하는 리간드와 상기 안정화 화합물의 일부 또는 전체가 교환되는 것일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자의 표면에 배위된 리간드 전체 중량에 대해서 상기 화학식 1-1 및 1-2로 나타내는 구조를 포함하는 리간드의 함량이 1 내지 95%일 수 있다. 이때, 상기 무기나노입자 구조체의 상기 무기나노입자의 표면에 배위된 리간드 전체 중량에 대해서 상기 화학식 1-1 및 1-2로 나타내는 구조를 갖는 리간드와는 다른 구조를 나타내는 리간드 화합물의 함량이 5 내지 99 중량%일 수 있다. 예를 들어 상기 무기나노입자 표면에 리간드로 알코올기를 갖는 리간드가 포함될 수 있다. 또는 예를 들어 서로 다른 종류의 리간드들이 혼용되어 친수성(hydrophilic) 및 소수성 성질(hydrophobic)을 조절 할 수 있다.
상기 리간드 및 안정화 화합물들은 서로 인접한 무기나노입자가 서로 응집되어 소광되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 리간드 및 상기 안정화 화합물의 예로서는, 탄소수 6 내지 30의 알킬기를 갖는 아민계 화합물이나 카르복시산 화합물 등을 들 수 있다. 알킬기를 갖는 아민계 화합물의 예로서, 헥사데실아민(hexadecylamine) 또는 옥틸아민(octylamine) 등을 들 수 있다. 상기 리간드의 다른 하나의 예로는, 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 갖는 아민계 화합물이나 카르복시산 화합물 등을 들 수 있다. 또는, 상기 안정화 화합물로서 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리페놀포스핀(triphenolphosphine), t-부틸 포스핀(t-butylphosphine) 등을 포함하는 포스핀 화합물(phosphine compound); 트라이옥틸포스핀 산화물(trioctylphosphine oxide) 등의 포스핀 산화물(phosphine oxide); 피리딘(pyridine) 또는 티오펜(thiophene) 등을 이용할 수 있다. 또는 상기 안정화 화합물은, 비닐기, 아릴기, 아크릴기, 아민기, 메타크릴레이트기, 에폭시기 등으로부터 선택된 하나 이상의 작용기를 갖는 실란계 화합물을 포함할 수 있고 알코올기를 말단에 가질 수 있다. 또한 이소시아네이트기와 알코올기가 반응하여 형성되는 우레탄 결합을 갖는 분자량 1,000이상 500,000 이하의 고분자일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광변환 박막은 광학 필름 또는 표시 장치 내부에 형성된 박막층 형태일 수 있다. 상기 광변환 박막은 앞에서 설명한 본 발명의 조성물을 경화시켜 제조될 수 있다.
일 실시예에서 상기 광변환 박막의 두께는 0.5 μm 내지 500 μm인 것일 수 있다.
일 실시예에서 상기 광변환 박막은 액정 표시 장치 중 백라이트 또는 액정 패널에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 액정 패널; 및 상기 액정 패널에 광을 제공하는 백라이트 장치를 포함하고, 상기 백라이트 장치는 본 발명의 실시예에 따른 광변환 박막을 포함한다.
일 실시예에서 상기 광변환 박막은 광원 상부에 배치된 광학 필름일 수 있다.
이하 본 발명의 실시예들에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
제조예 1. 녹색 무기나노입자 구조체 제조
본 발명의 일 실시예를 통해서 히드록시기가 있는 리간드를 갖는 녹색 무기나노입자 구조체(녹색 발광구조체)를 제조하였다.
환류기가 부착된 50 ml 3 구 둥근 플라스크에 인듐 아세트산염(Indium acetate) (Aldrich) 0.05 g과 아세트산아연(Zinc acetate) (Aldrich) 0.38 g, 올레산(0leic acid) (Aldrich) 1.45 g, 1-옥타데센(1-Octadecene) (Aldrich) 15 ml를 첨가하고 110 ℃로 가열하며, 1 시간 동안 진공 펌프를 이용하여 0.1 torr 정도로 유지하였다. 그런 다음 진공을 제거하고, 질소 가스(N2 gas)를 투입하며 280 ℃로 가열하였다. 그런 다음, 트리스(트리메틸실릴)포스핀(Tris(trimethylsilyl)phosphine) (Gelest) 0.43 g을 일시에 투입하였다.
황(sulfur) (Aldrich) 0.07 g을 트리옥틸 포스핀(Trioctyl phosphine) 1 ml에 용해시킨 다음에 상기 반응기에 투입하였다. 그리고 온도를 240 ℃로 낮추고 3 시간 동안 유지하였다. 이후 상온으로 냉각하면서 1-도데칸티올(1-Dodecanethiol) (Aldrich) 2 ml와 6-메캅토헥산올(6-Mercaptohexanol) (Aldrich) 1 ml의 혼합액을 투입 후 30 분 동안 추가 교반하였다. 이어서 에탄올(Ethanol) (Aldrich)을 100 ml 투입하고 5 분 정도 교반하여 침전물을 원심분리기를 이용하여 얻었다. 얻어진 분말은 톨루엔(toluene)에 10 중량%로 용해시키고, 여기에 알릴 이소시아네이트(Aldrich)를 1 ml 넣고 1 시간 교반하였다.
이렇게 얻어진 녹색 발광 무기나노입자 구조체는 Otsuka electronics의 Absolute PL quantum yield spectrometer QE-2100 장비를 이용하여 분석되었다. 분석 결과 양자 수율(Quantum yield)은 58 % 였으며, 광루미네선스(Photoluminescence) lmax는 550 nm였으며, 최대 반치폭(Full Width of Half Max)은 62 nm였다. 또한 제조예 1을 통해 제조된 녹색 발광 무기나노입자는TEM (JEOL/ JEM-3010)을 사용하여 입경을 측정하였고, 크기는 약 6 nm 정도였다.
제조예 2. 녹색 무기나노입자 구조체 제조
환류기가 부착된 50 ml 3 구 둥근 플라스크에 인듐 아세트산염 0.05 g과 아세트산아연 0.38 g, 올레산 1.45 g, 1-옥타데센 15 ml를 첨가하고 110 ℃로 가열하며, 1 시간 동안 진공 펌프를 이용하여 0.1 torr 정도로 유지하였다. 그런 다음 진공을 제거하고, 질소 가스를 투입하며 280 ℃로 가열하였다. 그런 다음, 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.43 g을 일시에 투입하였다.
황 0.07 g을 트리옥틸 포스핀 1 ml에 용해시킨 다음에 상기 반응기에 투입하였다. 그리고 온도를 240 ℃로 낮추고 3 시간 동안 유지하였다. 이후 상온으로 냉각하고 에탄올(Ethanol) (Aldrich)을 100 ml 투입하고 5 분 정도 교반하고 침전물을 원심분리기를 이용하여 얻었다. 얻어진 분말은 톨루엔(toluene)에 10 중량%로 용해하였다.
이렇게 얻어진 녹색 발광 무기나노입자 구조체는 Otsuka electronics의 Absolute PL quantum yield spectrometer QE-2100 장비를 이용하여 분석되었다. 분석 결과 양자 수율은 53 % 였으며, 광루미네선스 lmax는 548 nm였으며, 최대 반치폭(Full Width of Half Max)은 68 nm였다. 또한 제조예 2를 통해 제조된 녹색 발광 무기나노입자는TEM (JEOL/ JEM-3010)을 사용하여 입경을 측정하였고, 크기는 약 5 nm 정도였다.
광변환 박막 제조
본 발명의 일 실시예에 따른 조성물을 소정의 전처리 공정을 수행한 다음, 유리 기판 상에 스핀 코팅 방법을 사용하여 50 ㎛의 두께로 도포하였다. 이어서 150 ℃에서 10 분 간 경화하여 도막을 형성한다. 전술한 경화성 조성물을 이용함으로써, 색변환층에 요구되는 우수한 광학 특성을 얻을 수 있었다.
실시예1 비교예1 비교예2 비교예3
제조예 1의 분산액(g) 5 - 5 -
제조예2 의 분산액(g) - 5 - 5
Sylgard 184 A(g) 2.2 2.2 - -
Sylgard 184 B(g) 0.3 0.3 - -
Poly(methylmethacrylate)(g) - - 2.5 2.5
Toluene(g) 5 5 25 25
상기 제조예1 의 분산액은 본 발명의 일 실시예를 통해 제조된 제조예 1, 무기나노입자 구조체의 분산액이고, 상기 제조예 2의 분산액은 본 발명의 일 실시예를 통해 제조된 제조예 2, 무기나노입자 구조체의 분산액을 나타낸 것이다. 실시예 1 및 비교예 1은 제 1 및 실록산 중합체의 예로 Sylgard 184 A 및 Sylgard 184 B (Dow corning)을 사용하였다. 그리고 비교예 2 및 비교예 3에서는 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly(methylmethacrylate)) (Aldrich)을 사용하였다.
위 용액을 5 cm X 5 cm 유리(glass) 위에 도포 후 스핀 코팅기(Spin coater)를 이용하여 300 RPM에서 10 초 동안 코팅 후 100 ℃의 핫플레이트(hot plate) 위에서 1분 pre baking을 진행한 다음, 오븐을 이용하여 150 ℃에서 30 분 간 경화시켰다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들의 비교 데이터를 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 1은 광루미네선스 분광기(photoluminescence spectrometer) (Agilent)를 이용하여 초기 광발광(발광 값)을 측정하고, 상대습도 85 % / 85 ℃의 챔버에서 한 달 동안 보관하며 정기적으로 광발광을 측정하여 감소하는 광발광 세기를 측정하여 나타낸 것이다. 도 1을 보면, 본 발명의 무기나노입자 구조체를 포함하는 조성물이 하이드로실릴레이션 반응된 실시예 1의 경우는 하이드로실릴레이션 반응이 진행될 수 없는 다른 비교예들에 비해 발광 값이 안정적이고 높게 나타나는 것이 확인되었다. 자세히보면, 본 발명의 조성물을 이용한 실시예 1의 경우는 고온, 고수분 조건에서 16 일 이상 방치되어도 95 %이상의 발광 효율을 나타내고, 비교예 1 내지 3은 95 % 이하로 감소된 것을 알 수 있다. 또한 28 일 이상 방치되면 비교예 1 내지 3의 경우는 85 % 이하, 80 % 이하의 발광 효율을 나타내지만, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 실시예 1의 경우는 28일이 지나도 90 % 이상의 발광 효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명을 통해서 안정성이 우수한 광변환 박막, 이에 이용되는 조성물 및 무기나노입자 구조체를 제공할 수 있으며, 이들을 이용하여 안정성이 우수한 액정표시 장치 또는 전기 발광 다이오드를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 목적은 현재 LED 봉합재로 사용되고 있는 실록산 화합물들이 경화될 때 사용되는 하이드로실릴레이션 반응에 참여할 수 있는 기능기를 양자점, 다시말해서 무기나노입자 구조체의 광학적 성질이 감소되지 않도록 도입하고, 상기 기능기들이 실록산 화합물들과 반응하여 청색 LED의 색변환이 가능하고 기존 조성보다 안정한 양자점 패턴을 형성하는 것이다. 또한 본 발명의 조성물을 이용하여 제조한 광변환 박막 및 상기 광변환 박막을 액정표시장치에 이용할 수 있다.
본 발명은 청색 광원을 흡수하여 적색을 발광하는 무기나노입자 구조체 및/또는 적색을 발광하는 무기나노입자 구조체를 포함하는 조성물, 상기 무기나노입자 구조체가 비닐기를 포함함으로서 상기 무기나노입자 구조체를 포함하는 상기 조성물이 용제 없이 하이드로실릴레이션 반응을 하여 형성된 광변환 박막 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 무기나노입자 구조체의 비닐기를 포함하는 리간드들이 가교 반응에 참가하여 화학적으로 보다 더 견고한 광변환 박막을 형성할 수 있고, 실록산을 포함함으로서 더 유연한 광변환 박막을 얻을 수 있다. 또한 상기 광변환 박막은 청색 발광 다이오드를 백라이트 광원으로 사용하여 백색광으로 변화시킬 수 있는 색변환 필름으로 사용될 수 있고, 액정표시장치에서 백색을 구현할 수 있는 액정 패널에 포함될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 무기나노입자 표면에 하기 화학식 1-1로 나타내는 구조를 포함하는 리간드 및 하기 화학식 1-2로 나타내는 구조를 포함하는 리간드 중에서 적어도 하나 이상이 배위된, 무기나노입자 구조체;
    하기 화학식 2로 나타내는 구조를 포함하는 제1 실록산 화합물; 및
    하기 화학식 3으로 나타내는 구조를 포함하는 제2 실록산 화합물;을 포함하는,
    조성물;
    [화학식 1-1]
    Figure pat00027

    [화학식 1-2]
    Figure pat00028

    [화학식 2]
    Figure pat00029

    [화학식 3]
    Figure pat00030

    상기 화학식 1-1 및 화학식 1-2에서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 -OH, -SH, -PO2, -COOH 또는 -NH2를 나타내며, Y1 은 -O-, -S-, -NH-를 나타내고, Y2는 =O, =NH 또는 =S를 나타내며, n1 내지 n3은 1 내지 12이며,
    상기 화학식 2에서, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 헤테로 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 방향족 화합물 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 헤테로 방향족 화합물을 나타내며,
    상기 화학식 3에서 R′1 내지 R′10은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6인 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20인 헤테로 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 방향족 화합물 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20인 헤테로 방향족 화합물을 나타내며, n4 내지 n7은 각각 독립적으로 1 내지 500이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2의 R3 내지 R6 중에서 적어도 하나 이상은 수소이거나,
    R1, R2, 및 R7 내지 R10 중에서 적어도 둘 이상이 수소인 것을 특징으로 하는,
    조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 3의 R′1, R′2, 및 R′7 내지 R′10 중에서 적어도 둘 이상이 하기 화학식 4 및 화학식 5 중에서 적어도 하나 이상을 포함하거나,
    상기 화학식 3의 R′3 내지 R′6 중에서 적어도 하나 이상이 하기 화학식 4 및 화학식 5 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조성물;
    [화학식 4]
    Figure pat00031

    [화학식 5]
    Figure pat00032

    상기 화학식 4 및 5에서, *은 상기 화학식 3의 R′1 내지 R′10을 구성하는 원소와 결합되는 부분을 나타내고, R21 은 수소, 메틸렌기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내며, R22는 메틸렌기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기를 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기나노입자 구조체의 무기나노입자는 표면에 하기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조성물;
    [화학식 6]
    Figure pat00033

    [화학식 7]
    Figure pat00034

    [화학식 8]
    Figure pat00035

    [화학식 9]
    Figure pat00036

    [화학식 10]
    Figure pat00037

    [화학식 11]
    Figure pat00038

    상기 화학식 6 내지 11에 있어서, 상기 R23 내지 R29는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24인 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수가 3 내지 20인 불포화 고리화합물, 치환 또는 비치환된 탄소수가 6 내지 20인 방향족 화합물 또는, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 화합물을 나타내고, X3은 =O, =S 또는 =NH2를 나타낸다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 R23 내지 R25 중 적어도 하나 이상 및 상기 R26 내지 R29는 에틸렌기를 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조성물;
  6. 제4항에 있어서,
    상기 무기나노입자의 표면에 배위된 전체 리간드에서,
    상기 화학식 6 내지 11로 나타내는 리간드는 5 이상 90% 이하의 비율로 함유된 것을 특징으로 하는,
    조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 무기나노입자 구조체는 0.1 내지 20 중량부;
    상기 제1 실록산 화합물 10 내지 90 중량부 및
    상기 제2 실록산 화합물 9 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조성물.
  8. 상기 제1항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 경화시켜 제조된 것을 특징으로 하는,
    광변환 박막.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광변환 박막의 두께는 0.5 μm 내지 500 μm인 것을 특징으로 하는,
    광변환 박막.
  10. 액정패널; 및
    상기 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 장치를 포함하고,
    상기 백라이트 장치는 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 광변환 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광변환 박막은 광원 상부에 배치된 광학 필름인 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
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JP7321972B2 (ja) * 2020-05-25 2023-08-07 信越化学工業株式会社 量子ドット含有重合体とその製造方法
JP7355724B2 (ja) * 2020-12-07 2023-10-03 信越化学工業株式会社 量子ドットの表面処理方法及び表面処理装置
JP2024054513A (ja) * 2022-10-05 2024-04-17 信越化学工業株式会社 量子ドット含有組成物とその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0820101D0 (en) * 2008-11-04 2008-12-10 Nanoco Technologies Ltd Surface functionalised nanoparticles
KR102171776B1 (ko) * 2012-10-25 2020-10-30 루미리즈 홀딩 비.브이. 실리콘 내의 양자 점을 위한 pdms-기재 리간드
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