[go: up one dir, main page]

KR102222581B1 - Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning - Google Patents

Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning Download PDF

Info

Publication number
KR102222581B1
KR102222581B1 KR1020190126704A KR20190126704A KR102222581B1 KR 102222581 B1 KR102222581 B1 KR 102222581B1 KR 1020190126704 A KR1020190126704 A KR 1020190126704A KR 20190126704 A KR20190126704 A KR 20190126704A KR 102222581 B1 KR102222581 B1 KR 102222581B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ink
fapbbr
perovskite
inkjet printing
cspbbr
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020190126704A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최준
조관현
이상윤
최솔
김도엽
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020190126704A priority Critical patent/KR102222581B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102222581B1 publication Critical patent/KR102222581B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/32Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/322Pigment inks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0041Digital printing on surfaces other than ordinary paper
    • B41M5/0047Digital printing on surfaces other than ordinary paper by ink-jet printing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Abstract

본 발명은 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 페로브스카이트(perovskite) 결정을 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 녹색(green) 발광파장에 최적화된 하향 변환 물질(down-conversion material)인 신규 FAPbBr3 나노결정체를 합성하고, 상기 신규 FAPbBr3 나노결정체가 발광특성 및 경시안정성이 매우 뛰어나며, 잉크 용액 상에서뿐 아니라 잉크젯 프린팅 후 박막 상태에서도 우수한 광학적 특성을 나타냄을 확인함으로써, 상기 신규 FAPbBr3 나노결정체를 Blue OLED와 양자점 색변환 기술을 이용한 하이브리드 디스플레이를 위한 잉크젯 패터닝이 가능한 페로브스카이트 양자점 나노복합체 잉크 및 잉크젯 프린팅 공정 기술에의 적용에 관한 것이다. The present invention relates to an ink composition for inkjet printing including a perovskite crystal in the form of a colloidal nanocrystal and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a downward direction optimized for green emission wavelength. A new FAPbBr 3 nanocrystal, which is a down-conversion material, is synthesized, and the new FAPbBr 3 nanocrystal has excellent luminescence properties and aging stability, and exhibits excellent optical properties not only in an ink solution but also in a thin film state after inkjet printing. By confirming, it relates to the application of the novel FAPbBr 3 nanocrystals to perovskite quantum dot nanocomposite ink and inkjet printing process technology capable of inkjet patterning for hybrid displays using Blue OLED and quantum dot color conversion technology.

Description

잉크젯 패터닝이 가능한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 잉크{Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning}Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning

본 발명은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 잉크, 상기 잉크의 제조방법, 및 상기 잉크를 이용한 디스플레이의 색변환층으로의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to an organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink, a method of manufacturing the ink, and a use of the ink as a color conversion layer of a display.

현재의 OLED 기술은 소형에서 FMM(Fine Metal Mask)를 이용한 RGB OLED 방식과 대형에서 WOLED와 CF(color filter)를 결합한 방식으로 양산되고 있으나, FMM 방식은 대면적 및 고해상도에 한계가 있으며, WOLED와 CF(color filter) 결합 방식은 디바이스 효율 및 생산수율에 한계가 있다.The current OLED technology is mass-produced in a method that combines the RGB OLED method using FMM (Fine Metal Mask) in small size and WOLED and color filter (CF) in large size, but the FMM method has limitations in large area and high resolution. The CF (color filter) combination method has limitations in device efficiency and production yield.

미래 디스플레이 소자의 유력한 후보인 페로브스카이트 LED의 경우 잉크 소재의 수명을 획기적으로 개선해야 하며, 색변환율이 높은 잉크젯 패터닝이 가능한 페로브스카이트 양자점 나노복합체 잉크 제조 기술 개발을 통하여 Pixel 구동이 가능한 차세대 디스플레이 소자 개발을 하고자 한다. 페로브스카이트는 뛰어난 광물리적(photophysical) 특성을 가지며, 예를 들면, 높은 캐리어 이동도, 높은 흡광도 및 high photoluminescence quantum yield(PLQY), narrow full width at half-maximum(FWHM)로 인한 매우 높은 색 순도(color purity)와 할라이드 원소 비율 조절로 쉽게 터닝(tuning) 가능한 광 흡수 및 발광 범위 등이 있다. 또한, 제조의 단순성과 저비용, 높은 용액 공정성의 이점이 있기 때문에 안정성만 향상시킨다면 가장 경쟁력 있는 광전자 재료가 될 수 있다.In the case of perovskite LED, which is a promising candidate for future display devices, it is necessary to significantly improve the life of ink materials, and through the development of perovskite quantum dot nanocomposite ink manufacturing technology capable of inkjet patterning with a high color conversion rate, it is possible to drive pixels. We intend to develop next-generation display devices. Perovskite has excellent photophysical properties, e.g., high carrier mobility, high absorbance and very high color purity due to high photoluminescence quantum yield (PLQY), narrow full width at half-maximum (FWHM). There are light absorption and light emission ranges that can be easily turned by adjusting color purity and halide element ratio. In addition, since it has the advantages of manufacturing simplicity, low cost, and high solution processability, it can be the most competitive optoelectronic material if stability is improved.

QD/OLED 하이브리드 디스플레이 소자의 하향 변환 물질(down-conversion material)로 전통적인 CdSe/ZnS, InP/ZnS QD가 활용된 바가 있으나, 페로브스카이트(perovskite) 물질은 이들에 비하여 Blue OLED 흡수 차단 능력이 좋고, 더욱 좁은 발광 반치폭을 가지며 제조 방식이 손쉽고 저렴하므로 비교 우위에 있을 수 있다. Traditional CdSe/ZnS and InP/ZnS QDs have been used as down-conversion materials for QD/OLED hybrid display devices. It is good, has a narrower half-width of light emission, and can have a comparative advantage because the manufacturing method is easy and inexpensive.

이에, 본 발명자들은 하이브리드 디스플레이의 색 변환층(color conversion layer)으로 제조하기 위해 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 페로브스카이트(perovskite) 결정을 제조하여 잉크화한 후 잉크젯 프린팅 공정에 적용하였고, 잉크의 경시안정성 확보 및 유변 특성 조절을 위해 적절한 계면활성제, 바인더 및 첨가제를 배합하여 최적화함으로써, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors prepared perovskite crystals in the form of colloidal nanocrystals to be used as a color conversion layer of a hybrid display, inked, and applied to an inkjet printing process. , By mixing and optimizing an appropriate surfactant, a binder, and an additive for securing the aging stability of the ink and controlling the rheological properties, the present invention was completed.

Liang Su, Topics in Current Chemistry (Z), (2016) 374:42Liang Su, Topics in Current Chemistry (Z), (2016) 374:42 Young-Hoon Kim, PNAS, (2016) 113(42):11694Young-Hoon Kim, PNAS, (2016) 113(42):11694

본 발명의 목적은 하이브리드 디스플레이의 색변환층(color conversion layer)으로 제조하기 위한, 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3(formamidinium lead tribromide) 페로브스카이트 결정 및 이의 합성방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a colloidal nanocrystal form of FAPbBr 3 (formamidinium lead tribromide) perovskite crystal and a method for synthesizing the same for manufacturing a color conversion layer of a hybrid display. .

본 발명의 또다른 목적은 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3(formamidinium lead tribromide) 페로브스카이트 결정에 추가적으로 경시안정성 확보 및 유변 특성 조절을 위해 적절한 계면활성제, 바인더 및 첨가제를 배합한 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물 및 이를 잉크젯 프린팅 공정에 적용하는 용도를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is an inkjet in which a suitable surfactant, a binder, and an additive are added to the FAPbBr 3 (formamidinium lead tribromide) perovskite crystal in the form of colloidal nanocrystals to secure aging stability and control rheological properties. It is to provide an ink composition for printing and a use for applying the same to an inkjet printing process.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3(formamidinium lead tribromide)를 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an ink composition for inkjet printing comprising FAPbBr 3 (formamidinium lead tribromide) in the form of colloidal nanocrystals.

또한, 본 발명은 In addition, the present invention

i) FABr 및 PbBr2를 용매에 넣고 교반하는 단계;i) adding FABr and PbBr 2 to a solvent and stirring;

ii) 상기 단계 i)의 용액에 옥타데칸산(octadecanoic acid, OA) 및 옥타데실아민(octadecylamine, OAm)을 투입하고 투명한 용액이 얻어질 때까지 교반하는 단계; ii) adding octadecanoic acid (OA) and octadecylamine (OAm) to the solution of step i) and stirring until a clear solution is obtained;

iii) 상기 단계 ii)의 용액 일부를 채취하여 반용매에 투입한 후 교반하는 단계; 및iii) taking part of the solution of step ii) and adding it to an anti-solvent, followed by stirring; And

iv) 최종 반응이 끝난 용액을 원심분리하여 상청액(supernatant)을 획득하는 단계;를 포함하는, 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3의 제조방법을 제공한다.iv) obtaining a supernatant by centrifuging the solution after the final reaction has been completed; it provides a method for preparing FAPbBr 3 in the form of colloidal nanocrystals.

또한, 본 발명은 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3, 용매 및 광경화성 레진을 혼합하는 공정을 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of preparing an ink composition for inkjet printing including a process of mixing FAPbBr 3 in the form of a colloidal nanocrystal, a solvent, and a photocurable resin.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅한 색변환 필름(Color-Converting Film)을 제공한다.In addition, the present invention provides a color-converting film obtained by inkjet printing the ink composition for inkjet printing according to the present invention.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅한 디스플레이용 소자를 제공한다.In addition, the present invention provides a display device obtained by inkjet printing the ink composition for inkjet printing according to the present invention.

아울러, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터를 제공한다.In addition, the present invention provides an inkjet printer including the ink composition for inkjet printing according to the present invention.

본 발명의 FAPbBr3 페로브스카이트 결정 합성은 원팟(one-pot) 합성 공정으로 매우 간단하고 효율적이다. The synthesis of the FAPbBr 3 perovskite crystal of the present invention is very simple and efficient with a one-pot synthesis process.

본 발명에 따라 합성 제조된 페로브스카이트 나노 잉크를 잉크젯 프린팅하여 QD/OLED 하이브리드 디스플레이 색변환층으로 활용하기 위한 박막을 제조한 결과,프린팅된 박막은 395 nm 파장의 노광을 통해 단단한 경도로 경화되었으며, 450 nm의 Blue OLED 발광 빛을 받아 선명한 녹색(green) 빛으로 효율적으로 색변환하였다. 이는 일반적으로 우수한 안정성을 가지는 것으로 알려진 실리카와 복합화된 CsPbBr3@SiO2 페로브스카이트 잉크와 비교하여 훨씬 우수한 경시안정성을 보였다. As a result of manufacturing a thin film for use as a QD/OLED hybrid display color conversion layer by inkjet printing the perovskite nano ink synthesized according to the present invention, the printed thin film was cured to a hard hardness through exposure of 395 nm wavelength. And, by receiving 450 nm of Blue OLED emission light, the color was efficiently converted into vivid green light. This showed much superior stability over time compared to the CsPbBr 3 @SiO 2 perovskite ink complexed with silica, which is generally known to have excellent stability.

특히, 본 발명은 잉크젯 패터닝 방식에 적용되었으므로 상업화된다면 공정 단계를 획기적으로 줄이고 친환경적인 생산설비를 갖출 수 있다.In particular, since the present invention is applied to the inkjet patterning method, if commercialized, the process steps can be drastically reduced and eco-friendly production facilities can be provided.

도 1은 합성된 페로브스카이트에 대해 FT-IR을 이용하여 측정한 결과 그래프이다.
도 2는 합성된 페로브스카이트에 대해 TEM을 이용하여 관찰된 결과 사진이다.
도 3은 합성된 페로브스카이트에 대해 HR-TEM image를 사용하여 입자크기분포를 측정한 결과 그래프이다.
도 4는 합성된 페로브스카이트 CsPbBr3@SiO2에 대해 XRD를 이용하여 측정한 결과 그래프이다.
도 5는 합성된 페로브스카이트 FAPbBr3에 대해 XRD를 이용하여 측정한 결과 그래프이다.
도 6은 CsPbBr3@SiO2, CsPbBr3, FAPbBr3 CNCs의 저장 안정성을 보기 위하여 시간의 경과에 따른 PL 강도를 초기 강도 대비 percentage로 나타낸 결과 그래프이다.
도 7은 합성된 페로브스카이트, 톨루엔 및 광경화성 레진을 포함한 잉크의 온도에 따른 점도를 나타낸 결과 그래프이다.
도 8은 합성된 페로브스카이트을 포함하는 잉크 및 상기 잉크로 잉크젯 프린팅한 박막의 파장에 따른 PL 강도를 나타낸 결과 그래프이다.
도 9는 합성된 페로브스카이트을 포함하는 잉크 및 상기 잉크로 잉크젯 프린팅한 박막의 파장에 따른 흡광도를 나타낸 결과 그래프이다.
도 10은 합성된 페로브스카이트을 포함하는 잉크로 잉크젯 프린팅한 박막의 색 좌표를 측정한 결과를 나타내는 그림이다.
도 11은 합성된 페로브스카이트을 포함하는 잉크로 잉크젯 프린팅할 때, drop watcher를 통해 단일 잉크 drop이 형성되고 떨어지는 모습을 관찰한 사진이다((a): CsPbBr3@SiO2, (b): FAPbBr3).
도 12는 합성된 페로브스카이트을 포함하는 잉크로 잉크젯 프린팅 기기에 적용하여 표면 플라즈마된 유리기판에 떨어트려 젖음성(wettability)을 관찰한 사진이다((A): CsPbBr3@SiO2, (B): FAPbBr3).
도 13은 합성된 페로브스카이트을 포함하는 잉크로 220 ㎛ drop spacing을 갖도록 잉크젯 프린팅된 도트 패턴 형성 및 프린팅된 박막의 Blue LED에 의한 색변환된 Green 발광을 나타낸 그림이다((a): CsPbBr3@SiO2, (b): FAPbBr3).
도 14는 합성된 페로브스카이트을 포함하는 잉크로 drop spacing을 180 ㎛에서 60 ㎛까지 조정하여 잉크젯 프린팅된 라인 프린팅 테스팅(Line printing testing) 결과 및 프린팅된 박막의 Blue LED에 의한 색변환된 Green 발광을 나타낸 그림이다((a): CsPbBr3@SiO2, (b): FAPbBr3).
1 is a graph of the result of measuring the synthesized perovskite using FT-IR.
2 is a photograph of the result observed using TEM for the synthesized perovskite.
3 is a graph showing the result of measuring the particle size distribution of the synthesized perovskite using an HR-TEM image.
4 is a graph showing the result of measuring the synthesized perovskite CsPbBr 3 @SiO 2 using XRD.
5 is a graph showing the result of measurement using XRD for the synthesized perovskite FAPbBr 3.
6 is a graph showing the PL strength as a percentage of the initial strength over time in order to see the storage stability of CsPbBr 3 @SiO 2 , CsPbBr 3 , and FAPbBr 3 CNCs.
7 is a graph showing the viscosity according to the temperature of the ink containing the synthesized perovskite, toluene and photocurable resin.
8 is a graph showing the PL intensity according to the wavelength of an ink including the synthesized perovskite and a thin film inkjet-printed with the ink.
9 is a graph showing the absorbance according to the wavelength of an ink including the synthesized perovskite and a thin film inkjet-printed with the ink.
10 is a diagram showing a result of measuring color coordinates of a thin film inkjet-printed with an ink containing the synthesized perovskite.
FIG. 11 is a photograph of observing a state in which a single ink drop is formed and dropped through a drop watcher when inkjet printing with an ink containing the synthesized perovskite ((a): CsPbBr 3 @SiO 2 , (b): FAPbBr 3 ).
12 is a photograph of observation of wettability by dropping it on an inkjet printing device with an ink containing synthesized perovskite and dropping it on a surface plasma-generated glass substrate ((A): CsPbBr 3 @SiO 2 , (B)) : FAPbBr 3 ).
FIG. 13 is a diagram showing the formation of an inkjet-printed dot pattern to have 220 µm drop spacing with the synthesized perovskite-containing ink and color-converted Green light emission by the blue LED of the printed thin film ((a): CsPbBr 3 @SiO 2 , (b): FAPbBr 3 ).
14 is a result of inkjet printing line printing testing by adjusting drop spacing from 180 µm to 60 µm with ink containing synthesized perovskite and color-converted green light emission by Blue LED of the printed thin film It is a figure showing ((a): CsPbBr 3 @SiO 2 , (b): FAPbBr 3 ).

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3(formamidinium lead tribromide)를 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 제공한다.The present invention provides an ink composition for inkjet printing comprising FAPbBr 3 (formamidinium lead tribromide) in the form of colloidal nanocrystals.

상기 콜로이드 나노결정 형태의 FAPbBr3는 장쇄 리간드(long chain ligand)와 전구체를 용매에 용해시킨 후, 반용매(anti-solvent)에 투입하는 리간드에 의한 재침전(Ligand-assisted reprecipitation) 방법으로 합성될 수 있다.The colloidal nanocrystal form of FAPbBr 3 is synthesized by dissolving a long chain ligand and a precursor in a solvent and then reprecipitation by a ligand introduced into an anti-solvent. I can.

상기 잉크 조성물은 계면활성제, 바인더 또는 첨가제 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. The ink composition may further include any one or more of a surfactant, a binder, or an additive.

상기 잉크 조성물은 잉크젯 프린팅 공정에 적합한 잉크 특성을 조절하기 위하여 계면활성제와 습윤제, 점도 조절제 등도 미량 포함할 수 있다. The ink composition may also contain a small amount of a surfactant, a wetting agent, and a viscosity modifier in order to control ink properties suitable for an inkjet printing process.

상기 습윤제의 경우, 잉크가 노즐에서 마르지 않게 함으로써 노즐이 막히는 것을 방지하는 목적으로 사용되며, 잉크의 점도를 조절하는데 도움을 준다. 또한, 계면활성제의 경우는 잉크의 표면장력을 조절함으로써 잉크 방울의 반달(meniscus) 형성 및 잉크 습윤(wetting)에 영향을 주어, 유동학적 특성 조절에 중요한 역할을 한다.In the case of the humectant, it is used for the purpose of preventing the nozzle from clogging by preventing the ink from drying out in the nozzle, and helps to control the viscosity of the ink. In addition, in the case of surfactant, by controlling the surface tension of the ink, it affects the formation of meniscus and ink wetting of ink droplets, and plays an important role in controlling rheological properties.

본 발명의 한가지 실시예에서는 합성된 FAPbBr3 콜로이드 나노결정, 톨루엔 및 광경화성 레진을 포함하여 페로브스카이트 잉크를 제조하였다.In one embodiment of the present invention, a perovskite ink was prepared including the synthesized FAPbBr 3 colloidal nanocrystal, toluene, and a photocurable resin.

또한, 본 발명은 In addition, the present invention

i) FABr 및 PbBr2를 용매에 넣고 교반하는 단계;i) adding FABr and PbBr 2 to a solvent and stirring;

ii) 상기 단계 i)의 용액에 옥타데칸산(octadecanoic acid, OA) 및 옥타데실아민(octadecylamine, OAm)을 투입하고 투명한 용액이 얻어질 때까지 교반하는 단계; ii) adding octadecanoic acid (OA) and octadecylamine (OAm) to the solution of step i) and stirring until a clear solution is obtained;

iii) 상기 단계 ii)의 용액 일부를 채취하여 반용매에 투입한 후 교반하는 단계; 및iii) taking part of the solution of step ii) and adding it to an anti-solvent, followed by stirring; And

iv) 최종 반응이 끝난 용액을 원심분리하여 상청액(supernatant)을 획득하는 단계;를 포함하는, 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3의 제조방법을 제공한다.iv) obtaining a supernatant by centrifuging the solution after the final reaction has been completed; it provides a method for preparing FAPbBr 3 in the form of colloidal nanocrystals.

상기 방법은 FAPbBr3 물질을 장쇄 리간드(long chain ligand_와 전구체를 DMF에 용해시킨 뒤 반용매(anti-solvent)에 투입하여 저온, 원팟(one-pot)의 간단한 합성 방식인 리간드에 의한 재친전(ligand assisted reprecipitation) 방식으로 녹색 발광파장에 최적화된 하향 변환 물질(down-conversion material)로 합성하는 방법이다.The method is to dissolve the FAPbBr 3 material in a long chain ligand and a precursor in DMF, and then add it to an anti-solvent to re-electrophilize by a ligand, which is a simple synthesis method of low temperature and one-pot. It is a method of synthesizing a down-conversion material optimized for green emission wavelength by the (ligand assisted reprecipitation) method.

또한, 본 발명은 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3, 용매 및 광경화성 레진을 혼합하는 공정을 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of preparing an ink composition for inkjet printing including a process of mixing FAPbBr 3 in the form of a colloidal nanocrystal, a solvent, and a photocurable resin.

상기 제조방법에 있어서, FAPbBr3, 용매 및 광경화성 레진은 각각 1 : 3 내지 5 : 3 내지 5의 중량 비율로 배합하여 잉크화하는 것이 바람직하고, 1 : 4 : 4의 중량 비율로 배합하는 것이 더욱 바람직하다.In the above manufacturing method, FAPbBr 3 , the solvent and the photocurable resin are preferably mixed in a weight ratio of 1: 3 to 5: 3 to 5, respectively, to form ink, and to be mixed in a weight ratio of 1: 4: 4 More preferable.

상기 제조방법에 있어서, 계면활성제, 바인더 또는 첨가제 중 어느 하나 이상을 더 첨가할 수 있다.In the above manufacturing method, any one or more of a surfactant, a binder, or an additive may be further added.

상기 제조방법에 있어서, 상기 광경화성 레진은 이소보르닐아크릴레이트(isobornylacrylate) 또는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드[Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide] 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In the above manufacturing method, the photocurable resin is selected from isobornylacrylate or diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide [Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide]. It may include any one or more.

상기 제조방법에 있어서, IGEPAL, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 글리콜 부산물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 첨가제를 더 첨가할 수 있다.In the above manufacturing method, any one or more additives selected from the group consisting of IGEPAL, diethylene glycol, triethylene glycol, and glycol by-products may be further added.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅한 색변환 필름(Color-Converting Film)을 제공한다.In addition, the present invention provides a color-converting film obtained by inkjet printing the ink composition for inkjet printing according to the present invention.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅한 디스플레이용 소자를 제공한다.In addition, the present invention provides a display device obtained by inkjet printing the ink composition for inkjet printing according to the present invention.

본 발명에 따른 잉크 조성물로 잉크젯 프린팅된 박막은 395 nm 파장의 노광을 통해 단단한 경도로 경화되었으며 450 nm의 Blue OLED 발광 빛을 받아 선명한 green 빛으로 효율적으로 색변환하였다. 일반적으로 우수한 안정성을 가지는 것으로 알려진 실리카와 복합화된 CsPbBr3@SiO2 페로브스카이트 잉크와 비교하여서도 훨씬 우수한 경시안정성을 보여주었다. The thin film inkjet-printed with the ink composition according to the present invention was cured to a hard hardness through exposure of 395 nm wavelength, and was efficiently color converted into vivid green light by receiving 450 nm Blue OLED emission light. Compared to the CsPbBr 3 @SiO 2 perovskite ink complexed with silica, which is generally known to have excellent stability, it showed much better aging stability.

아울러, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 프린터를 제공한다.In addition, the present invention provides an inkjet printer including the ink composition for inkjet printing according to the present invention.

본 발명에 따른 잉크 조성물은 잉크젯 패터닝 방식에 적용할 수 있으므로, 상업화된다면 공정 단계를 획기적으로 줄이고 친환경적인 생산설비를 갖출 수 있다.Since the ink composition according to the present invention can be applied to the inkjet patterning method, if commercialized, the process steps can be drastically reduced and eco-friendly production facilities can be provided.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following Examples and Experimental Examples.

<< 실시예Example 1> 1> FAPbBrFAPbBr 33 콜로이드 나노결정(colloid Colloidal nanocrystals nanocrystalnanocrystal , CNC)의 합성, CNC)

0.112 g의 FABr, 0.367 g의 PbBr2를 10 mL의 DMF에 넣고 한시간 가량 교반하였다. 2 mL의 OA, 400 μL의 OAm을 투입하고 투명한 용액이 얻어질 때까지 교반시켰다. 전 단계의 용액을 7 mL 채취하여 200 ml의 건조 톨루엔(dry toluene)에 격렬한 교반(1,500 rpm) 하에서 투입시켰다. 10초 후, 교반 속도를 150 rpm으로 감소시킨 뒤, 120분간 유지시켰다. 최종 반응이 끝난 용액을 4000 rpm에서 1분간 원심분리 하고 상청액(supernatant) 용액을 취한다.0.112 g of FABr and 0.367 g of PbBr 2 were added to 10 mL of DMF and stirred for about an hour. 2 mL of OA and 400 μL of OAm were added and stirred until a clear solution was obtained. 7 mL of the solution from the previous step was collected and added to 200 mL of dry toluene under vigorous stirring (1,500 rpm). After 10 seconds, the stirring speed was reduced to 150 rpm, and then maintained for 120 minutes. The solution after the final reaction is centrifuged at 4000 rpm for 1 minute, and a supernatant solution is taken.

<< 실시예Example 2> 잉크 2> ink 포뮬레이션Formulation

페로브스카이트(perovskite) CNCs가 잉크에 안정적으로 분산되어 잉크젯 프린팅 공정에 최적화될 수 있도록 잉크 배합(ink formulation) 전 단계에서 저속에서 원신분리(centrifuge)하는 과정을 거쳐 주었다. CsPbBr3@SiO2의 경우, SiO2로 인해 응집(aggregation)이 일어났거나, 실리카(silica)가 과량 도입된 파티클(particle)을 제거해주기 위해 4,000 rpm에서 원신분리(centrifuge)하여 준 뒤 상청액(supernatant solution)을 취하여 주었다. FAPbBr3의 경우, CNC를 저속 (4,000 rpm)으로 원심 분리하여 용해되지 않은 큰 응집체를 제거하였다. 이렇게 후처리된 그린(green) CNCs 용액, 톨루엔(toluene) 및 광경화성 레진이 1:4:4 비율이 되도록 잉크를 제조하였다. 이때, 광경화성 레진은 이소보르닐 아크릴레이트(isobornylacrylate), 디펜타에릴트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerylthritol hexaacrylate) 및 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀옥사이드(Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide) 모노머가 각각 2:1:1의 비율로 구성되며, 광개시제를 전체 잉크 중량의 2 wt% 포함시켰다. 또한, IGEPAL 520 : IGEPAL 630 = 8 : 2의 비율로 전체 레진 중량의 5 wt% 만큼 상청액(surfactant)의 역할로 포함하였다. 잉크젯 프린팅에 적합한 잉크의 유변학적 특성을 맞추기 위해 디에틸렌 글리콜(Diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(Triethylene glycol), 글리콜(glycerol)이 전체 레진 중량의 6 ~ 8 wt% 만큼 포함시켰다.To ensure that perovskite CNCs are stably dispersed in the ink and optimized for the inkjet printing process, the centrifuge was performed at low speed before ink formulation. In the case of CsPbBr3@SiO 2 , aggregation has occurred due to SiO 2 or a centrifuge at 4,000 rpm to remove particles into which an excessive amount of silica has been introduced, and then supernatant solution). For FAPbBr 3 , the CNC was centrifuged at low speed (4,000 rpm) to remove large undissolved aggregates. Ink was prepared so that the post-treated green CNCs solution, toluene, and photocurable resin had a ratio of 1:4:4. At this time, the photocurable resin is isobornyl acrylate, dipentaerylthritol hexaacrylate, and diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (Diphenyl (2,4 ,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide) monomers were each composed of a ratio of 2:1:1, and a photoinitiator was included in 2 wt% of the total ink weight. In addition, IGEPAL 520: IGEPAL 630 = 8: 2 in the ratio of 5 wt% of the total resin weight was included as a supernatant (surfactant). Diethylene glycol, triethylene glycol, and glycol were included in an amount of 6 to 8 wt% of the total resin weight in order to match the rheological properties of the ink suitable for inkjet printing.

<< 실시예Example 3> 색 변환 필름의 제작 3> Production of color conversion film

10-pl drop volume head를 부착한 Dimatix printer DMP-2800로 19V, 1kHz조건으로 잉크젯 프린팅(Ink jet printing)하였다. 90℃에서 90초간 프리 베이킹(pre baking)하여 준 뒤, UV curing [40 mWcm-2, 395 nm]하였다. N2 atmosphere 하에서 200℃로 20분간 포스트 베이킹(Post baking)하여 단단히 경화된 필름(film)을 제조하였다.Ink jet printing was performed on a Dimatix printer DMP-2800 with a 10-pl drop volume head attached at 19V and 1kHz. After pre-baking at 90° C. for 90 seconds, UV curing was performed [40 mWcm-2, 395 nm]. Post baking was performed at 200° C. for 20 minutes under N 2 atmosphere to prepare a tightly cured film.

<< 실험예Experimental example 1> 1> FAPbBrFAPbBr 33 콜로이드 나노결정의 구조 분석 Structure analysis of colloidal nanocrystals

<1-1> 적외선 분광(FT-IR)을 이용한 구조 분석<1-1> Structure analysis using infrared spectroscopy (FT-IR)

페로브스카이트 CNCs 구조를 확인하기 위해 650 ~ 4,000 cm-1 범위에서 FT-IR (Fourier Transform Infrared spectroscopy, Nicolet iS 10, Thermo)을 통해 구조 분석하였다. 측정을 위한 페로브스카이트 분말(perovskite powder)은 최종반응이 끝난 용액을 9,000 rpm으로 10분간 원심분리시킨 뒤 얻어진 침전물을 하루 간 건조시킨 다음 사용하였다. To confirm the structure of perovskite CNCs, the structure was analyzed through FT-IR (Fourier Transform Infrared spectroscopy, Nicolet iS 10, Thermo) in the range of 650 ~ 4,000 cm -1. Perovskite powder for measurement was used after the solution after the final reaction was centrifuged at 9,000 rpm for 10 minutes, and then the obtained precipitate was dried for one day.

그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, CsPbBr3에 도입된 Silica는 Si-O-Si의 진동 및 비대칭 신축 진동에 의한 1084 cm-1, 800 cm-1에서 sharp한 peaks을 확인할 수 있다. 리간드(ligand)로 이용된 OA와 OAm의 존재는 FAPbBr3에서 2,920 cm-1, CsPbBr3@SiO2에서 2,923 cm-1의 C-H 비대칭 신축 진동(asymmetric stretching vibration), FAPbBr3에서 2,851 cm-1, CsPbBr3@SiO2에서 2,854 cm-1의 대칭 신축 진동(symmetric stretching vibration), FAPbBr3에서 1,465 cm-1, CsPbBr3@SiO2에서 1,469 cm-1의 면내 굽힘 진동(in-plane bending vibration)이 확인되었다. OAm의 N-H 굽힘 진동(bending vibration)은 FAPbBr3에서 1,617 cm-1, CsPbBr3@SiO2에서 1,618 cm-1에서 확인되었다. OA의 C=O stretching vibration은 FAPbBr3에서 1,715 cm-1, CsPbBr3@SiO2에서 1,718 cm-1에서 확인되었다. 이를 바탕으로 페로브스카이트 CNCs와 실리카와의 복합화 및 리간드의 도입을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 1, Silica introduced into CsPbBr 3 can be confirmed sharp peaks at 1084 cm -1 and 800 cm -1 due to the vibration of Si-O-Si and the asymmetric stretching vibration. The presence of the OA and OAm used as ligand (ligand) is 2,851 cm -1 at 2,920 cm -1, CsPbBr 3 @SiO in 2 of 2,923 cm -1 CH asymmetric stretching vibration (asymmetric stretching vibration), FAPbBr 3 in FAPbBr 3, A symmetric stretching vibration of 2,854 cm -1 in CsPbBr3@SiO 2 , 1,465 cm -1 in FAPbBr 3 , and 1,469 cm -1 in CsPbBr3@SiO 2 were observed. . NH bending vibration of OAm (bending vibration) was observed at 1,618 cm -1 is at 1,617 cm -1, CsPbBr 3 @SiO 2 in FAPbBr 3. The C=O stretching vibration of OA was confirmed at 1,715 cm -1 in FAPbBr 3 and 1,718 cm -1 in CsPbBr3@SiO 2. Based on this, it was confirmed that the complexation of perovskite CNCs with silica and the introduction of ligands.

<1-2> 투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy, <1-2> Transmission Electron Microscopy TEMTEM ) 분석) analysis

투과전자현미경(Transmission Electron Microscopy, TEM)은 JEOL 사의 JEM-2100F로 수행되었다. 합성된 페로브스카이트 CNCs를 9,000 rpm 에서 10분간 원심분리시킨 침전물을 하루 동안 건조한 후 파우더 형태로 얻은 뒤 톨루엔에 재분산시켜 측정하였다. Transmission electron microscopy (TEM) was performed with JEM-2100F manufactured by JEOL. The synthesized perovskite CNCs were centrifuged at 9,000 rpm for 10 minutes, and the precipitate was dried for one day and then obtained in the form of powder, and then re-dispersed in toluene for measurement.

그 결과, 도 2의 (a)에서 실리카(silica)를 도입하지 않은 CsPbBr3를 확인할 수 있었다. 약 10 nm의 크기를 가진 CNCs가 잘 합성된 것을 확인하였다. 도 2의 (b)에서 실리카(silica)가 도입된 CsPbBr3@SiO2를 보면,실리카(silica)입자와 CsPbBr3가 core-shell 구조로 형성되어 있음을 확인할 수 있었다. 특히, 고 배율 관찰에서 CsPbBr3 표면에 실리카가 5 nm의 두께로 균일하게 쌓인 것을 확인할 수 있었다. 또한, 합성된 CsPbBr3와 CsPbBr3@SiO2에서의 core의 size는 모두 10 nm 정도의 크기로 합성됨을 확인할 수 있었다. 도 2의 (c)를 보면, 26 nm 내외 크기로 합성된 FAPbBr3가 관찰되었다. 다른 첨가제(additive) 없이 FAPbBr3의 전구체와 리간드의 상호작용으로 합성하여 깔끔하게 합성된 모습을 확인하였다. As a result, CsPbBr 3 to which silica was not introduced was confirmed in FIG. 2 (a). It was confirmed that CNCs with a size of about 10 nm were well synthesized. Looking at CsPbBr 3 @SiO 2 into which silica is introduced in (b) of FIG. 2, it was confirmed that silica particles and CsPbBr 3 were formed in a core-shell structure. In particular, it was confirmed that silica was uniformly stacked on the surface of CsPbBr 3 to a thickness of 5 nm in high magnification observation. In addition, it was confirmed that the size of the cores in the synthesized CsPbBr 3 and CsPbBr 3 @SiO 2 were synthesized with a size of about 10 nm. Referring to (c) of FIG. 2, FAPbBr 3 synthesized with a size of about 26 nm was observed. It was confirmed that the synthesis was neatly synthesized by the interaction of the precursor of FAPbBr 3 and the ligand without other additives.

<1-3> 입자크기분포(Size distribution) 분석<1-3> Analysis of particle size distribution

입자크기분포 분석은 HR-TEM image를 사용하여 추정하였다. Particle size distribution analysis was estimated using HR-TEM image.

그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 히스토그램에서 순수한 core인 CsPbBr3의 경우에는 평균 약 10 ~ 11 nm를 나타내어 주었고, 복합체의 core-shell 구조의 CsPbBr3@SiO2는 SiO2 shell의 영향으로 10 nm가 커진 약 20 nm 내외의 크기를 갖는 것을 확인하였다. FAPbBr3의 경우는 HR-TEM에서 확인한 것과 같이 약 26 nm 내외의 크기를 갖는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 3, in the case of CsPbBr 3 , which is a pure core, in the histogram, an average of about 10 to 11 nm was indicated, and CsPbBr 3 @SiO 2 of the core-shell structure of the composite was 10 due to the influence of the SiO 2 shell. It was confirmed that the nm has a size of about 20 nm, which is increased. In the case of FAPbBr 3 , it was confirmed to have a size of about 26 nm as confirmed by HR-TEM.

<1-4> X선 회절(X-ray diffraction) 분석<1-4> X-ray diffraction analysis

최종 반응이 끝난 용액을 원심분리기를 통해 9000 rpm으로 10분간 원심분리시킨 뒤 얻어진 침전물을 하루간 건조시켜 파우더 형태로 얻은 뒤 X-Ray Difrraction(XRD)(PANalytical, Empyrean Alpha-1 X-Ray Diffractometer)를 측정하였다. The solution after the final reaction is centrifuged at 9000 rpm for 10 minutes through a centrifuge, and the precipitate is dried for one day to obtain a powder form, and then X-Ray Difrraction (XRD) (PANalytical, Empyrean Alpha-1 X-Ray Diffractometer) Was measured.

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, CsPbBr3@SiO2의 경우 2θ = 21.43°, 30.42°, 43.53 에서 강한 피크를 보며 주며 사방정계(Orthorhombic) 형태를 보여주었다. 도 5에 나타난 바와 같이, FAPbBr3의 경우 2θ = 14.94°, 29.99°, 33.57°에서 강한 피크를 보며 주며 입방체(Cubic) 형태를 보여주었다. FAPbBr3는 합성 과정중의 NH4OH의 개입 없이 FABr, PbBr2와 리간드와의 상호작용으로 합성이 되어 다른 방해가 없었기 때문에 cubic 형태를 잘 나타낸 것으로 보인다. 또한, CsPbBr3의 합성 과정과는 달리, 합성시의 전구체(precursor)의 pre-heat 과정을 하지 않아 산소나 수분의 침투를 효과적으로 막을 수 있던 것도 영향을 미쳤다. 2θ = 20 ~ 30°에서의 peaks가 깔끔한 모습은 이전 합성한 CsPbBr3@SiO2와 비교하였을 때 shell의 구조인 무정형 실리카(amorphous silica)가 없기 때문인 것으로 확인할 수 있다. As a result, as shown in FIG. 4, in the case of CsPbBr 3 @SiO 2 , strong peaks were observed at 2θ = 21.43°, 30.42°, and 43.53, showing an orthorhombic shape. As shown in FIG. 5, in the case of FAPbBr 3 , strong peaks were observed at 2θ = 14.94°, 29.99°, and 33.57°, showing a cubic shape. FAPbBr 3 was synthesized by interaction with FABr, PbBr 2 and ligand without the involvement of NH 4 OH during the synthesis process, and there was no other interference, so it seems to show a cubic form well. In addition, unlike the synthesis process of CsPbBr 3 , the pre-heat process of the precursor during synthesis was not performed, so that the penetration of oxygen or moisture could be effectively prevented. The clean peaks at 2θ = 20 ~ 30° can be confirmed because there is no amorphous silica, which is the structure of the shell when compared to the previously synthesized CsPbBr3@SiO 2.

<< 실험예Experimental example 2> 2> FAPbBrFAPbBr 33 콜로이드 나노결정의 안정성 분석 Stability analysis of colloidal nanocrystals

CsPbBr3@SiO2, CsPbBr3, FAPbBr3 CNCs의 저장 안정성을 보기 위하여 시간의 경과에 따른 PL 강도를 비교하고, 초기 강도 대비 백분율(percentage)로 나타내었다. 최종 반응이 끝난 용액을 원심분리기를 통해 4,000 rpm으로 10분간 원심분리시킨 용액을 이용하여 측정하였다. 4일 차와 7일 차를 측정 후 일주일 간격으로 최종 28일까지 측정을 진행하였다. In order to see the storage stability of CsPbBr 3 @SiO 2 , CsPbBr 3 , and FAPbBr 3 CNCs, the PL intensity over time was compared and expressed as a percentage of the initial intensity. The solution after the final reaction was measured using a solution centrifuged for 10 minutes at 4,000 rpm through a centrifuge. After measuring the 4th day and the 7th day, the measurement was performed at intervals of one week until the last 28 days.

PL 발광 스펙트럼과 PL 경시변화 측정은 scinco사의 FS-2 Fluorescence Spectrometer를 통해 수행되었다. 페로브스카이트 실리카 CNCs와 복합화하지 않은 페로브스카이트 CNCs의 최종 용액의 시간에 경과에 따른 PL 강도를 비교하였다. 열안정성(Heat stability)의 경우 페로브스카이트 최종 합성 용액을 100℃에서 가열하여 시간 경과에 따른 PL 강도(intensity)의 감소를 측정하였다. PL 수명 측정은 이중 지수가 장착된 Edinburgh Instruments TRPL-FS5를 사용하여 수행하였다. The PL emission spectrum and the change over time of PL were measured using the FS-2 Fluorescence Spectrometer of scinco. The PL intensity of the final solution of perovskite silica CNCs and uncomplexed perovskite CNCs over time was compared. In the case of heat stability, the final synthesis solution of perovskite was heated at 100°C to measure the decrease in PL intensity over time. PL lifetime measurements were performed using an Edinburgh Instruments TRPL-FS5 equipped with a double index.

그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, Silica가 복합화하지 않은 CsPbBr3의 경우, 7일 경과까지 급격한 PL 감소를 보였고, 28일에서 초기 PL intensity 대비 0.11%의 발광만을 보이며 발광이 거의 사라졌음을 확인하였다. 반면 silica와 복합화된 CsPbBr3@SiO2의 경우, 7일 차에서 약 20%의 PL 증가를 보여주었고, 최종 28일에서 85% 이상의 높은 PL intensity를 유지하는 것을 확인할 수 있어, 실리카 passivation 도입이 perovskite CNCs의 안정성 향상에 미치는 효과를 분명하게 나타내었다. CsPbBr3@SiO2의 초기 PL 증가는 공기 중의 수분에 의해 silica 표면의 trap states를 passivate 해주었기 때문에 초반에 오히려 더 높은 intensity를 보여준 것이다. FAPbBr3는 이러한 효과가 더욱 두드려져 4일 차에서 50% 이상의 PL intensity 증가를 보여준 뒤, 최종 28일에서 초기 intensity 대비 142%의 PL을 보여주었다. 이는, 유무기 할라이드 페로브스카이트(organic-inorganic halide perovskite)가 별다른 부동태화(passivation) 없이 대기 중에 보관되어지는 동안, 수분의 존재는 2개의 경로에 비해 샘플 성능을 향상시키는 것으로 나타났으며, 이는 O2 및 H2O 분자에 의해 표면에서 비정질 원자의 큰 결정질 (따라서 적은 표면 및 결정립계 결함)의 형성 및 부분 부동태화를 선호한다. 즉, FAPbBr3에서 산소가 포함된 광화학 반응(photochemical reaction)에 의해 deep-lying trapping defect가 부동태화되어 광활성화 과정(photoactivated process)이 발생되고, PL이 증가되었다고 보여진다. 또한, FA 양이온(cation)과 Pb-Br 팔면체 브로마이드 이온(octahedral Bromide ions)의 수소결합(hydrogen bonding)과 FA 이온의 이중 암모니아 기가 close-paking [PbBr6]4-cages에서 움직임을 억제하여 CsPbBr3 보다 실온에서 더 높은 안정성을 가졌다. 이를 바탕으로 모든 무기 페로브스카이트(CsPbBr3)의 실리카 캡핑(silica capping) 도입이 실온에서의 장기간 안정성 향상에 큰 도움이 되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 하이브라이드 유기-무기 할라이드 페로브스카이트(hybrid organic-inorganic halide perovskite)인 FAPbBr3는 실리카 캡핑(silica capping) 없이도 더욱 높은 PL 안정성을 보이는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 6, in the case of CsPbBr 3 not complexed with Silica, the PL decreased rapidly until the lapse of 7 days, and only 0.11% of the initial PL intensity was shown on the 28th day, and the light emission almost disappeared. I did. On the other hand , in the case of CsPbBr 3 @SiO 2 complexed with silica, it showed a PL increase of about 20% on the 7th day, and it was confirmed that the high PL intensity of 85% or more was maintained on the last 28 days, so the introduction of silica passivation perovskite The effect on improving the stability of CNCs was clearly shown. The initial PL increase of CsPbBr 3 @SiO 2 showed higher intensity at the beginning because it passed the trap states on the silica surface by moisture in the air. FAPbBr 3 showed more than 50% increase in PL intensity on the 4th day as this effect was even more striking, and then showed 142% PL compared to the initial intensity on the last 28 days. It was found that while the organic-inorganic halide perovskite was stored in the atmosphere without special passivation, the presence of moisture improved the sample performance compared to the two paths. It favors the formation and partial passivation of large crystalline (and thus fewer surface and grain boundary defects) amorphous atoms at the surface by O 2 and H 2 O molecules. That is, the deep-lying trapping defect is passivated by a photochemical reaction containing oxygen in FAPbBr 3, resulting in a photoactivated process, and it is believed that PL is increased. In addition, hydrogen bonding of FA cation and Pb-Br octahedral bromide ions and double ammonia group of FA ions inhibited movement in close-paking [PbBr 6 ] 4 -cages, resulting in CsPbBr 3 It had a higher stability at room temperature than. Based on this, it was confirmed that the introduction of silica capping of all inorganic perovskites (CsPbBr 3) helped improve long-term stability at room temperature. In addition, it was confirmed that FAPbBr 3 , a hybrid organic-inorganic halide perovskite, exhibits higher PL stability even without silica capping.

<< 실험예Experimental example 3> 잉크의 물리학적 및 3> The physics of ink and 유동학적Rheological 특성 분석 Characterization

<3-1> 점도 측정<3-1> Viscosity measurement

25℃에서의 점도 및 표면 장력은 각각 1 cP 내지 10 cP 및 20 mN/m 내지 70 mN/m의 범위에서 제어되어야 한다. 또한, 안정적인 분사를 위해 온도에 따라 점도 변화가 낮은 잉크를 제조할 필요가 있다. 10-50℃ 온도 범위에서 페로브스카이트 잉크의 점도를 측정하였다. 점도는 Brookfield사의 Programmable Digital Viscometer DV-II + Pro LV를 사용하여 측정하였다.The viscosity and surface tension at 25° C. should be controlled in the range of 1 cP to 10 cP and 20 mN/m to 70 mN/m, respectively. In addition, it is necessary to manufacture an ink having a low viscosity change according to temperature for stable spraying. The viscosity of the perovskite ink was measured in a temperature range of 10-50°C. Viscosity was measured using Brookfield's Programmable Digital Viscometer DV-II + Pro LV.

Silica를 비도입한 FAPbBr3의 경우 실리카의 응집(aggregation)이 없어 노즐 막힘의 위험성이 낮으므로, 박막 표면의 평탄도 향상을 위해 CsPbBr3@SiO2 보다 높은 점도로 최적화되었다. In the case of FAPbBr 3 not introduced with Silica, the risk of clogging of the nozzle is low because there is no aggregation of silica, so it was optimized to a viscosity higher than that of CsPbBr 3 @SiO 2 to improve the flatness of the thin film surface.

도 7 및 표 1에 나타난 바와 같이, 제조된 모든 페로브스카이트 잉크는 온도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 것을 나타내었다. 측정된 모든 점도 값이 잉크젯 프린터 잉크의 작동 범위 내에 있음을 알 수 있었다. As shown in Fig. 7 and Table 1, all of the prepared perovskite inks showed a decrease in viscosity as the temperature increased. It was found that all the measured viscosity values were within the operating range of the inkjet printer ink.

온도(℃)Temperature(℃) 점도(cP)Viscosity (cP) FAPbBr3 FAPbBr 3 CsPbBr3@SiO2 CsPbBr 3 @SiO 2 1010 10.3110.31 8.548.54 2020 7.967.96 6.116.11 3030 5.985.98 4.484.48 4040 4.654.65 3.353.35 5050 4.024.02 2.992.99

<3-2> 표면장력, 전기전도도 및 pH 측정<3-2> Surface tension, electrical conductivity and pH measurement

잉크의 표면장력은 Kruss Digital Tensiometer K9 장비를 이용하여, 전기전도도는 Myron L Ultrameter II 장비를 이용하여 측정하였다. The surface tension of the ink was measured using a Kruss Digital Tensiometer K9 equipment, and the electrical conductivity was measured using a Myron L Ultrameter II equipment.

하기 표 2에 나타난 바와 같이, 제조된 페로브스카이트 잉크의 표면 장력, 전기 전도도 및 pH 값이 열거되어 있다. 준비된 모든 잉크의 표면 장력 값이 적절한 범위에 있으며, 이는 잉크젯 인쇄 응용 프로그램의 작동 범위 내에 있었다.As shown in Table 2 below, the surface tension, electrical conductivity and pH values of the prepared perovskite ink are listed. The surface tension values of all prepared inks were in the appropriate range, which was within the operating range of the inkjet printing application.

전도도 값(Conductivity value)의 경우, 페로브스카이트가 이온결합으로 이루어진 결정성 물질이기 때문에 유기 염료 잉크보다는 다소 높은 값이지만, 800 mS/m 이하의 값이므로 잉크젯 프린팅에 문제가 없는 범위였다. pH의 경우 7 안팎의 값이 잉크젯 프린팅에 적합하여, 잉크 조성물 제형을 통해 적절한 값으로 조정되었다.In the case of the conductivity value, since perovskite is a crystalline material composed of ionic bonds, it is a somewhat higher value than that of organic dye ink, but it is a value of 800 mS/m or less so that there is no problem in inkjet printing. In the case of pH, a value of around 7 was suitable for inkjet printing, and was adjusted to an appropriate value through the ink composition formulation.

잉크ink 표면장력
(mN/m)
Surface tension
(mN/m)
전기전도도
(mS/m)
Electrical conductivity
(mS/m)
pHpH
FAPbBr3 FAPbBr 3 34.334.3 313313 6.56.5 CsPbBr3@SiO2 CsPbBr 3 @SiO 2 38.538.5 396396 6.66.6

<< 실험예Experimental example 4> 잉크 및 필름의 광학적 및 색채 특성 분석 4> Analysis of optical and color characteristics of ink and film

<4-1> 자외선/가시광선 흡수스펙트럼 측정<4-1> Ultraviolet/visible ray absorption spectrum measurement

최종 합성용액을 4000 rpm에서 원심분리하고 침전물을 제거한 페로브스카이트 용액을 이용하여 흡수파장을 측정하였다. 또한, 잉크화된 CsPbBr3@SiO2와 FAPbBr3를 잉크젯 프린팅 한 박막 상태의 샘플과 함께 발광파장 및 PLQY와 FWHM을 측정하였다.The final synthetic solution was centrifuged at 4000 rpm, and the absorption wavelength was measured using a perovskite solution from which the precipitate was removed. In addition, the luminous wavelength and PLQY and FWHM were measured together with a sample in a thin film state by inkjet printing of inked CsPbBr 3 @SiO 2 and FAPbBr 3.

Absolute PL Quantum yield spectrometer Quantaurus-QY 장비로 페로브스카이트 CNCs 실리카 복합체 잉크 및 잉크젯 프린팅 된 박막의 발광 양자수율의 절대치(PLQY) 및 FWHM을 측정하였다. 자외선/가시광선 흡수스펙트럼은 Scinco사의 Mega-800 UV/Vis spectrometer를 통하여 측정하였다.Absolute PL Quantum yield spectrometer The absolute value (PLQY) and FWHM of the luminescence quantum yield of perovskite CNCs silica composite ink and inkjet-printed thin films with the Quantaurus-QY equipment were measured. Ultraviolet/visible light absorption spectrum was measured using Scinco's Mega-800 UV/Vis spectrometer.

그 결과, 도 8, 도 9 및 표 3에 나타내었다.As a result, it is shown in Figs. 8, 9, and Table 3.

PLQY
(%)
PLQY
(%)
Absorption
(@ 450 nm)
Absorption
(@ 450 nm)
Maximum PL Wavelength
(nm)
Maximum PL Wavelength
(nm)
PL Peak
FWHM
(nm)
PL Peak
FWHM
(nm)
FAPbBr3 잉크FAPbBr 3 ink 78.978.9 0.3170.317 525.09525.09 18.6618.66 FAPbBr3 필름FAPbBr 3 film 76.976.9 0.4120.412 547.51547.51 21.2521.25 CsPbBr3@SiO2 잉크CsPbBr 3 @SiO 2 ink 75.475.4 0.4170.417 504.81504.81 28.8828.88 CsPbBr3@SiO2 필름CsPbBr 3 @SiO 2 film 73.073.0 0.4240.424 524.34524.34 31.2031.20

합성된 페로브스카이트들은 모두 500 nm 아래에서 강한 흡광도를 보여 주었고 이는 상용 CdSe QD 용액과 비교 분석되었다. 특히, blue OLED BLU의 파장인 450 nm 근처에서 기존의 색변환 층(color conversion layer) 재료인 CdSe QD 보다 높은 흡광도를 보여주었다. 특히, FAPbBr3 용액의 450 nm 전후 흡광도가 매우 높았으며 CsPbBr3 결정의 실리카와의 복합화는 흡광도에 거의 영향이 없었다. 따라서 신규 개발된 페로브스카이트 잉크 박막이 색변환 층으로서 blue OLED와 함께 사용되었을 때 450 nm 영역의 높은 흡수로 인하여 더 실제 green에 가까운 색상을 나타낼 수 있음을 확인하였다. 또한, Blue 발광영역인 450 nm에서의 excitation으로 PL 파장 피크(wavelength peak)를 관찰하였다. 잉크화된 solution 형태와 광경화를 통해 제작된 필름 형태를 함께 측정하였으며 이때의 450 nm 흡광도도 함께 나타내었다. CsPbBr3@SiO2 solution의 경우 504.81 nm에서 maximum intensity를 보였고, CsPbBr3@SiO2 film의 경우 CsPbBr3@SiO2 solution 보다 20 nm 정도 red shift 되어 524.34 nm의 적절한 green peak를 가지는 것을 확인할 수 있었다. FAPbBr3 solution은 525.09 nm를, 그리고 film은 547.51 nm를 가졌다. red shift의 이유는 solution의 PL 측정의 경우 CNCs가 잘 분산되어 외부의 여기 광을 받아 발광하여 측정이 되는 반면, film의 경우에는 고체 film 상태로 CNCs가 응집이 된 상태로 측정이 되었다. 그러므로 외부의 여기 광 흡수 뿐만 아니라 가까이에 있는 CNCs의 발광을 흡수하는 Forster resonance energy transfer(FRET) 현상에 기인한다고 예상할 수 있다. 따라서 film의 경우에는 CNCs의 방출 단파장(490 nm ~ 520 nm)이 흡수되면서 상대적으로 약해지고 장파장영역으로 shift 하는 것을 볼 수 있다. CsPbBr3가 FAPbBr3 보다 더 짧은 파장대의 빛을 내놓는 것은 A site의 크기로 인한 것인데, Cs+가 HC(NH2)2+ 보다 작기 때문에, lattice가 작아지고 band gap 작아지게 되기 때문이다. 하지만 두 가지 모두 색변환 층으로 이용될 수 있는 적절한 green 발광영역에 포함된다. 또한, 30 nm 안팎의 좁은 FWHM을 가져 명확한 green을 나타내므로 blue BLU를 이용한 색변환 층으로서 적합하게 사용될 수 있다. 특히, FAPbBr3의 경우 film과 solution 모두 20 nm 안팎의 아주 좁은 FWHM을 갖게 되어 더욱 선명한 green 색상 표현이 가능하다. 또한, CsPbBr3@SiO2의 경우 solution과 film이 각각 75.4, 73.0의 PLQY를 갖고, FAPbBr3의 경우 solution과 film이 각각 78.9, 76.9의 우수한 PLQY를 갖는 것을 확인하였다. 이러한 결과로 하이브리드 디스플레이 소자의 색변환 층에 적용 시 우수한 광물리적 성능을 나타낼 수 있다.All of the synthesized perovskites showed strong absorbance under 500 nm, which was compared with the commercial CdSe QD solution. In particular, it showed higher absorbance than CdSe QD, which is a color conversion layer material, near 450 nm, which is the wavelength of blue OLED BLU. In particular, the absorbance of the FAPbBr 3 solution around 450 nm was very high, and the complexation of the CsPbBr 3 crystal with silica had little effect on the absorbance. Therefore, it was confirmed that when the newly developed perovskite ink thin film was used with blue OLED as a color conversion layer, it could exhibit a color closer to actual green due to high absorption in the 450 nm region. In addition, the PL wavelength peak was observed by excitation at 450 nm, which is a blue emission region. The inked solution form and the film form produced through photocuring were measured together, and the absorbance at 450 nm was also shown. The CsPbBr 3 @SiO 2 solution showed maximum intensity at 504.81 nm, and the CsPbBr 3 @SiO 2 film was red shifted by about 20 nm compared to the CsPbBr 3 @SiO 2 solution, indicating that it had an appropriate green peak of 524.34 nm. FAPbBr 3 The solution had 525.09 nm and the film had 547.51 nm. The reason for the red shift is that in the case of the PL measurement of the solution, the CNCs are well dispersed, and the measurement is performed by receiving external excitation light, whereas the film is measured in a solid film state and the CNCs are aggregated. Therefore, it can be expected to be due to the Forster resonance energy transfer (FRET) phenomenon, which absorbs the luminescence of nearby CNCs as well as the absorption of external excitation light. Therefore, in the case of the film, it can be seen that the emission short wavelength (490 nm ~ 520 nm) of the CNCs is absorbed and becomes relatively weak and shifts to the long wavelength region. The reason that CsPbBr 3 emits light in a shorter wavelength than FAPbBr 3 is due to the size of the A site. Because Cs + is smaller than HC(NH 2 ) 2+ , the lattice becomes smaller and the band gap becomes smaller. However, both are included in a suitable green light emitting area that can be used as a color conversion layer. In addition, since it has a narrow FWHM of around 30 nm and shows clear green, it can be suitably used as a color conversion layer using blue BLU. In particular, in the case of FAPbBr 3 , both the film and the solution have a very narrow FWHM of around 20 nm, enabling more vivid green color expression. In addition, in the case of CsPbBr 3 @SiO 2 , it was confirmed that the solution and film had a PLQY of 75.4 and 73.0, respectively, and in the case of FAPbBr 3 , the solution and the film had excellent PLQY of 78.9 and 76.9, respectively. As a result, when applied to the color conversion layer of a hybrid display device, excellent photophysical performance can be exhibited.

<4-2> <4-2> 색좌표Color coordinates 측정 Measure

M6100 IVL test system으로 잉크젯 프린팅된 박막의 색좌표를 측정하였다. Perovskite ink 의 jettability를 확인하기 위해 Dimatix printer DMP-2800를 이용하여 firing voltage 19V, firing frequency 1kHz 조건에서 측정하였다. 색 좌표 측정용 박막의 경우 blue leakage가 없어야 하므로 absorption 값이 1.5를 보이는 좀 더 두꺼운 두께로 프린팅하였다. The color coordinates of the inkjet-printed thin films were measured with the M6100 IVL test system. To check the jettability of Perovskite ink, measurements were made using a Dimatix printer DMP-2800 under the conditions of a firing voltage of 19V and a firing frequency of 1kHz. In the case of a thin film for measuring color coordinates, there should be no blue leakage, so it was printed in a thicker thickness showing an absorption value of 1.5.

그 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이, CsPbBr3@SiO2의 경우 (0.15, 0.74)의 좌표를 나타내었고, FAPbBr3의 경우 더욱 좁은 반치폭에 힘입어 (0.11, 0.75)의 더욱 선명한 green 색상 좌표를 나타내었다. 이들 값은 붉은색으로 표기한 NTSC TV의 green 색상 기준인 (0.21, 0.72)보다도 더 넓은 색 재현범위를 나타낼 수 있는 가능성을 보여주었다. 또한, 보라색으로 표기한 기존 CdSe QD는 블루영역의 흡수부족으로 인해 y 좌표값이 다소 낮은 bluish green을 나타내어 옐로우 필터 층 없이는 선명한 green 색상을 표현하기 힘든 것을 보여주었다. 즉, 합성 개발된 페로브스카이트 green NC 박막의 높은 광학적 특성을 통해, 색상 표현이 이전에 보고된 CdSe QD 기반 LED의 성능보다 우수함을 알 수 있었다. 이러한 결과는 넓은 색 영역 디스플레이 장치를 제조할 수 있는 잠재적인 적용을 알 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 10, in the case of CsPbBr 3 @SiO 2 , the coordinates of (0.15, 0.74) were shown, and in the case of FAPbBr 3 , due to the narrower half-width, the more vivid green color coordinates of (0.11, 0.75) were obtained. Indicated. These values showed the possibility of representing a wider color reproduction range than the green color standard (0.21, 0.72) of NTSC TV indicated in red. In addition, the existing CdSe QD marked in purple showed a bluish green with a slightly low y coordinate value due to insufficient absorption in the blue region, indicating that it was difficult to express a vivid green color without a yellow filter layer. That is, through the high optical properties of the synthetically developed perovskite green NC thin film, it was found that the color expression is superior to the previously reported CdSe QD-based LED performance. These results revealed a potential application capable of manufacturing a wide color gamut display device.

<< 실험예Experimental example 5> 5> 잉크젯Inkjet 프린팅 성능 분석 Printing performance analysis

<5-1> 분사 안정성 측정<5-1> Spray stability measurement

제조된 페로브스카이드 잉크들을 Dimatix ink-jet printing 기기에 적용하여 잉크의 액적 형성(drop formation)을 관찰하고, 분사(jetting)의 안정성을 평가하였다. drop watcher를 통해 단일 잉크 drop이 형성되고 떨어지는 모습을 관찰하였다. 테일 길이(Tail length), 액적 부피(drop volume), 액적 속도(drop speed), 액적 형성(drop formation) 요소들을 관찰하였고, 또한 전압(voltage)와 Hz에 따른 잉크의 거동을 관찰하였다. The prepared perovskite inks were applied to a Dimatix ink-jet printing machine to observe drop formation of the ink, and the stability of jetting was evaluated. A single ink drop was formed and dropped through the drop watcher. The tail length, drop volume, drop speed, and drop formation factors were observed, and also the behavior of the ink according to voltage and Hz was observed.

Solvent로 이용된 toluene의 경우 낮은 점도 (0.590 cP), 낮은 밀도(0.867 g/ml), 그리고 상대적으로 높은 2.9 kPa의 증기압력(vapour pressure)을 가지고 있기 때문에, 분사성을 최적화하기 위하여 계면활성제와 습윤제, 점도 조절제를 첨가시키고 발사 전압(firing voltage) 및 발사 빈도(firing frequency)를 조절하여 최적화하였다. 최종적으로 19 V, 1 kHz 조건에서 최적화되어 준비된 페로브스카이트 잉크들이 안정적으로 분사가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. Toluene used as a solvent has a low viscosity (0.590 cP), a low density (0.867 g/ml), and a relatively high vapor pressure of 2.9 kPa. Wetting agents, viscosity modifiers were added and the firing voltage and firing frequency were adjusted to optimize. Finally, it was confirmed that the perovskite inks prepared by being optimized under the conditions of 19 V and 1 kHz were stably sprayed.

그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, Silica를 비도입한 FAPbBr3 ink의 경우 점도특성에서 설명한 것처럼 실라카의 응집이 없어 노즐 막힘의 위험성이 낮으므로, 박막 표면의 평탄도 향상을 위해 CsPbBr3@SiO2 ink보다 높은 점도로 최적화되어 tail이 좀 더 길게 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 만일 액적 토출 조건이 최적화되지 않는다면 불안한 액적이 형성되거나 위성액적(satellite droplet)이 발생하는데 이러한 요인들이 잉크젯 공정에서 인쇄품질을 악화시키는 주요한 이유가 된다. 위성 액적이 발생하면 액적의 직진성이 떨어지게 되어 기판의 원하는 지점에 프린팅을 할 수 없기 때문에 잉크젯 헤드로부터 토출되는 액적의 안정화가 절대적으로 필요하다. 토출 액적의 직진성을 확보하기 위해서는 균일한 토출이 지속되도록 헤드 구동 전압, 구동 파형, 잉크의 물리적 및 유동학적 특성을 제어해야만 한다. 결론적으로 두가지 ink 모두 안정적인 분사가 확인되었으며, 위성 액적을 만들지 않아 정확한 프린팅이 가능함을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 11, in the case of the FAPbBr 3 ink not introduced with Silica, the risk of nozzle clogging is low due to the lack of agglomeration of silica as described in the viscosity characteristics, so CsPbBr 3 @ to improve the flatness of the thin film surface. It was confirmed that the tail was formed a little longer because it was optimized to a higher viscosity than SiO 2 ink. If the droplet discharge conditions are not optimized, unstable droplets are formed or satellite droplets are generated. These factors are the main reasons for deteriorating print quality in the inkjet process. When satellite droplets are generated, the linearity of the droplets is deteriorated, and printing cannot be performed at a desired point on the substrate. Therefore, stabilization of droplets discharged from the inkjet head is absolutely necessary. In order to secure the straightness of the ejected droplets, the head driving voltage, the driving waveform, and the physical and rheological characteristics of the ink must be controlled so that uniform ejection is maintained. In conclusion, it was confirmed that stable spraying of both inks was confirmed, and accurate printing was possible because satellite droplets were not created.

<5-2> 젖음성(<5-2> Wetability ( wettabilitywettability ) 측정) Measure

제조된 잉크를 Dimatix ink-jet printing 기기에 적용하여 표면 플라즈마 처리된 유리기판에 떨어트려 젖음성(wettability)을 관찰하였다. 분사성과 마찬가지로 19 V, 1 kHz 조건에서 측정되었다. 프린팅 도트(Printing dot)의 지름 측정을 위해 프린터 자체 카메라로 150 배율로 확대하여 측정이 이루어졌다. 액적 드랍 직후부터 1분, 3분, 5분 경과의 간격으로 프린팅된 박막의 지름이 측정되었으며 상응하는 데이타는 도 12 및 표 4에 나타내었다. The prepared ink was applied to a Dimatix ink-jet printing machine and dropped onto a plasma-treated glass substrate to observe wettability. Like sprayability, it was measured at 19 V and 1 kHz. To measure the diameter of the printing dot, the measurement was made by magnifying it at 150 magnification with the printer's own camera. The diameters of the printed thin films were measured at intervals of 1 minute, 3 minutes, and 5 minutes from immediately after drop dropping, and corresponding data are shown in FIGS. 12 and 4.

기존의 기능성 물질을 인쇄하는 방법은 기판의 표면 에너지를 조정하여 완전한 습윤을 허용하는 것이다. 이렇게 되면 마란고니 효과(Marangoni effect)가 줄어들게 되어 더 균일한 층이 된다. 그러나 나노 입자의 경우 높은 접촉각이 더 좋을 수 있다. 구형 나노 입자의 경우 높은 접촉각은 액적 표면 전체에 균일한 가스 압력을 제공할 뿐만 아니라 건조 시간이 길어 나노 스피어의 밀착 패킹에 도움이 된다. 이러한 영향은 QD에서도 유효하였기 때문에 페로브스카이트 NC 또한 적용할 수 있다. 하기 표 4를 보면 시간별 직경(diameter)을 나타내었다. The conventional method of printing functional materials is to adjust the surface energy of the substrate to allow complete wetting. This will reduce the Marangoni effect, resulting in a more even layer. However, in the case of nanoparticles, a higher contact angle may be better. In the case of spherical nanoparticles, the high contact angle not only provides a uniform gas pressure over the entire surface of the droplet, but also increases the drying time, which is helpful for the close packing of the nanospheres. Since this effect was also effective in QD, perovskite NC can also be applied. Table 4 shows the diameter by time.

시간
(min)
time
(min)
직경(㎛)Diameter(㎛)
CsPbBr3@SiO2 잉크CsPbBr 3 @SiO 2 ink FAPbBr3 잉크FAPbBr 3 ink 00 102102 108108 1One 104104 112112 33 104104 112112 55 104104 114114

그 결과, CsPbBr3@SiO2 ink의 경우 프린팅 직후(0 min) 102 μm의 지름을 보였고, 1분뒤 104 μm의 지름에 도달 후 5분까지 같은 지름으로 유지되어 우수한 젖음성(wettability) 특성을 가지는 것을 확인하였다. FAPbBr3 ink의 경우, CsPbBr3@SiO2 보다 낮은 표면장력을 가져 조금 더 넓게 액적(droplet)이 형성됨을 확인할 수 있었다. 프린팅 직후(0 min) 108 μm 의 지름을 보였고, 1분과 3분에서 112 μm의 지름을 나타내며 초기대비 4 μm 정도 증가하였다. 최종적으로 5 min에서 114 μm로 증가하여 총 6 μm 정도의 지름 증가를 보여주었지만 이는 전체 대비 아주 작은 지름의 변화이기에 안정적인 젖음성(wettability)을 보여준다고 판단할 수 있었다.As a result, CsPbBr 3 @SiO 2 ink showed a diameter of 102 μm immediately after printing (0 min), and it was maintained at the same diameter until 5 minutes after reaching a diameter of 104 μm after 1 minute, indicating that it has excellent wettability characteristics. Confirmed. In the case of FAPbBr 3 ink, it was confirmed that droplets were formed a little wider because of the lower surface tension than CsPbBr 3 @SiO 2. Immediately after printing (0 min), the diameter was 108 μm, and at 1 minute and 3 minutes, the diameter was 112 μm, increasing by 4 μm compared to the initial period. Finally, it increased from 5 min to 114 μm, showing a total diameter increase of about 6 μm, but this was a very small change in diameter compared to the total, so it could be judged that it shows stable wettability.

<5-3> <5-3> 도트dot 패턴(dot pattern) 측정 Dot pattern measurement

220 ㎛ drop spacing을 갖도록 잉크젯 프린팅(ink-jet printing)된 도트 패턴(dot pattern) 형성을 확인하였다. 페로브스카이트 박막의 Blue LED에 의한 색변환된 Green 발광을 함께 나타내었다. It was confirmed that ink-jet printed dot patterns were formed to have 220 µm drop spacing. The color-converted Green light emission by the Blue LED of the perovskite thin film was also shown.

그 결과, 도 13에 나타난 바와 같이, 두 가지 페로브스카이트 잉크 모두 안정한 액적을 보여주었기 때문에 액적의 직진성이 우수하여 기판 위의 의도한 위치에 정확하게 프린팅될 수 있었다. 이는 페로브스카이트 잉크의 물리적 및 유변학적 특성들이 잘 조절되었기 때문이다. 또한, 최적화된 표면장력이 잉크젯 안정성에 영향을 미쳤다. 만일, 이러한 특성들이 잘 조절되지 못하면, 액적 하강의 직진성이 유지되지 못하여 의도한 위치에 프린팅되지 않아서 도트 패턴의 간격이 일정하지 못하게 되거나 도트 패턴 겹치게 되어 프린팅 적용이 어려워지게 된다. 분사성에서 확인할 수 있듯이, 두 가지 페로브스카이트 잉크 모두 직진성이 높아 의도한 위치에 프린팅될 수 있었고, 도트 패턴의 겹침 또한 찾을 수 없었으나 도롭된 액적의 원 형태는 FAPbBr3 잉크가 좀 더 안정하였다.As a result, as shown in FIG. 13, since both of the perovskite inks showed stable droplets, the linearity of the droplets was excellent, so that it could be accurately printed at the intended position on the substrate. This is because the physical and rheological properties of the perovskite ink are well controlled. In addition, the optimized surface tension influenced the inkjet stability. If these characteristics are not well controlled, the straightness of the droplets fall is not maintained and printing is not performed at the intended position, so that the spacing of the dot patterns is not constant, or the dot patterns overlap, making printing application difficult. As can be seen from the jetting properties, both perovskite inks have high straightness so that they could be printed at the intended position, and the overlap of dot patterns could not be found, but the shape of the stolen droplet was more stable in FAPbBr 3 ink. I did.

도트 간격(Dot spacing)을 60 ㎛까지 조정하여 라인 프린팅 테스트(Line printing testing)가 이루어졌다. Line printing testing was performed by adjusting the dot spacing to 60 μm.

그 결과, 도 14에 나타난 바와 같이, 두 가지 잉크 모두 150 ㎛까지는 도트 간의 겹침이 발생하지 않았지만, 120 ㎛ 부터 겹침이 발생하였다. 90 ㎛부터 도트가 형성되지 않고 모두 겹치는 형태로 프린팅이 된 것을 볼 수 있다. 도트 간격이 작아짐에 따라 한 방울(single drop) 간의 간격이 좁아져 박막 형성 시 겹치는 부분이 넓어지기 때문에 박막의 두께가 두꺼워짐을 알 수 있었고, 결국 박막 형성 시 적절한 도트 간격이 조절되어야 함을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 14, overlapping between dots did not occur up to 150 μm in both inks, but overlapping occurred from 120 μm. From 90 μm, it can be seen that the dots were not formed and all of them were printed in an overlapping form. As the dot spacing became smaller, the spacing between single drops became narrower, and the overlapping part was widened when forming the thin film, so it was found that the thickness of the thin film became thick, and it was confirmed that the proper dot spacing should be adjusted when forming the thin film. .

본 발명은 Blue OLED와 양자점 색변환 기술을 이용한 하이브리드 디스플레이를 위한 잉크젯 패터닝이 가능한 페로브스카이트 양자점 나노복합체 잉크를 개발하고 잉크젯 프린팅 공정 기술에 적용할 수 있다. The present invention can develop a perovskite quantum dot nanocomposite ink capable of inkjet patterning for a hybrid display using blue OLED and quantum dot color conversion technology, and can be applied to inkjet printing process technology.

본 발명에 따른 양자점 나노 잉크 제조 기술을 QD/OLED 하이브리드 디스플레이에 응용할 때 기존의 WOLED 대비 구조가 50% 이하로 단순해지고, 동시에 높은 색변환 효율과 균일한 픽셀 패터닝 기술이 개발될 경우 페로브스카이트의 우수한 컬러 구현 특성을 활용할 수 있다.When the quantum dot nano-ink manufacturing technology according to the present invention is applied to a QD/OLED hybrid display, the structure is simplified to 50% or less compared to the existing WOLED, and at the same time, when a high color conversion efficiency and uniform pixel patterning technology are developed, perovskite You can take advantage of its excellent color realization characteristics.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete i) FABr 및 PbBr2를 용매에 넣고 교반하는 단계;
ii) 상기 단계 i)의 용액에 옥타데칸산(octadecanoic acid, OA) 및 옥타데실아민(octadecylamine, OAm)을 투입하고 투명한 용액이 얻어질 때까지 교반하는 단계;
iii) 상기 단계 ii)의 용액 일부를 채취하여 반용매에 투입한 후 교반하는 단계; 및
iv) 최종 반응이 끝난 용액을 원심분리하여 상청액(supernatant)을 획득하는 단계;를 포함하는, 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3의 제조방법.
i) adding FABr and PbBr 2 to a solvent and stirring;
ii) adding octadecanoic acid (OA) and octadecylamine (OAm) to the solution of step i) and stirring until a clear solution is obtained;
iii) taking part of the solution of step ii) and adding it to an anti-solvent, followed by stirring; And
iv) centrifuging the final reaction solution to obtain a supernatant (supernatant); including, a method for producing FAPbBr 3 in the form of colloidal nanocrystals.
a) 제4항의 제조방법으로 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3을 제조하는 단계; 및
b) 상기 단계 a)에서 제조된 콜로이드 나노결정(colloidal nanocrystal) 형태의 FAPbBr3에 용매 및 광경화성 레진을 혼합하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물의 제조방법.
a) preparing FAPbBr 3 in the form of colloidal nanocrystals by the method of claim 4; And
b) mixing a solvent and a photocurable resin with FAPbBr 3 in the form of colloidal nanocrystals prepared in step a).
제5항에 있어서,
FAPbBr3, 용매 및 광경화성 레진은 각각 1 : 3 내지 5 : 3 내지 5의 중량 비율로 배합하여 잉크화하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물의 제조방법.
The method of claim 5,
FAPbBr 3 , a solvent and a photocurable resin are each 1: 3 to 5: 3 to 5, characterized in that ink by mixing in a weight ratio of 3 to 5, characterized in that the method for producing an ink composition for inkjet printing ink.
제5항에 있어서,
계면활성제, 바인더 또는 첨가제 중 어느 하나 이상을 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물의 제조방법.



The method of claim 5,
A method for producing an ink composition for inkjet printing, characterized in that further mixing any one or more of a surfactant, a binder, or an additive.



삭제delete 삭제delete
KR1020190126704A 2019-10-14 2019-10-14 Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning Active KR102222581B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126704A KR102222581B1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126704A KR102222581B1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102222581B1 true KR102222581B1 (en) 2021-03-04

Family

ID=75174149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190126704A Active KR102222581B1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102222581B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018028869A1 (en) * 2016-08-11 2018-02-15 Avantama Ag Luminescent crystals and manufacturing thereof
KR20190008885A (en) * 2016-05-13 2019-01-25 킹 압둘라 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지 Multifunction lighting, data devices or combinations and systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190008885A (en) * 2016-05-13 2019-01-25 킹 압둘라 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지 Multifunction lighting, data devices or combinations and systems
WO2018028869A1 (en) * 2016-08-11 2018-02-15 Avantama Ag Luminescent crystals and manufacturing thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dengbao Han 외 14명. Efficient Light-Emitting Diodes Based on in Situ Fabricated FAPbBr3 Nanocrystals: The Enhancing Role of the Ligand-Assisted Reprecipitation Process. ACS Nano 2018, 12, 8808-8816* *
Liang Su, Topics in Current Chemistry (Z), (2016) 374:42
Young-Hoon Kim, PNAS, (2016) 113(42):11694
Yu-Long Tong 외 5명. One-Step Synthesis of FA-Directing FAPbBr3 Perovskite Nanocrystals toward High-Performance Display. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 31603-31609* *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11866598B2 (en) Compositions and methods including depositing nanomaterial
Li et al. Recent progress in low-voltage cathodoluminescent materials: synthesis, improvement and emission properties
KR102173414B1 (en) Perovskite Quantum dot nanocomposite ink capable of inkjet patterning
KR102017950B1 (en) Manufacturing method of lead hallide perovskite quantum dot sheet having a plurality of color pixel patterns
Choi et al. The synthesis and characterisation of the highly stable perovskite nano crystals and their application to ink-jet printed colour conversion layers
WO2008105792A2 (en) Methods for depositing nanomaterial, methods for fabricating a device, methods for fabricating an array of devices and compositions
WO2008108798A2 (en) Methods for depositing nanomaterial, methods for fabricating a device, and methods for fabricating an array of devices
JP2019112575A (en) Aqueous ink composition and light-emitting functional film
KR20170023845A (en) Suspension of a magnesium silicate, method for making same and use thereof as a phosphor
CN114599746A (en) Nanostructured ink compositions for ink jet printing
WO2021199852A1 (en) Method for producing quantum dots
KR102222581B1 (en) Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot ink capable of inkjet patterning
Cai et al. Pure red CsPbBr 0.96 I 2.04/SiO 2 core/shell nanocrystals with simultaneous high efficiency and stability for Mini-LEDs
US20240199952A1 (en) Core-shell quantum dot and method for manufacturing core-shell quantum dot
Lee et al. Investigation of highly luminescent inorganic perovskite nanocrystals synthesized using optimized ultrasonication method
CN115943122B (en) Method for manufacturing quantum dot
Wang et al. Patterning Technologies of Quantum Dots for Color Conversion Micro-LED Display Applications
KR102559130B1 (en) Perovskite nanocrystal with improved surface defects and ink containing the same
Li et al. Phosphors for field emission display: recent advances in synthesis, improvement, and luminescence properties
WO2021019340A1 (en) Inkjet-printed perovskite nanowires based system and method
JP2004075889A (en) Inkjet recording ink and image formation method
Zhai et al. Highly efficient and stable Cs 4 PbBr 6@ KBr color conversion films constructed through inkjet printing technology
KR102792947B1 (en) Quantum dot powder, method for manufacturing the same, and display device including the same powder
KR102753211B1 (en) Quantum dot, composition for preparing quantum dot composite, quantum dot composite, and display panel
Ngo et al. Emerging strategies for inkjet-printed perovskite quantum dots in high-performance LED displays

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20191014

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20201031

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210222

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210225

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210225

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231220

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241223

Start annual number: 5

End annual number: 5