52(1)-15(손영아119).fm

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1 Korean Chem. Eng. Res., 52(1), 1-7 (2014) PISSN X, EISSN 총설 색소기능재료의개발및동향 전근 * 손영아 **, * 한국화학연구원그린화학공정연구본부계면재료공정연구그룹 대전유성구가정로 141 ** 충남대학교유기소재 섬유시스템공학과 대전유성구대학로 99 (2013 년 10 월 7 일접수, 2013 년 10 월 28 일수정본접수, 2013 년 11 월 3 일채택 ) Research and Development of Functional Colorants Materials Kun Jun* and Young-A Son**, *Group of Interface Control Coating Material and Engineering Technology, Division of Green Chemistry & Engineering Research, Korea Research Institute of Chemical Technology, 141 Gajeong-ro, Yuseong-gu, Daejeon , Korea **Department of Advanced Organic Materials and Textile System Engineering, Chungnam National University, 99 Daehak-ro, Yuseong-gu, Daejeon , Korea (Received 7 October 2013; Received in revised form 28 October 2013; accepted 3 November 2013) 요 약 전통적관점에서의유기염료혹은색소재료는섬유, 종이, 플라스틱, 가죽등의재료를착색시키는목적으로사용되어왔다. 하지만최근에이르러서는이들유기염료, 즉색소재료를이용하여전자재료와기록, 영상재료를이용하는하이테크산업및고성능산업에대한적용으로중요한관심및주목을끌고있다. 이논문에서는이런내용을바탕으로하여색소재료의이용및색소재료화학에대한다양한예와설명을제안하고자한다. 고기능재료로서의색소재료를이용하기위해서는각각의필요한요구조건에충족하기위한색소재료분자의설계및합성이필요하며, 이를이용한흥미로운적용의도전이새로운주목과관심을이끌고있다. 이러한관점에서다음의내용들은학문적그리고산업적관점에서색소재료의중요한적용에대한필요한연구내용및접근에대해서논하고자한다. Abstract The traditional application of organic dye provides the coloration effects toward various substrates such as textiles, paper, plastic, leather and so on. However, in recent years, these organic dyes, namely colorants, have a great attention in the high technology or high performance industries of electronics and reprographics. In the subsequent discussion of this manuscript, particular emphasis will be given using various examples and explanations on colorant and color chemistry. These high performance uses present interesting challenges to the colorant chemist to design dyes to satisfy the often demanding criteria required. In this context, the following content describes how those researches are being met in the important colorant application to the academic and industrial areas. Key words: Dyes, Colorant, Functional Materials, Display Dyes, Sensitized Dyes 1. 서론 가시광선을선택적으로흡수또는반사하여고유한색을나타내는물질을색소재료라고정의하며, 가용성인색소를염료, 불용성인색소를안료라한다. 합성염료가개발되기이전에는동물, 식물, 광물등의천연물에서색소를얻어착색제로사용하였으나, 1856년 Perkin 이최초의합성염료 (Mauveine) 를합성한이후, 색소는섬유, 플라스 To whom correspondence should be addressed. yason@cnu.ac.kr This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 틱, 종이, 목재, 금속등다양한기질들을위한착색재료로써광범위하게사용되고있다. 과거에는색소의색자체만을이용하여화합물의착색재료로만응용이되었으나, 최근에는전자산업의발달로광전자응용에사용되는특수용도의색소가다양하게요구되고있다 [1]. 기존의착색재료로서의용도가아니라색소가갖는다양한기능 ( 광전도성, 선택적광흡수, 형광, 인광, 이색성, 비선형광학, 이광자흡수등 ) 을활용한다는의미에서기능성색소라는용어를 1981년 기능성색소의화학 이라는책이출간된이후사용하게되었다 [1-3]. 기능성색소는 1990대초반에는감압 감열색소, 전자사진감광체용색소등으로주로사용되었으나, IT 산업의급속한발달로현재에는광을사용하는모든제품및기기에필요한핵심원천소재로서많은연구개발이되고있다 [2-5]. 1

2 2 전근 손영아 Table 1. Application areas with functional dyes Functional dyes Data records Display optical recording printing others display others CD-R, DVD-R, BD-R, HD DVD Ink-jet printing, photocopy, toner, thermal paper anti-forgery ink LCD color filter, OLED, PDP color filter, dichroic film e-paper, liquid crystals DSSC dye sensitized solar cell Energy transfer absorption/emission dye laser, nonlinear optical materials, two-photon absorption materials others organic semiconductor, organic electronic materislas Medical application PDT(Photodynamic Therapy), diagnostic reagent, bioassay reagent Table 1은기능성색소의응용분야를나타내고있다. 정보기록분야, 정보표시분야, 에너지변환분야, 의료진단및분석의네분야로분류하였다. 정보기록분야로는 CD-R, DVD-R, BD-R, HD DVD 등의광기록분야, 잉크젯용잉크, 전자사진용유기감광체, 토너, 감열 감압기록지, 위조방지잉크등의프린터분야등으로분류하였고정보표시분야로는 OLED, LCD용컬러필터, PDP용필터 ( 근적외선차단및 Neon 또는 Orange 차단필름 ), 액정재료, 전자종이등의분야가있으며, 에너지변환분야로는염료감응형태양전지, 색소레이저, 비선형광학재료, 이광자흡수재료, 유기박막트랜지스터, 유기분자전자재료등의분야가있고, 의료진단및분석분야로는 PDT(Photodynamic Therapy), 진단시약, 생체분석으로다양하게색소가이용되고있다 [4-10]. 일본, 미국, 유럽등선진국의경우정보전자산업이앞서발달된관계로이들산업에응용되는기능성색소에대한원천특허를거의선점하고있는상태이다. 우리나라는전자제품의양산및조립기술등은세계최고수준에있으나관련산업에서사용되고있는핵심소재에대한원천기술확보는상대적으로아주미흡한실정이다. 실제대일무역적자의상당부분이핵심기초소재및부품소재의수입에기인한다. 완제품조립생산능력의세계적평준화로핵심소재의확보여부가산업경쟁력의출발점이되었으며, 소재산업은산업구조상전방산업에미치는파급효과가큰뿌리산업이되었다. 본내용에서는전자산업에서핵심소재로사용되고 [2,3,8,11] 있는기능성색소에대해서 Table 1에분류된분야중에서정보기록분야 (CD, DVD, HD DVD, 프린터 ), 정보표시분야 (LCD, PDP, OLED) 및에너지변환분야 ( 염료감응형태양전지 ) 에서사용되고있는색소소재에대해서살펴보기로한다. 2. 디스플레이용색소 2-1. LCD용컬러필터 [2,3,8] LCD(Liquid Crystal Display) 는액체와고체의중간적인특성을지닌액정의전기광학적특성을표시장치에응용한것으로유기분자인액정의분자배열이외부전계에의해변화되는성질을이용하는표시장치이다. LCD는자체발광디스플레이와는달리백라이트를사용하며색상을재현하기위해서컬러필터를필요로한다. 컬러필터를제작하는방법으로는염색법, 인쇄법, 전착법, 안료분산방법이있다. Table 2에컬러필터제조방법의특성을비교했다. 초기에는컬러필터를제조하는데있어서견뢰도가뛰어난안료의분산안정성과관련된기술이부족하여가용성인염료를사용하였으나, 현재는분산안정성기술및안료입자분포제어기술의진보로안료의투명성을확보함으로써, 사진식각 (Photolithography) 방식을사용하는안료분산법이주류를이루고있다. 안료분산액 (Millbase) 에사용되는안료는색특성, 내광성, 내열성, 내약품성등을고려하여사용하고있으며, 주요사용되는안료를 Table 3에나타냈다. 적색안료는 P.R.177, P.R.254를, 청색안료는 P.B.15:6 으로결정형이 ε인것을사용하고있으며, 녹색안료로는 P.G.36 을주요삼원색으로사용하고있다. 그외에도색보정을위해서황색계열의 Table 2. Methods and Properties of Color Filters Methods Properties Dyeing Printing Deposition Pigment Millbase Materials gelatin/acrylic, dyes epoxy, pigments acrylic/epoxy, pigments acrylic, pigments Film Thickness 1.0~2.5 μm 1.0~3.0 μm 1.5~2.5 μm 1.0~2.5 μm Contrast 2, ~1, ~ ~500 Color Property Heat Resistance 180 o C, 1 h 250 o C, 1 h 250 o C, 1 h 250 o C, 1 h Light Resistance Chemical Resistance Resolution 10~20 μm 50~70 μm 10~20 μm 10~20 μm Process X Large Scale X Investment Costs

3 색소기능재료의개발및동향 3 Table 3. Dyes for Color Filters C.I. (Color Index) Chemical Class Chemical Structure Hue P.R.177 (65300) Anthraquinone Red P.R.254 (56110) Diketopyrrolopyrrole Bright Red P.G.36 (74265) Cu-Pc C 32 N 8 Cl 10 Br 6 Cu Yellowish Green P.B.15:6 (74160) Cu-Pc(ε) Bright Blue P.Y.139 (56298) Isoindolinone Reddish Yellow P.Y.138 (56300) Quinophthalone Yellow P.Y.150 (12764) Monoazo Ni-Complex Yellow P.V.23 (51319) Dioxazine Bluish Violet P.Y.139, P.Y.138, P.Y.150, 보라색계열의 P.V.23 등의조색안료를사용하고있다. 안료분산형컬러필터에서의기술적이슈는색재현율및투과도증가, 공정적합성을들수있다. 현재색재현영역은노트북컴퓨터 40~50%, 일반모니터 55~65%, TV의표준이 72% 이지만, 좀더자연에가까운색을재현하기위해보다높은색재현율을요구하고있다. 다소공정이복잡해지는문제가있으나재현율을높이기위해서 RGB(Red, Blue, Green) 삼원색외에 CMY (Cyan, Magenta, Yellow) 를이용한 6원색으로거의 100% 에가까운색재현율을나타내고있다 [1,2,4,6,8]. 또한새로운공정개발에의한제조비용의최소화를위해서장비및재료비부담이크고, 공정처리시간이많이소요되는사진식각공정을대체하기위해서잉크젯프린팅공정및롤프린팅공정기술이주목받고있다. 컬러필터시장은 LCD 산업의지속적성장과함께빠르게커나갈것으로예상되며, 이를위해서는제반물성이우수한안료의개발을포함한핵심재료의개발이요구된다 [2,3,7] OLED용발광재료 [1,3-6,8,11,12] OLED(Organic Light Emitting Diode) 는유기물박막에양극과음극을통하여주입된전자와정공이재결합 (Recombination) 하여여기자 (Exciton) 를형성하고, 형성된여기자의에너지에의해서특정한파장의빛이발생하는현상을이용한자체발광형디스플레이소자이다. 유기단분자 OLED가 1987년 Kodak의 Tang에의해, 그리고유기고분자박막을이용한 OLED가 1990년 Cambridge 대학의 Friend 교수팀에의해처음개발된이후, 1997년파이오니아전자회사에서단색 OLED를이용한디스플레이시제품을발표하였고, 그후 Full Color, 고효율, 장수명 OLED를구현하기위한연구가더욱활발히진행되고있다. OLED는 CRT, PDP, LCD 등의디스플레이비해서제조공정이단순하고, 동작온도범위가 -30~80 o C로넓으며, 자체발광으로백라이트를부착할필요가없으며, 시야각이넓고, 응답속도가빠르며, 높은해상도, 경량및박형디스플레이제작이가능하다는많은

4 전근 손영아 Fig. 2. Full color EL display. Fig. 1. OLED layers. 장점으로해서차세대평판디스플레이로각광받고있다. Fig. 1의 OLED 기본소자구조에서보이는것처럼일반적인유기 EL의구조는양극 (anode)/ 정공수송층 (HTL; Hole Transporting Layer)/ 발광층 (EML; Emitting Layer)/ 전자수송층 (ETL; Electron Transporting Layer)/ 음극 (cathode) 으로구성된다 [3,11,12].

이소자에전원이공급되면전자가이동하면서전류가흐르게되는데음극에서는전자 (electron) 가전자주입층을통해전자수송층을거쳐발광층으로이동하고, 양극에서는정공 (hole) 이정공주입층을통해정공수송층의도움으로발광층으로이동하게된다. 발광층에서는전자와정공이결합하여여기자 (exciton) 를형성하게되고, 여기자의이동확산에따라발광이일어나게된다.

4 4 전근 손영아 Fig. 2. Full color EL display. Fig. 1. OLED layers. 장점으로해서차세대평판디스플레이로각광받고있다. Fig. 1의 OLED 기본소자구조에서보이는것처럼일반적인유기 EL의구조는양극 (anode)/ 정공수송층 (HTL; Hole Transporting Layer)/ 발광층 (EML; Emitting Layer)/ 전자수송층 (ETL; Electron Transporting Layer)/ 음극 (cathode) 으로구성된다 [3,11,12]. 이소자에효율을높이기위해서는상기의구조에정공주입층 (HIL; Hole Injection Layer) 이나전자주입층 (EIL; Electron Injection Layer), 정공속박층 (HBL; Hole Blocking Layer) 또는발광호스트에도판트 (doping agent) 를추가로사용하기도한다. 이소자에전원이공급되면전자가이동하면서전류가흐르게되는데음극에서는전자 (electron) 가전자주입층을통해전자수송층을거쳐발광층으로이동하고, 양극에서는정공 (hole) 이정공주입층을통해정공수송층의도움으로발광층으로이동하게된다. 발광층에서는전자와정공이결합하여여기자 (exciton) 를형성하게되고, 여기자의이동확산에따라발광이일어나게된다. 에너지전달에의해서발광특성이 정해지므로소자의색특성, 효율, 안정성등은호스트및도펀트물질에의해서큰영향을받는다. 발광층을구성하고있는유기물질에따라발광하는색이달라지므로, R,G,B 삼원색을발하는각각의유기물질을이용하여 Fig. 2와같이 Full Color를구현할수있다. 발광재료는발광기구에따라서일중항상태의에너지전달에의해발광하는형광재료와삼중항상태의에너지전달에의해발광하는인광재료로구분된다. 여기상태에서의일중항상태와삼중항상태가생길확률은각각 25, 75% 이다. 따라서형광을이용한발광재료의내부양자효율의한계치는 25%, 인광을이용한발광재료의내부양자효율의한계치는 75% 이다 [3,8,12] 형광재료 [3,11,12] 단일물질로발광층을구성할경우분자간상호작용에의해서색순도와효율이떨어지게된다. 색순도의증가와에너지전이를통한발광효율을높이기위해서발광층을호스트 / 도펀트계를사용한다. Table 4은대표적인형광호스트 / 도펀트계를보여준다. 적색형광재료는 Alq 3 (Tris-8-quinolinato-aluminum) 와 DCJTB [4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl- 9-enyl)] 의호스트 / 도펀트계가사용되고있으며, DCJTB 계열의다른물질도많이알려져있다. 그외알려진적색형광재료로는 3-(dicyanomethy-lene)-5,5-dimethyl-1-[(4-dimethylamino)styryl] Table 4. OLED host and dopant Materials B G Y Or R Host Dopant

색소기능재료의개발및동향 5 Table 5. Properties and comparison of fluorescent and phosphorescent materials Materials color color coordinate efficiency (cd/a) life time (hr) R (0.64, 0.36) 5.

5 색소기능재료의개발및동향 5 Table 5. Properties and comparison of fluorescent and phosphorescent materials Materials color color coordinate efficiency (cd/a) life time (hr) R (0.64, 0.36) ,000 Fluorescence G (0.30, 0.63) 20 40,000 B (0.15, 0.15) ,000 R (0.67, 0.33) 12 40,000 Phosphorescence G (0.31, 0.62) 50 20,000 B (0.15, 0.15) 인광재료 [1,2,4] 인광재료로는일중항또는삼중항여기상태에서삼중항여기상태로의계간전이 (Intersystem crossing) 또는에너지전이가잘일어나는전이금속이포함된유기금속착체를사용한다. 주로이리듐 (Ir), 백금 (Pt), 유로피움 (Eu), 터비움 (Tb) 계화합물이알려져있으며, 그중에서이리듐계열이효율및수명안정성이우수하다고보고되어있다. Fig. 3은대표적인인광호스트 / 도펀트계를나타낸다. 적색인광재료로처음알려진재료는 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl- 12H,23H-porphine platinum(ptoep) 이다. PtOEP 이후, 다양한이리듐계적색인광재료가보고되고있으며, 호스트물질로는카바졸계화합물이나 bis(2-methyl-8-quinolino-lato)(p-phenylphenolato)-aluminum (Balq) 이호스트물질로사용된다. 녹색인광재료로는 fac-tris(2- pheny-lpyridine)iridium(irppy 3 ) 가알려져있으며, 호스트로는카바졸계를주로사용한다. 청색인광재료로는 fac-tris[2-(4,5'-difluorophenyl)pyridine-n, C'3]ir-dium-(FIrpic) 이잘알려져있으며, 호스트로는실리콘이들어있는화합물을사용한다. Table 5에형광및인광소자에대한색좌표, 효율, 수명을나타냈다. 인광재료는형광에비해서효율은뛰어나나, 수명이낮은것이단점이다. 실용화를위해서는고효율, 장수명의재료를개발하는것이요구된다 [3,8,11,12]. Fig. 3. Phosphorescent host and dodant materials. cyclohexene(dcddc), 6-methyl-3-{3-(1,1,6,6-tetramethyl-10-oxo- 2,3,5,6,-tetrahydro-1H,4H,10H-11-oxa-3a-azabenzo[de]anthracene- 9-yl)acryloyl)pyran-2,4-dione}(AAAP), 6,13-diphenylpentacene(DPP), 3-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-9-(N-p-styrylphenyl-N-p-tolylamino) perylene[(ppa)(psa)pe-1], 1,1'-dicyano-substituted bis-styrylnaphthalene (BSN) 등이보고되고있다. 녹색형광재료는 Alq 3 /C545T{10-(2- benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1h,5h,11hbenzo-pyrano[6,7,8]quinolizin-11-one} 호스트 / 도펀트계가사용되며, 그외녹색도펀트로 N,N'-diethylquina-cridone(DEQ), 5,12- dipheny-ltetracene-(dpt) 등이있다. 청색형광재료로는호스트물질로 DSA(distyry-larylene) 계열의화합물과 phenylanthracene 계열의물질이사용되고있으며, 도펀트로는아민이치환된 DSA 계열과 perylene 계열이사용되고있다 [3,11,12]. 2.3 PDP용색소 [1-4,6,11-13]] PDP(Plasma Display Panel) 는기체 (Xe, Ne) 방전시발생되는플라즈마로부터나오는진공자외선 (Vacuum Ultraviolet) 을이용하여무기형광체 ( 적색, 녹색, 청색 ) 를여기시켜서나오는광으로문자또는그래픽을표시하는소자를말한다. Fig. 4는 PDP 구조를나타낸다. PDP는전기에너지, 플라즈마, 진공자외선, 가시광선의형태로여러에너지변환과정을거치는데, 각단계에서에너지손실이발생하기때문에세트의방전효율이 1% 정도이다. 따라서다른디스 Fig. 4. Scheme of PDP display [13].

6 6 전근 손영아 플레이에비해서발광효율이상대적으로낮고, 이미지표현능력이제한적이며, 제조원가가상대적으로높은문제점이있다. 그러나최근가격및기술안정성에대한문제점이보완되면서 40급이상대형 TV 시장에서시장규모를확대하고있다 [3,12]. PDP가최근 LCD, SED(Surface Emission Display), OLED 등의디스플레이와의경쟁에서우위를점하기위해서는고효율화, 고화질화, 저가격화와관련된기술개발이필요하다. PDP에사용되는색소소재로는플라즈마방전시생성되는황색 (Orange) 과근적외선파장을차단하기위해서네온차단 (Neon Cut) 또는오렌지차단 (Orange Cut) 색소와근적외선흡수색소 (Near Infrared Absorbing Dye: NIR Dye) 가사용되며, RGB 색상을구현하기위해서무기형광체가필요하다. 네온차단색소는네온방전에의한황색발광파장을차단함으로써색순도를높이는기능을하며, NIR 색소는 850~1100nm 파장대의근적외선영역을차단함으로서 NIR 레이저를사용하는기기의오작동을방지시키는기능을한다 [3,6,8]. Fig. 5는 PDP용근적외선흡수색소, Fig. 6은네온차단색소에대한구조를나타낸다. 근적외선흡수색소로는시아닌 (Cyanine) 계, 디티올 (Dithiol) 금속착체계, 디이모니움 (Diimmonium) 계열등의화합물이사용되며네온차단색소는시아닌, 포피린 (Porphyrin) 계열이사용되는것으로보고된다. Fig. 6은플라즈마방전시생성되 는황색발광파장과 NIR 영역이포함된스펙트럼과네온차단과근적외선차단필름을사용한후의스펙트럼을보여준다. 3. 염료감응형태양전지 [1-3,7,8,12-15] 염료감응형태양전지 (Dye Sensitized Solar Cell, DSSC) 는 TiO 2 를주성분으로하는반도체나노입자, 태양광흡수용염료, 전해질, 투명전극등으로구성되어있는, 식물의광합성원리를응용한전지이다. 이전지가기존의태양전지와다른근본적인차이점은, 기존의태양전지에서태양에너지의흡수과정과전자-정공쌍이분리되어전기의흐름을만드는과정이반도체내에서동시에일어나는것에비해, 태양에너지의흡수과정과전하이동과정이분리되어태양에너지흡수는염료가담당하고, 전하의이동은전자의형태로반도체에서담당한다는것이다 [3,7]. 현재주로연구되어지고있는고효율염료감응형태양전지의개발은 1980년부터스위스로잔에있는 Ecole Polytechnique Fédérale의 Grätzel 교수의연구팀에의해이루어졌다 [14,16]. 그들은저가의나노기공 TiO 2 반도체를도전성유리위에접착시키고, Ru계염료및 I - /I 3- 전해질을사용함으로 1993년효율 10% 대의최고효율을지닌전지를개발하였다 [3,8,14,16]. 이때문에염료감응형태양전지를통칭하여 Grätzel 전지라고부르고있다. 염료감응형태양전지의기본구조는 Fig. 7에서보는것과같이샌드위치구조속에, 투명유리위에코팅된투명전극에접착되어있는나노입자로구성된다공질 TiO 2 입자위에단분자층으로코팅된염료분자, 그리고두전극사이에있는 50~100 µm 두께의공간을채우고있는산화-환원용전해질용액이들어있는형태를지니고있다. 전극은양쪽을모두투명전극을사용하기도하지만, 일반적으로에너지효율을높이기위하여태양광이입사하는반대쪽전극은반사도가좋은백금을사용하고있다 [3,7,14,16]. 태양광이전지에입사되면광양자는먼저염료분자에의해흡수 Fig. 5. NIR (Near Infrared) absorbing dyes for PDP. Fig. 6. Neon cutting dyes. Fig. 7. General scheme of DSSC [15].

7 색소기능재료의개발및동향 7 계기를마련하기위해서는지속적인신개념의제품및신기술을시장에내놓음으로써고부가가치첨단산업구조로발전시키는것이필요하다. 섬유산업용염 안료개발외에도실제이들기술을바탕으로하는전자산업용색소소재기술은해당산업경쟁력의근간이되며, 해당제품의성능과기능을좌우하는핵심소재이다. 소재산업은산업구조상전방산업에미치는파급효과가큰뿌리산업이며, 실제대일무역적자의상당부분이핵심기초소재및부품소재의수입에기인한다. 광및광화학반응을이용하는정보전자, 광전변환, 의료용화학소재및관련산업에는광및광화학반응에대응하는색소가핵심소재로사용된다. 일본, 미국, 유럽등선진국의경우정보전자산업및관련산업이앞서발달된관계로이들산업에응용되는색소에대한원천특허를거의선점하고있는상태이다. 관련시장에서의국가경쟁력을유지하기위해서는해당산업의핵심소재인색소에대한원천핵심기술확보가필수적이며, 이를위해서는염 안료산업종사자를중심으로국가적인지원아래산학연이연계하여지속적이고과감한연구개발이이루어진다면세계시장을선도하는핵심색소소재가개발될것으로판단된다. Fig. 8. Dyes for DSSC. 된다. 염료는태양광흡수에의해여기상태로되고전자를 TiO 2 의전도대로보낸다. 전자는전극으로이동하여외부회로로흘러가서전기에너지를전달하고, 에너지를전달한만큼낮은에너지상태가되어상대전극으로이동한다. 염료는 TiO 2 에전달한전자수만큼전해질용액으로부터공급받아원래의상태로돌아가게되는데, 이때사용되는전해질은 iodide/triodide 쌍으로써산화-환원에의해상대전극으로부터전자를받아염료에전달하는역할을담당한다 [7,8,14]. Fig. 8은 DSSC에사용하고있는염료의구조를나타낸다. DSSC에사용되는염료는 Grätzel 그룹에서발표한루테늄계유기금속화합물, 순수유기화합물색소등이알려져있다. DSSC용염료가갖추어야할조건은가시광선전영역의폭넓은흡수밴드를가져야하며, 나노입자반도체표면과견고한결합을하고있고, 열및광에대한안정성이높아야한다 [8,12-15]. 지금까지알려진염료중에는루테늄계유기금속화합물이가장우수한것으로보고되고있다. 대표적인루테늄계염료로는적색의 N3, N719, 검정색의 N749가있다. 금속착체계외에도쿠마린, 인돌, 시아닌계열의색소가보고되고있다. 순수유기물로된염료는금속착체계염료에비해서내후성이떨어지는단점을갖고있으나, 이러한문제점이해결된다면고가의금속을사용하는금속착체계에비해서가격경쟁력면에서우수한소재가될수있다 [3,7,14,16]. 4. 결론염 안료산업은섬유산업과더불어 70, 80년대에우리나라경제성장을주도하는주요핵심산업이었다. 그러나성장동력이기존의자본, 노동중심에서지식, 기술로이행되고범용화학제품의발전단계가성숙단계에접어듦에따라노동집약적이고장치산업중심의기존산업생산이저임금을바탕으로하는중국을비롯한동남아국가로대부분전환됨으로해서국내염 안료산업및섬유산업이다소침체되어있는실정이다. 따라서이를극복하고, 새로운도약의 References 1. Zollinger, H., Color Chemistry, 3rd ed., Wiley-VCH, New York, NY(2003). 2. Tokita, S., Organic Colorants for Electronics, CMC(1998). 3. Kim, S. H., Functional Dyes, Elsevier, Oxford(2006). 4. Nakazumi, H., Functional Dyes in Advanced Technologies, CMC (2003). 5. Gregory, P., High-Technology Applications of Organic Colorants, Plenum Press, New York(1991). 6. Matsuoka, M., Infrared Adsorbing Dyes, Plenum Press, New York (1990). 7. Avakawa, H., Recent Advances in Research and Development for Dye - Sensitized solar cells, CMC(2001). 8. Hunger, K., Industrial Dyes, Wiley-VCH(2003). 9. Haughland, R. P., Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals 6th ed., Molecular Probes Inc., (1996). 10. Mody T. D. and Sessler, J. L., Texaphyrins: a New Approaches to Drug Development, J. Porphyrins. Phthalocyanines, 5, (2001). 11. Sato, Y., Organic Electroluminescence Materials and Technologies, CMC(2004). 12. Nalwa, H. S. and Rohwes, L. S., Handbook of Luminescence, Display Materials, and Devices. vol. 1 : Organic Light Emitting Diodes, American scientific publishers(2003) Nazeeruddin, M. K., Kay, A., Humphry-Baker, R., Miller, E., Liska, P., Vlachopoulos, N. and Gratzel, M., Conversion of light to electricity by cis-x2bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate)ruthenium(ii) charge-transfer sensitizers (X = Cl-, Br-, I-, CN-, and SCN-) on nanocrystalline titanium dioxide electrodes, J. Am. Chem. Soc., 115, (1993) Solar_Cell_Scheme.png. 16. Nazeeruddin, M. K., Humphry-Baker, R., Liska, P. and Gratzel, M., Investigation of Sensitizer Adsorption and the Influence of Protons on Current and Voltage of a Dye-Sensitized Nanocrystalline TiO 2 Solar Cell, J. Phys. Chem. B, 107, (2003).

유기 발광 다이오드의 전하주입 효율 향상을 통한 발광효율 향상 연구

유기 발광 다이오드의 전하주입 효율 향상을 통한 발광효율 향상 연구 - i - - ii - - iii - - iv - - v - - vi - 그림차례 - vii - - viii - - 1 - 5). - 2 - - 3 - 유기발광다이오드 ( 고분자또는저분자 ) 무기발광다이오드 (p-n junction LED) - + cathode ETL EML HTL HIL anode 발광 두께 : 100 ~ 200 nm 양극 ( 투명전극,