[논문]LCD Color Filter용 Cy3 염료의 제조 및 특성 연구

이상동; 현동균; 정연태

doi:10.4313/jkem.2016.29.1.35

[국내논문] LCD Color Filter용 Cy3 염료의 제조 및 특성 연구
Preparation and Characterization of Cy3 Dye for LCD Color Filter 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.29 no.1, 2016년, pp.35 - 39

이상동 (부경대학교 융합디스플레이공학과) , 현동균 (욱성화학) , 정연태 (부경대학교 융합디스플레이공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this research, we focused on the improvement of cy3 dye's characteristics for LCD color filter. Solubility and thermal stability are main characteristics of dyes for LCD color filter. We performed experiment to change counter cation of cy3 dyes with alkoxy substituent for these purposes. These cy3 dyes (1b~5b) were prepared through the synthetic procedure of three steps. The synthesized new cy3 dyes were charaterized by using NMR, FT-IR, UV/Vis spectroscopy, and TGA. These cy3 dyes showed purple color and maximum absorption wavelength (${\lambda}_{max}$) in the range of 578~590 nm in UV/Vis spectrum. We confirmed that solubility and thermal stability of cy3 dyes were dependent on the structure of counter cation. Cy3 dyes with alkoxy substituent have good solubility in organic solvents such as dichloromethane, methanol, and acetone. Especially, Cy3 dye with 4-nitrobenzyl counter cation (5b) gave excellent solubility characteristics.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 이렇듯 용해도 향상을 위한 기본적인 alkoxy 구조의 cy3 염료에 상대 양이온의 이온결합 특성을 이용하여 cy3 염료의 용해도 특성과 열 안정성을 조절하고자 하였다.

제안 방법

이러한 예상을 근거로, 기본적인 cy3 염료의 용해도를 향상시키기 위한 방법으로 고리 구조에 치환기를 도입하는 방법이 알려져 있다 [8]. 그 중 용해도 향상 효과가 큰 alkoxy 치환기를 갖는 기본적인 cy3 염료를 바탕으로 다양한 상대 양이온을 치환하여 그 특성을 분석해 보았다.
용해도 향상 효과가 큰 alkoxy 치환기를 갖는 cy3 염료에 다양한 상대 양이온을 치환한 cy3 염료를 합성하였다. 합성한 cy3 염료들은 ¹H-NMR과 FT-IR을 이용하여 구조를 확인하였으며, 용해도 특성과 열적 특성을 조사하였다.

대상 데이터

4-methoxy phenyl hydrazine hydro chloride, 3-methyl-2-butanone, iodo ethane, benzyl bromide, 4-nitrobenzyl bromide, 1-(bromomethyl) naphthalene, 4-(bromomethyl) benzoic acid, triethyl orthoformate는 Alfa Aesar 사에서 구입하여 사용하였고, acetic anhydride는 Sigma - Aldrich 사에서 구입하였다. FT-IR spectrum 측정을 위한 기기는 Thermo 사의 Licolet 380를 사용하였고, UV/VIS spectrophotometer 측정은 Shimadzu 사의 UV-2450를 사용하였다.

성능/효과

본 연구실에서 이전에 보고한, alkoxy 치환기가 없는 cy3 염료와 비교하여, 전체적으로 용해도 특성이 크게 향상되었음을 확인하였다. 그리고 열 안정성과 관련해서는 벤질을 상대 양이온으로 갖는 2b에서 상대적으로 우수한 열 안정성을 확인할 수 있었지만 생각했던 만큼 기대에 미치지 못하였다.
그리고 열 안정성과 관련해서는 벤질을 상대 양이온으로 갖는 2b에서 상대적으로 우수한 열 안정성을 확인할 수 있었지만 생각했던 만큼 기대에 미치지 못하였다. 합성된 염료들 중에서 특히, 4-나이트로벤질을 상대 양이온으로 갖는 5b의 경우 가장 뛰어난 용해도 특성을 보였으며, 벤질을 상대 양이온으로 가지는 2b는 용해도 특성과 열 안정성의 향상뿐만 아니라 좋은 분광 특성을 나타내어 LCD color filter용 염료로 적용될 수 있는 가능성을 보였다.
이러한 결과를 바탕으로 LCD color filter용으로 적용될 수 있는지 알아보기 위해 photoresist 필름 안에서의 열 안정성을 알아보려 했으나, 본 연구실에서 제조한 이전의 cy3 염료와 비교하였을 때 [7], alkoxy 치환기를 갖는 경우, 염료 자체의 열 안정성이 다소 떨어지는 것을 확인하여 추가적인 분석을 진행하지 않았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	안료의 장점은?	LCD color filter는 Red, Green, Blue의 구현을 위한 색소로 안료가 사용되어 왔다. 안료는 열 안정성이 뛰어나다는 장점을 가지고 있지만, 결정적으로 용해도가 좋지못하다. 그 때문에 용매에 녹이지 않고 분산시켜 입자 상태로 사용하여 색의 대비가 좋지 않고 명암이 선명 하지 않아 색감이 좋지 않은 단점을 가지고 있다 [1].
	안료가 용해도가 좋지 못하기 때문에 생기는 단점은?	안료는 열 안정성이 뛰어나다는 장점을 가지고 있지만, 결정적으로 용해도가 좋지못하다. 그 때문에 용매에 녹이지 않고 분산시켜 입자 상태로 사용하여 색의 대비가 좋지 않고 명암이 선명 하지 않아 색감이 좋지 않은 단점을 가지고 있다 [1]. 이러한 안료의 단점을 보완하기 위해 염료를 LCD color filter의 재료로 사용하기 위한 연구가 있어 왔다 [2,3].
	안료의 단점을 보완하기 위한 연구는?	그 때문에 용매에 녹이지 않고 분산시켜 입자 상태로 사용하여 색의 대비가 좋지 않고 명암이 선명 하지 않아 색감이 좋지 않은 단점을 가지고 있다 [1]. 이러한 안료의 단점을 보완하기 위해 염료를 LCD color filter의 재료로 사용하기 위한 연구가 있어 왔다 [2,3]. 하지만 염료는 용매에 녹아 들어가 선명한 색감을 보여주지만 열 안정성의 특성은 좋지 않아서 LCD color filter의 제조를 위한 photoresist 공정에 견디지 못하는 문제점이 있었다 [4,5].

참고문헌 (10)

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P.T.Y. Feng and D. Li, Dyes and Pigments, 90, 253 (2011). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.dyepig.2011.01.007]

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