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KR102586937B1 - 발광 복합체, 발광 구조체, 광학 시트 및 전자 소자 - Google Patents

발광 복합체, 발광 구조체, 광학 시트 및 전자 소자 Download PDF

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Publication number
KR102586937B1
KR102586937B1 KR1020180042876A KR20180042876A KR102586937B1 KR 102586937 B1 KR102586937 B1 KR 102586937B1 KR 1020180042876 A KR1020180042876 A KR 1020180042876A KR 20180042876 A KR20180042876 A KR 20180042876A KR 102586937 B1 KR102586937 B1 KR 102586937B1
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KR
South Korea
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light
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light emitting
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이은경
정지영
박정일
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삼성전자주식회사
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Abstract

발광체, 그리고 상기 발광체에 결합되어 있고 상기 발광체를 둘러싸는 3차원 보호체를 포함하고, 상기 3차원 보호체는 SiO3 /2 모이어티 및 중합성 작용기를 포함하는 발광 복합체, 발광 구조체, 광학 시트 및 전자 소자에 관한 것이다.

Description

발광 복합체, 발광 구조체, 광학 시트 및 전자 소자{LIGHT EMITTING COMPOSITE AND LIGHT EMITTING STRUCTURE AND OPTICAL SHEET AND ELECTRONIC DEVICE}
발광 복합체, 발광 구조체, 광학 시트 및 전자 소자에 관한 것이다.
나노 입자는 벌크 물질과 달리 물질의 고유 특성이라 알려져 있는 물리적 특성(에너지 밴드갭, 녹는점 등)을 입자 크기에 따라 조절할 수 있다. 예를 들어, 양자점(quantum dot)이라고도 불리는 반도체 나노 결정은 광 에너지 또는 전기 에너지를 공급받아 양자점 크기에 대응하는 파장의 빛을 낼 수 있다. 이에 따라 양자점은 소정 파장의 빛을 내는 발광체로 사용될 수 있다.
그러나 양자점과 같은 발광체는 용매 또는 고분자 내에서 서로 응집되어 분산성이 떨어질 뿐만 아니라 수분이나 산소에 약하여 공기 중에서 쉽게 산화될 수 있다. 또한, 양자점과 같은 발광체는 열 안정성이 낮을 수 있다.
일 구현예는 발광체의 분산성, 신뢰성 및 열 안정성을 개선할 수 있는 발광 복합체를 제공한다.
다른 구현예는 상기 발광 복합체의 경화물을 포함하는 발광 구조체를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 발광 구조체를 포함하는 광학 시트를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 발광 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 발광체 및 상기 발광체에 결합되어 있고 상기 발광체를 둘러싸는 3차원 보호체를 포함하고, 상기 3차원 보호체는 SiO3 /2 모이어티 및 중합성 작용기를 포함하는 발광 복합체를 제공한다.
상기 발광체와 상기 3차원 보호체는 - C(=O)NRa - (여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다)에 의해 결합되어 있을 수 있다.
상기 발광체와 상기 3차원 보호체는 코어-쉘 구조를 형성할 수 있다.
상기 3차원 보호체는 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -N(Rb)-C(=O)-, -N(Rb)-C(=O)O-, -N(Rb)OC(=O)- (여기서 Rb는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 중합성 작용기는 (메타)아크릴레이트기, 에폭시기, 스티렌기, 아크릴로니트릴기, N-비닐피롤리돈기, 비닐기, 이들의 유도체 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
상기 발광 복합체는 하기 화학식 1로 표현되는 전구체와 하기 화학식 2로 표현되는 전구체의 축중합 반응 생성물일 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Q는 발광체이고,
L1은 - C(=O)NRa - 이고, 여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이고,
L2는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 실릴기, 치환 또는 비치환된 실록산기 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기 또는 카르복실기이고,
n은 1 이상의 정수이고,
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
L3 및 L5는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, -Rc-O-Rd-, -Rc-N-Rd-, -Rc-(C=O)-Rd- 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1 내지 C10 탄화수소기이고,
L4는 -O-, -S-, -(C=O)-, -(C=O)O-, -O(C=O)-, -(C=O)-NRe-, -(C=O)O-NRe- 또는 -O(C=O)-NRe- 이고, 여기서 Re는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 탄화수소기이고,
R4 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기, 히드록시기, 할로겐기, 카르복실기 또는 이들의 조합이고, 단 R4 내지 R6 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기 또는 카르복실기이고,
R7은 수소 또는 메틸기이다.
상기 3차원 보호체는 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.
[화학식 3]
(R8R9R10SiO1/2)M1(R11R12SiO2/2)D1(R13SiO3/2)T1(SiO4/2)Q1
상기 화학식 3에서,
R8 내지 R13은 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, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 에폭시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르복실기, 치환 또는 비치환된 아마이드기, 히드록실기, (메타)아크릴레이트기, 니트릴기 또는 이들의 조합이고,
R13 중 하나는 - C(=O)NRa - (여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다)에 의해 결합된 발광체와의 연결 지점을 포함하고,
R8　내지 R13 중 적어도 하나는 중합성 작용기를 포함하고,
0≤M1<1, 0≤D1<1, 0<T1<1, 0≤Q1<1이고,
M1+D1+T1+Q1=1이다.
상기 발광체는 양자점, 형광체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 발광 복합체의 입경은 상기 발광체의 입경보다 2배 이상 클 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 발광 복합체의 경화물을 포함하는 발광 구조체를 제공한다.
상기 발광 구조체는 유기금속화합물의 경화물 또는 상기 발광 복합체와 유기금속화합물의 경화물을 더 포함할 수 있다.
상기 유기금속화합물은 알루미늄 화합물, 티타늄 화합물, 지르코늄 화합물, 하프늄 화합물, 마그네슘 화합물, 주석 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조체는 약 300℃에서 약 5% 이하의 중량손실을 가질 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광 구조체를 포함하는 광학 시트를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 발광 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
상기 전자 소자는 광원, 그리고 상기 광원의 상부에 위치하는 표시 패널을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조체는 상기 광원에 포함되어 있을 수 있다.
상기 표시 패널은 상기 광원으로부터 제1 가시광을 공급받아 상기 제1 가시광과 같거나 다른 제2 가시광을 방출하는 색 변환층을 포함할 수 있고, 상기 발광 구조체는 상기 색 변환층에 포함되어 있을 수 있다.
상기 제1 가시광은 청색 광일 수 있고, 상기 제2 가시광은 청색 광, 녹색 광, 적색 광 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 전자 소자는 상기 광원과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함할 수 있고, 상기 발광 구조체는 상기 광학 시트에 포함되어 있을 수 있다.
상기 전자 소자는 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 발광 구조체를 포함하는 발광층을 포함할 수 있다.
분산성, 신뢰성 및 열 안정성이 개선된 발광 복합체를 제공함으로써 소자에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 발광 복합체의 개략도이고,
도 2는 일 구현예에 따른 색 변환층을 포함하는 액정 표시 장치의 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 발광 소자를 보여주는 단면도이고,
도 4는 합성예에서 얻은 발광 복합체의 입경 분포를 보여주는 그래프이고,
도 5는 CdTe 양자점의 입경 분포를 보여주는 그래프이고,
도 6은 실시예 1과 비교예 1에 따른 박막의 열처리에 따른 중량손실을 보여주는 그래프이다.
이하, 구현예들에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 권리 범위는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서 ‘조합’이란 둘 이상의 혼합 및 둘 이상의 적층 구조를 포함한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란 N, O, S, P 및 Si에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 발광 복합체를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 발광 복합체의 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 발광 복합체(10)는 발광체(11) 및 발광체(11)를 둘러싸는 보호체(12)를 포함한다.
발광체(11)는 빛 또는 전기와 같은 자극원에 의해 자극되어 스스로 고유한 파장 범위의 빛을 내는 물질일 수 있으며, 소정 파장의 빛을 낼 수 있는 입자이면 특별히 한정되지 않는다. 발광체(11)는 예컨대 양자점(quantum dot), 형광체(phosphor) 또는 이들의 조합일 수 있다.
일 예로, 발광체(11)는 가시광선 영역 중 적어도 일부 파장 영역의 빛을 낼 수 있으며, 예컨대 청색 광, 적색 광, 녹색 광 또는 이들의 조합의 광을 낼 수 있다. 여기서 청색 광은 예컨대 약 430nm 내지 470nm에서 피크 발광 파장(peak emission wavelength, λmax)을 가질 수 있고 적색 광은 약 620nm 내지 660nm에서 피크 발광 파장(λmax)을 가질 수 있고 녹색 광은 예컨대 약 510nm 내지 550nm에서 피크 발광 파장(λmax)을 가질 수 있다.
일 예로, 발광체(11)는 예컨대 약 1nm 내지 약 100nm의 입경(구형이 아닌 경우 가장 긴 부분의 크기)을 가질 수 있고, 예컨대 약 1nm 내지 80nm의 입경을 가질 수 있고, 예컨대 약 1nm 내지 50nm의 입경을 가질 수 있고, 예컨대 약 1nm 내지 40nm의 입경을 가질 수 있고, 예컨대 약 1nm 내지 30nm의 입경을 가질 수 있고, 예컨대 약 1nm 내지 20nm의 입경을 가질 수 있다.
일 예로, 발광체(11)는 양자점일 수 있다. 양자점은 넓은 의미의 반도체 나노결정일 수 있으며, 예컨대 등방성 반도체 나노결정, 퀀텀 로드 및 퀀텀 플레이트 등 다양한 모양을 가질 수 있다.
양자점은 예컨대 II족-VI족 반도체 화합물, III족-V족 반도체 화합물, IV족- VI족 반도체 화합물, IV족 반도체 화합물, I-III-VI족 반도체 화합물, I-II-IV-VI족 반도체 화합물, II-III-V족 반도체 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. II-VI족 반도체 화합물은 예컨대 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물에서 선택되는 삼원소 반도체 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 사원소 반도체 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. III-V족 반도체 화합물은 예컨대 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물에서 선택되는 삼원소 반도체 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물에서 선택되는 사원소 반도체 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. IV-VI족 반도체 화합물은 예컨대 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 삼원소 반도체 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 사원소 반도체 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. IV족 반도체 화합물은 예컨대 Si, Ge 및 이들의 혼합물에서 선택되는 단원소 반도체 화합물; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물에서 선택되는 이원소 반도체 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. I-III-VI족 반도체 화합물은 예컨대 CuInSe2, CuInS2, CuInGaSe, CuInGaS 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. I-II-IV-VI족 반도체 화합물은 예컨대 CuZnSnSe 및 CuZnSnS에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. II-III-V족 반도체 화합물은 예컨대 InZnP를 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
양자점은 코어(core)와 쉘(shell)을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 예컨대 양자점의 쉘을 이루는 물질 조성이 양자점의 코어를 이루는 물질 조성보다 높은 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며, 이에 따라 양자 구속 효과(quantum confinement effect)를 가질 수 있어서 발광할 수 있다. 예컨대 양자점의 쉘은 일 층 또는 다층일 수 있으며, 예컨대 다층의 쉘 중, 코어에서 먼 쪽에 위치하는 쉘이 코어에서 가깝게 위치하는 쉘보다 높은 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며, 이에 따라 양자 구속 효과를 가질 수 있다. 양자점의 코어를 이루는 물질과 쉘을 이루는 물질은 서로 다를 수 있으며 양자 구속 효과를 낼 수 있는 범위 내에서 전술한 반도체 화합물 중 각각 선택될 수 있다.
발광체(11)는 표면에 축합 반응을 일으킬 수 있는 복수의 반응 사이트를 가질 수 있으며, 반응 사이트는 예컨대 친수성 반응 사이트일 수 있으며 예컨대 카르복실기 및/또는 아마이드기일 수 있다. 카르복실기 및/또는 아마이드기와 같은 반응 사이트는 발광체(11)의 친수성 표면처리에 의해 얻을 수 있다.
보호체(12)는 발광체(11)를 3차원 구조로 둘러싸고 있으며, 예컨대 발광체(11)와 보호체(12)는 코어-쉘 구조를 형성할 수 있다. 보호체(12)는 유무기 하이브리드 물질을 포함한 복수의 고분자 사슬을 포함할 수 있으며, 각 고분자 사슬은 발광체(11)의 표면에 결합되어 있을 수 있다. 예컨대 발광체(11)와 보호체(12)는 * - C(=O)NRa - * (여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다)에 의해 결합되어 있을 수 있고, 여기서 하나의 *는 발광체(11)의 표면에서의 결합 지점이고 다른 하나의 *는 보호체(12)의 고분자 사슬의 결합 지점일 수 있다.
일 예로, 보호체(12)를 이루는 각 고분자는 폴리오가노실록산일 수 있으며, 예컨대 SiO3 /2 모이어티를 가진 3차원 구조의 폴리오가노실록산일 수 있다. 3차원 구조의 폴리오가노실록산은 말단에 중합성 작용기를 가질 수 있으며, 중합성 작용기는 예컨대 (메타)아크릴레이트기, 에폭시기, 스티렌기, 아크릴로니트릴기, N-비닐피롤리돈기, 비닐기, 이들의 유도체 또는 그 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 중합성 작용기는 박막 형성시 광 경화 및/또는 열 경화에 의해 치밀한 네트워크 구조를 형성할 수 있다.
일 예로, 보호체(12)를 이루는 각 고분자는 구조 중에 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -N(Rb)-C(=O)-, -N(Rb)-C(=O)O-, -N(Rb)OC(=O)- (여기서 Rb는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 예로, 보호체(12)를 이루는 각 고분자는 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.
[화학식 3]
(R8R9R10SiO1/2)M1(R11R12SiO2/2)D1(R13SiO3/2)T1(SiO4/2)Q1
상기 화학식 3에서,
R8 내지 R13은 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, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 에폭시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르복실기, 치환 또는 비치환된 아마이드기, 히드록실기, (메타)아크릴레이트기, 니트릴기 또는 이들의 조합이고,
R13 중 하나는 - C(=O)NRa - (여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다)에 의해 결합된 발광체와의 연결 지점을 포함하고,
R8　내지 R13 중 적어도 하나는 중합성 작용기를 포함하고,
0≤M1<1, 0≤D1<1, 0<T1<1, 0≤Q1<1이고,
M1+D1+T1+Q1=1이다.
일 예로, 화학식 3의 R8　내지 R13 중 적어도 하나는 중합성 작용기를 포함할 수 있고, 중합성 작용기는 예컨대 (메타)아크릴레이트기, 에폭시기, 스티렌기, 아크릴로니트릴기, N-비닐피롤리돈기, 비닐기, 이들의 유도체 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
일 예로, 화학식 3의 R8　내지 R13 중 적어도 하나는 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -N(Rb)-C(=O)-, -N(Rb)-C(=O)O-, -N(Rb)OC(=O)- (여기서 Rb는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 예로, 발광 복합체(10)는 유무기 하이브리드 모노머 및/또는 올리고머의 전구체들의 반응에 의해 얻어진 축중합 반응 생성물일 수 있으며, 예컨대 졸(sol) 상태의 친수성 발광체(11)와 적어도 1종의 실리콘 모노머의 반응생성물인 실록산 전구체와 중합성 작용기를 가진 또 다른 실록산 전구체의 반응에 의해 얻어진 축중합 반응 생성물일 수 있다.
실리콘 모노머는 예컨대 치환 또는 비치환된 실란 모노머일 수 있으며, 예컨대 RaRbRcSiZ1으로 표현되는 적어도 1종의 모노머, RdReSiZ2Z3으로 표현되는 적어도 1종의 모노머, RfSiZ4Z5Z6으로 표현되는 적어도 1종의 모노머 및/또는 SiZ7Z8Z9Z10으로 표현되는 적어도 1종의 모노머일 수 있다. 여기서 Ra 내지 Rf는 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, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 에폭시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합일 수 있고, Z1 내지 Z10은 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기, 카르복실기 또는 이들의 조합이다. 일 예로, Ra 내지 Rf 중 어느 하나는 아미노기 또는 카르복실기로 치환된 C1 내지 C20 알킬기일 수 있다.
축중합 반응 생성물은 친수성 발광체(11)와 축중합하여 결합하는 동시에, 상술한 실리콘 모노머들 사이의 가수분해 및 축중합에 의해 결합하여 3차원 구조의 폴리오가노실록산을 형성할 수 있다.
일 예로, 발광 복합체(10)는 하기 화학식 1로 표현되는 전구체와 하기 화학식 2로 표현되는 전구체의 축중합 반응 생성물일 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Q는 발광체이고,
L1은 - C(=O)NRa - 이고, 여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이고,
L2는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 실릴기, 치환 또는 비치환된 실록산기 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기 또는 카르복실기이고,
n은 1 이상의 정수이고,
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
L3 및 L5는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, -Rc-O-Rd-, -Rc-N-Rd-, -Rc-(C=O)-Rd- 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1 내지 C10 탄화수소기이고,
L4는 -O-, -S-, -(C=O)-, -(C=O)O-, -O(C=O)-, -(C=O)-NRe-, -(C=O)O-NRe- 또는 -O(C=O)-NRe- 이고, 여기서 Re는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 탄화수소기이고,
R4 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기, 히드록시기, 할로겐기, 카르복실기 또는 이들의 조합이고, 단 R4 내지 R6 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기 또는 카르복실기이고,
R7은 수소 또는 메틸기이다.
일 예로, 화학식 1로 표현되는 전구체는 예컨대 화학식 1a 또는 1b로 표현될 수 있다.
[화학식 1a] [화학식 1b]
상기 화학식 1a 또는 1b에서,
Q는 발광체이고,
L2는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 실릴기, 치환 또는 비치환된 실록산기 또는 이들의 조합이고,
R1a 내지 R3a는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
n은 1 이상의 정수이다.
일 예로, 화학식 2로 표현되는 전구체는 예컨대 화학식 2a로 표현될 수 있다.
[화학식 2a]
상기 화학식 2a에서,
L3 및 L5는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, -Rc-O-Rd-, -Rc-N-Rd-, -Rc-(C=O)-Rd- 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1 내지 C10 탄화수소기이고,
R4a 내지 R6a은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이다.
발광 복합체(10)의 입경은 발광체(11)의 입경보다 약 1.5배 이상 클 수 있으며, 예컨대 약 2배 이상 클 수 있다.
전술한 발광 복합체(10)는 열 및/또는 광에 의해 경화되어 발광 구조체를 형성할 수 있다. 발광 구조체는 전술한 발광 복합체(10)의 경화물을 포함할 수 있으며, 발광이 요구되는 박막, 시트, 필름 또는 소자에 포함될 수 있다.
발광 구조체는 전술한 발광 복합체(10)를 포함한 조성물을 코팅하고 경화하여 얻을 수 있다.
조성물은 예컨대 전술한 발광 복합체(10), 가교제, 가교 보조제, 그리고 용매 또는 고분자를 포함할 수 있다.
발광 복합체(10)는 전술한 바와 같다.
가교제는 예컨대 광 가교제 및/또는 열 가교제일 수 있으며, 광 가교제는 예컨대 펜타에리트리톨트리아크릴레이트와 같은 (메타)아크릴레이트 화합물일 수 있고, 열 가교제는 예컨대 트리메틸로프로판트리글리시딜에테르, 1,4-부탄디올디비닐에테르, 트리(에틸렌글리콜)디비닐에테르, 트리메틸올프로판트리비닐에테르 또는 1,4-시클로헥산디메탄올디비닐에테르 또는 이들의 조합과 같은 에테르 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가교제는 발광 복합체(10) 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 10 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
가교 보조제는 예컨대 광 가교 보조제 및/또는 열 가교 보조제일 수 있으며, 예컨대 고분자 및/또는 유기금속화합물일 수 있다. 가교 보조제는 예컨대 알루미늄 화합물, 티타늄 화합물, 지르코늄 화합물, 하프늄 화합물, 마그네슘 화합물, 주석 화합물 또는 이들의 조합과 같은 유기금속 화합물일 수 있으며, 예컨대 알루미늄 아세토아세테이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가교제는 발광 복합체(10) 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 30 중량부로 포함될 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
조성물은 반응 개시제, 광산 발생제 및/또는 분산제를 더 포함할 수 있다.
용매는 전술한 성분들을 용해 또는 분산시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 헥산 등의 지방족 탄화수소 용매; 아니솔, 메시틸렌, 자이렌 등의 방향족 탄화수소 용매; 메틸이소부틸케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 아세톤 등의 케톤계 용매; 사이클로헥사논, 테트라하이드로퓨란, 이소프로필에테르 등의 에테르계 용매; 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 아세테이트계 용매; 이소프로필알코올, 부틸알코올 등의 알코올계 용매; 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매; 실리콘계 용매 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
용매는 전술한 성분들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있으며, 예컨대 조성물 중 용매를 제외한 고형분의 총 함량은 약 5 내지 80중량%일 수 있고 상기 범위 내에서 약 5 내지 50중량%일 수 있다.
고분자는 발광 복합체(10)를 분산시키는 매트릭스일 수 있으며, 예컨대 투명 고분자일 수 있다. 고분자는 예컨대 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(메틸)아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트(PBMA), 이들의 공중합체 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
조성물은 기판 또는 하부막 위에 도포 및 경화되어 발광 구조체로 형성될 수 있다. 여기서 도포는 예컨대 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅 및/또는 잉크젯 인쇄 등일 수 있으며, 경화는 예컨대 광 경화 및/또는 열 경화일 수 있다.
발광체(11)는 유무기 하이브리드 보호체(12)에 의해 3차원으로 둘러싸여 있으므로 용매 또는 고분자 내에서 응집되는 것을 줄여 분산성을 높일 수 있는 동시에 수분이나 산소로부터 효과적으로 보호될 수 있다.
발광 구조체는 전술한 발광 복합체(10)의 경화물을 포함할 수 있고, 전술한 발광 복합체(10)와 가교제 및/또는 가교 보조제의 경화물을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체는 발광체와 유무기 하이브리드 보호체를 포함한 발광 복합체를 경화하여 얻음으로써 치밀한 3차원 네트워크 구조를 형성하여 발광체를 더욱 효과적으로 보호함으로써 발광 구조체의 열적 광학적 및/또는 전기적 안정성을 높일 수 있다.
일 예로, 발광 복합체(10)의 경화물인 발광 구조체는 보호체를 가지지 않는 발광체와 비교하여 높은 열 안정성을 가질 수 있으며, 예컨대 약 300℃에서 약 10% 이하의 중량손실을 가질 수 있으며, 예컨대 약 300℃에서 약 7% 이하의 중량손실을 가질 수 있으며, 예컨대 약 300℃에서 약 5% 이하의 중량손실을 가질 수 있으며, 예컨대 약 300℃에서 약 3% 이하의 중량손실을 가질 수 있다.
발광 구조체는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
일 예로, 발광 구조체는 광학 시트에 적용될 수 있다. 광학 시트는 소정 파장 영역의 광을 받아 그와 같거나 다른 파장의 광을 낼 수 있다.
일 예로, 발광 구조체는 광원에 적용될 수 있다. 발광 구조체를 포함한 광원은 소정 파장 영역의 광을 공급할 수 있다.
일 예로, 발광 구조체는 색 변환층(color conversion layer)에 적용될 수 있다. 색 변환층은 제1 가시광선 영역의 광을 공급받아 제1 가시광선 영역과 같거나 다른 제2 가시광선 영역의 광을 방출할 수 있다.
광학 시트, 광원 및/또는 색 변환층은 다양한 전자 소자에 적용될 수 있으며, 예컨대 다양한 표시 소자에 적용될 수 있다. 표시 소자는 예컨대 액정 표시 장치 또는 유기 발광 장치일 수 있다.
도 2는 일 구현예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 액정 표시 장치(500)는 광원(40) 및 액정 패널(300)을 포함한다.
광원(40)은 액정 패널(300)에 광을 공급하는 면광원, 점광원 또는 선광원일 수 있으며, 예컨대 에지형 또는 직하형으로 배치될 수 있다. 광원(40)은 발광체를 포함하는 발광부, 발광부의 하측에 위치하여 발광부에서 나오는 광을 반사시키는 반사판, 발광부에서 발광된 광을 액정 패널 측으로 공급하는 도광판 및/또는 도광판 상부에 위치하는 하나 이상의 광학 시트를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광체는 예컨대 형광 램프 또는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)일 수 있으며, 예컨대 가시광선 영역의 광(이하 '가시광'이라 한다)을 공급할 수 있으며, 예컨대 높은 에너지를 가지는 청색 광(blue light)을 공급할 수 있다.
일 예로, 발광체는 전술한 발광 구조체를 포함할 수 있다.
일 예로, 광학 시트는 전술한 발광 구조체를 포함할 수 있다.
액정 패널(300)은 광원(40) 측에 배치되어 있는 하부 표시판(100), 하부 표시판(100)과 대향하는 상부 표시판(200), 그리고 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다.
하부 표시판(100)은 하부 기판(110), 복수의 배선(도시하지 않음), 박막 트랜지스터(Q), 화소 전극(191) 및 배향막(11)을 포함한다.
하부 기판(110)은 예컨대 유리 기판 또는 고분자 기판과 같은 절연 기판일 수 있으며, 고분자 기판은 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하부 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(도시하지 않음) 및 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(도시하지 않음)이 서로 교차하게 형성되어 있으며, 게이트선 및 데이터선에 의해 정의되는 영역에 대략 행렬(matrix) 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
하부 기판(110) 위에 복수의 박막 트랜지스터(Q)가 형성되어 있다. 박막 트랜지스터(Q)는 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극(도시하지 않음), 게이트 전극과 중첩하는 반도체(도시하지 않음), 게이트 전극과 반도체 사이에 위치하는 게이트 절연막(도시하지 않음), 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극(도시하지 않음) 및 반도체를 중심으로 소스 전극과 마주하는 드레인 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 도 2에서는 각 화소(PX)에 하나의 박막 트랜지스터(Q)를 포함하는 구조를 예시적으로 도시하였지만 이에 한정되지 않고 두 개 이상의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터(Q) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있고, 보호막(180)은 박막 트랜지스터(Q)를 드러내는 접촉 구멍(185)을 가진다.
보호막(180) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전체로 만들어질 수 있으며, 접촉 구멍(185)을 통하여 박막 트랜지스터(Q)와 전기적으로 연결되어 있다. 화소 전극(191)은 소정의 패턴을 가질 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다.
상부 표시판(200)은 상부 기판(210), 색 변환층(230), 공통 전극(270) 및 배향막(21)을 포함한다.
상부 기판(210)은 예컨대 유리 기판 또는 고분자 기판과 같은 절연 기판일 수 있으며, 고분자 기판은 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 기판(210)의 일면에는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 불리는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막을 수 있다.
상부 기판(210)의 일면에는 또한 색 변환층(230)이 형성되어 있다. 색 변환층(230)은 소정 파장 영역의 광을 공급받아 이와 같거나 다른 파장 영역의 광을 방출하여 색을 표시할 수 있다. 색 변환층(230)은 전술한 발광 구조체를 포함할 수 있다.
일 예로, 색 변환층(230)에 포함된 발광 구조체는 광원(40)으로부터 공급된 광의 파장 영역과 같거나 그보다 긴 파장 영역의 광을 방출할 수 있다. 예컨대 광원(40)이 청색 광을 공급하는 경우, 색 변환층(230)에 포함된 발광 구조체는 그와 같은 파장 영역의 청색 광을 방출하거나 청색 광보다 긴 파장 영역, 예컨대 적색 광 또는 녹색 광을 발광할 수 있다.
이와 같이 발광 구조체를 포함한 색 변환층(230)을 포함함으로써 높은 광 변환 효율 및 낮은 소비 전력을 구현할 수 있다. 또한, 기존의 염료 및/또는 안료를 포함하는 색 필터가 광원(40)으로부터 나오는 빛의 상당량을 흡수하여 광 효율이 낮은 것과 비교하여 발광 구조체를 포함하는 색 변환층(230)는 흡수에 의한 광의 손실을 크게 줄일 수 있으므로 광 효율을 높일 수 있다. 또한, 발광체 고유의 발광색에 의해 색 순도를 높일 수 있다. 또한, 발광체는 모든 방향으로 산란되는 산란 광을 발광하므로 시야각 특성을 개선할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 발광 구조체는 양자점 또는 형광체와 비교하여 열 안정성이 높으므로 공정 및/또는 구동 중 열에 의해 색 변환층(230)이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 예시적으로, 적색 광을 방출하는 적색 발광 구조체를 포함하는 적색 변환층(230R), 녹색 광을 방출하는 녹색 발광 구조체를 포함하는 녹색 변환층(230G) 및 청색 광을 방출하는 청색 발광 구조체를 포함하는 청색 변환층(230B)을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적색 변환층(230R)은 예컨대 약 590nm 초과 700nm 이하의 파장 영역의 광을 방출할 수 있고, 녹색 변환층(230G)은 약 510nm 내지 590nm의 파장 영역의 광을 방출할 수 있고, 청색 변환층(230B)은 약 380nm 이상 510nm 미만의 파장 영역의 광을 방출할 수 있다. 일 예로, 발광 구조체는 예컨대 청록색(cyan) 광을 방출하는 발광 구조체, 자주색(magenta) 광을 방출하는 발광 구조체 및/또는 황색(yellow) 광을 방출하는 발광 구조체일 수 있거나, 이러한 발광 구조체를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 일 예로, 광원(40)이 청색 광을 공급할 때 청색 변환층(230B)은 별도의 발광체 없이 광원에서 공급되는 광을 그대로 투과시켜 청색을 표시할 수 있으며, 이때 청색 변환층(230B)은 비어있거나 투명 절연체를 포함할 수 있다.
색 변환층(230)의 일면에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 예컨대 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전체로 만들어질 수 있으며, 상부 위상차층(250)의 전면에 형성될 수 있다. 공통 전극(270)은 소정의 패턴을 가질 수 있다.
공통 전극(270)의 일면에는 배향막(21)이 도포되어 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에는 복수의 액정(30)을 포함하는 액정층(3)이 개재되어 있다. 액정(30)은 양 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 일 예로, 액정(30)은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 일 예로, 액정(30)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전기장 무인가시 기판(110, 210)의 표면에 대하여 실질적으로 수직 방향으로 정렬되어 있을 수 있다. 이에 따라 액정 표시 장치(500)는 수직 배향 액정 표시 장치(vertical alignment LCD)를 구현할 수 있다.
일 예로, 발광 구조체는 발광 소자에 적용될 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 발광 소자를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 발광 소자(500)는 서로 마주하는 애노드(510)와 캐소드(520), 그리고 애노드(510)와 캐소드(520) 사이에 위치하는 발광층(530)을 포함한다.
기판(도시하지 않음)은 애노드(510) 측에 배치될 수도 있고 캐소드(520) 측에 배치될 수 있다. 기판은 예컨대 유리와 같은 무기 물질; 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르술폰 또는 이들의 조합과 같은 유기 물질; 또는 실리콘웨이퍼 등으로 만들어질 수 있다.
애노드(510)는 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 비교적 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 도전성 금속 산화물 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 애노드(510)는 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 주석산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO) 또는 불소 도핑된 주석 산화물과 같은 도전성 금속 산화물; 또는 ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합 등으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
캐소드(520)는 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 비교적 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 도전성 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 캐소드(520)는 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, Liq/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
애노드(510)와 캐소드(520) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있으며, 투광 전극은 예컨대 아연산화물, 인듐산화물, 주석산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO) 또는 불소 도핑된 주석 산화물과 같은 도전성 금속 산화물, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 애노드(510)와 캐소드(520) 중 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 금(Au)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.
발광층(530)은 전술한 발광 구조체를 포함할 수 있다.
애노드(510)와 발광층(530) 사이 및/또는 캐소드(520)와 발광층(530) 사이에는 전하 보조층(도시하지 않음)이 추가로 위치할 수 있으며, 예컨대 애노드(510)와 발광층(530) 사이에는 정공주입층, 정공수송층 및/또는 전자차단층이 위치할 수 있고 캐소드(520)와 발광층(530) 사이에는 전자주입층, 전자수송층 및/또는 정공차단층이 위치할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
합성예
화합물 1의 합성
[반응식 1]
COOH functionalized Cd-Te Quantum dot 50mg (0.2mmol)을 에탄올 10ml에 넣어준 후 p-toluene sulfonic acid를 촉매로 소량 첨가한 후 24시간 환류한다. 이어서 반응 용액을 식힌 후 여과하여 화합물 1 (50mg)을 수득한다.
화합물 2의 합성
[반응식 2]
화합물 1 (50mg, 0.2mmol)을 TFT 10ml에 서스펜션한 후 여기에 3-aminopropyltrimethoxy silane (36mg, 0.2mmol) 및 ZrCl (5mg, 0.002mol)을 첨가한다. 이어서 24시간 동안 환류하고 식힌 후 여과하여 화합물 2를 수득한다.
화합물 4의 합성
[반응식 3]
환류냉각기가 부착되어 있고 교반 가능한 유리 재질의 반응기에 메틸알콜 5g을 첨가하고, 여기에 화합물 2 (0.5g, 1.1mmol)와 실란 화합물인 화합물 3 (0.4g, 1.1mmol)을 첨가하고 상온에서 1시간 교반한다. 여기에 0.1N 농도의 염산수용액 0.08g을 천천히 적하하고 상온에서 2시간 추가 교반하여 가수분해 반응을 유도한다. 이어서, 상기 반응물을 80℃로 승온한 후 36시간 더 반응시켜 축합 및 중합을 일으켜 발광 복합체(화합물 4)를 얻는다.
얻어진 발광 복합체를 GPC 법으로 측정한 결과, 중량평균분자량 2000, 다분산도(PDI: polydispersity index) 1.9 및 pH 7임을 확인한다. 얻어진 발광 복합체에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산 10g을 첨가하여 희석한 후, 60㎝Hg 및 60℃의 조건으로 감압 증류하여 부산물을 제거하여 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산에 분산된 발광 복합체를 얻는다.
평가 I
합성예에서 얻은 발광 복합체의 입경 분포를 CdTe 양자점의 입경 분포와 비교한다.
합성예에서 얻은 발광 복합체와 CdTe 양자점의 입경 분포는 SAXpace(Anton Paar)로 평가하였다.
도 4는 합성예에서 얻은 발광 복합체의 입경 분포를 보여주는 그래프이고 도 5는 CdTe 양자점의 입경 분포를 보여주는 그래프이다.
도 4와 도 5를 참고하면, 합성예에서 얻은 발광 복합체의 입경 분포가 넓은 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 합성예에서 얻은 발광 복합체의 입경 분포는 약 0nm 내지 16nm인데 반해 CdTe 양자점의 입경 분포는 약 0nm 내지 5.7nm인 것을 확인할 수 있다.
이로부터 CdTe 양자점에 보호체가 둘러싸인 발광 복합체가 형성되었음을 확인할 수 있다.
제조예
제조예 1
합성예에서 얻은 발광 복합체에 발광 복합체의 총 함량 대비 1중량%의 알루미늄 아세틸아세토네이트와 1중량%의 광개시제(Igacure, BASF)를 각각 첨가하고, 여기에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산을 넣어 35중량% 농도로 맞추어 1시간 동안 볼밀(ball mill)로 혼합하여 조성물을 준비한다.
비교제조예 1
합성예에서 얻은 발광 복합체 대신 CdTe 양자점을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 준비한다.
박막의 형성
실시예 1
유리 기판 위에 제조예 1에 따른 조성물을 스핀 코팅으로 도포한 후 90℃에서 2분간 선경화(pre-annealing)하고 240nm 내지 400nm의 파장 영역을 가지는 200W 고압 수은램프를 이용하여 1분간 경화하여 박막을 형성한다.
비교예 1
제조예 1에 따른 조성물 대신 비교제조예 1에 따른 조성물을 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 박막을 형성한다.
평가 II
실시예 1과 비교예 1에 따른 박막의 열 안정성을 평가한다.
박막의 열 안정성은 열중량분석(TA instrument, Discovery)로 평가한다.
그 결과는 도 6과 같다.
도 6은 실시예 1과 비교예 1에 따른 박막의 열처리에 따른 중량손실을 보여주는 그래프이다.
도 6을 참고하면, 실시예 1에 따른 박막은 비교예 1에 따른 박막과 비교하여 열처리에 따른 중량손실이 적은 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 약 150℃에서 실시예 1에 따른 박막의 중량손실은 약 1.5wt%인데 반해 비교예 1에 따른 박막의 중량손실은 약 8.8wt%이고, 약 300℃에서 실시예 1에 따른 박막의 중량손실은 약 3.4wt%인데 반해 비교예 1에 따른 박막의 중량손실은 약 14wt%인 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 실시예 1에 따른 박막은 비교예 1에 따른 박막과 비교하여 열 안정성이 높은 것을 확인할 수 있다.
평가 III
실시예 1에 따른 박막의 발광 특성을 평가한다.
발광 특성은 fluorescence spectrophotometer (F-7000, Hitachi)를 사용하여 평가한다.
실시예 1에 따른 박막의 피크 발광 파장은 표 1과 같다.
피크 발광 파장(λmax) 반치폭(nm)
실시예 1 560 nm 50nm
표 1을 참고하면, 실시예 1에 따른 박막은 양호한 발광 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 발광 복합체
11: 발광체
12: 보호체
40: 광원
100: 하부 표시판 200: 상부 표시판
3: 액정층 230: 색 변환층
500: 발광 소자 510: 애노드
520: 캐소드 530: 발광층

Claims (21)

  1. 발광체, 그리고
    상기 발광체에 결합되어 있고 상기 발광체를 둘러싸는 3차원 보호체
    를 포함하고,
    상기 3차원 보호체는 SiO3/2 모이어티 및 중합성 작용기를 포함하며,
    상기 발광체와 상기 3차원 보호체는 - C(=O)NRa - (여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다)에 의해 결합되어 있는 발광 복합체.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 발광체와 상기 3차원 보호체는 코어-쉘 구조를 형성하는 발광 복합체.
  4. 제1항에서,
    상기 3차원 보호체는 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -N(Rb)-C(=O)-, -N(Rb)-C(=O)O-, -N(Rb)OC(=O)- (여기서 Rb는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다) 또는 이들의 조합을 포함하는 발광 복합체.
  5. 제1항에서,
    상기 중합성 작용기는 (메타)아크릴레이트기, 에폭시기, 스티렌기, 아크릴로니트릴기, N-비닐피롤리돈기, 비닐기, 이들의 유도체 또는 그 조합을 포함하는 발광 복합체.
  6. 제1항에서,
    상기 발광 복합체는 하기 화학식 1로 표현되는 전구체와 하기 화학식 2로 표현되는 전구체의 축중합 반응 생성물인 발광 복합체:
    [화학식 1]

    상기 화학식 1에서,
    Q는 발광체이고,
    L1은 - C(=O)NRa - 이고, 여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이고,
    L2는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 실릴기, 치환 또는 비치환된 실록산기 또는 이들의 조합이고,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기 또는 카르복실기이고,
    n은 1 이상의 정수이고,
    [화학식 2]

    상기 화학식 2에서,
    L3 및 L5는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가의 C3 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, -Rc-O-Rd-, -Rc-N-Rd-, -Rc-(C=O)-Rd- 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 C1 내지 C10 탄화수소기이고,
    L4는 -O-, -S-, -(C=O)-, -(C=O)O-, -O(C=O)-, -(C=O)-NRe-, -(C=O)O-NRe- 또는 -O(C=O)-NRe- 이고, 여기서 Re는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 탄화수소기이고,
    R4 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기, 히드록시기, 할로겐기, 카르복실기 또는 이들의 조합이고, 단 R4 내지 R6 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기 또는 카르복실기이고,
    R7은 수소 또는 메틸기이다.
  7. 제1항에서,
    상기 3차원 보호체는 하기 화학식 3으로 표현되는 발광 복합체:
    [화학식 3]
    (R8R9R10SiO1/2)M1(R11R12SiO2/2)D1(R13SiO3/2)T1(SiO4/2)Q1
    상기 화학식 3에서,
    R8 내지 R13은 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, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 에폭시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르복실기, 치환 또는 비치환된 아마이드기, 히드록실기, (메타)아크릴레이트기, 니트릴기 또는 이들의 조합이고,
    R13 중 하나는 - C(=O)NRa - (여기서 Ra는 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 탄화수소기이다)에 의해 결합된 발광체와의 연결 지점을 포함하고,
    R8　내지 R13 중 적어도 하나는 중합성 작용기를 포함하고,
    0≤M1<1, 0≤D1<1, 0<T1<1, 0≤Q1<1이고,
    M1+D1+T1+Q1=1이다.
  8. 제1항에서,
    상기 발광체는 양자점, 형광체 또는 이들의 조합을 포함하는 발광 복합체.
  9. 제1항에서,
    상기 발광 복합체의 입경은 상기 발광체의 입경보다 2배 이상 큰 발광 복합체.
  10. 제1항 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 발광 복합체의 경화물을 포함하는 발광 구조체.
  11. 제10항에서,
    유기금속화합물의 경화물 또는 상기 발광 복합체와 유기금속화합물의 경화물을 더 포함하는 발광 구조체.
  12. 제11항에서,
    상기 유기금속화합물은 알루미늄 화합물, 티타늄 화합물, 지르코늄 화합물, 하프늄 화합물, 마그네슘 화합물, 주석 화합물 또는 이들의 조합을 포함하는 발광 구조체.
  13. 제10항에서,
    300℃에서 5% 이하의 중량손실을 가지는 발광 구조체.
  14. 제10항에 따른 발광 구조체를 포함하는 광학 시트.
  15. 제10항에 따른 발광 구조체를 포함하는 전자 소자.
  16. 제15항에서,
    상기 전자 소자는
    광원, 그리고
    상기 광원의 상부에 위치하는 표시 패널
    을 포함하는 전자 소자.
  17. 제16항에서,
    상기 발광 구조체는 상기 광원에 포함되어 있는 전자 소자.
  18. 제16항에서,
    상기 표시 패널은 상기 광원으로부터 제1 가시광을 공급받아 상기 제1 가시광과 같거나 다른 제2 가시광을 방출하는 색 변환층을 포함하고,
    상기 발광 구조체는 상기 색 변환층에 포함되어 있는 전자 소자.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 가시광은 청색 광이고,
    상기 제2 가시광은 청색 광, 녹색 광, 적색 광 또는 이들의 조합인
    전자 소자.
  20. 제16항에서,
    상기 광원과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함하고,
    상기 발광 구조체는 상기 광학 시트에 포함되어 있는 전자 소자.
  21. 제15항에서,
    상기 전자 소자는
    서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 발광 구조체를 포함하는 발광층
    을 포함하는 전자 소자.
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