OLED 컬러필터용 cyanine 염료의 치환기 및 counter anion 도입에 따른 광학 특성 연구

Abstract

디스플레이의 색 재현율을 향상시키기 위해서는 디스플레이의 RGB 발광체에서 방출되는 빛이 원색에 가까운 빛을 발현해야 하며 RGB 의 주요 색상의 중첩이 발생할 경우 디스플레이의 색 재현율이 감소하게 된다. 본 연구에서는 디스플레이의 색 재현율을 증가시키기 위해 RGB 중 blue 와 green 색상 사이의 500 nm 영역대의 발광체 간의 중첩이 발생하는 불필요한 영역의 빛을 흡수하는 컬러필터를 개발하고자 하였고 이를 위해 500 nm 영역에 해당하는 cyan 색상의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있는 염료를 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 cyanine 계열 염료를 기반으로 하여 컬러필터에 사용될 염료를 합성하였으며 염료의 side position 및 meso position 에서의 치환기 도입에 따른 흡광 파장 영역 변화 및 염료의 흡광 반치폭, 형광 양자 수율의 변화를 관찰하였다. 추가적으로 합성된 염료에 양이온성 염료의 내구성을 향상시킬 수 있는 weakly coordinating anion (WCA) 인 bis(trifluorosulfonyl)imide (TFSI) anion 을 치환하여 염료의 광학적 특성 변화를 측정하였고 TGA 분석과 내광성 측정을 통하여 화학 반응성 특성 변화에 의한 내구성 향상이 이루어졌음을 관찰하였다. 합성된 염료가 컬러필터 상에서도 용액 상 및 파우더 상과 유사한 특성을 유지하는지 관찰하기 위해 바인더를 이용하여 제작한 필름을 통해 광학적 특성 및 내열적 특성을 관찰하였다. 필름 상에서도 치환체 도입에 따라 용액상과 유사한 흡광 파장 영역대의 변화 및 흡광 반치폭의 감소를 확인할 수 있었으며 투과도 측정을 통하여 500 nm 영역대의 빛을 선택적으로 차단할 수 있음을 확인하였다. 염료의 필름상에서의 내열성은 고온에서 baking 과정을 거친 전 후의 필름의 흡광 강도 를 비교하여 측정하였으며 TFSI 가 치환된 염료는 흡광 강도를 더 잘 유지하여 내열성이 강화되었음을 확인하였다.

In order to improve the color gamut of the display, the light emitted from the RGB luminescence of the display must express light close to the primary color. When the main RGB colors overlap, the color gamut of the display decreases. In this study, in order to increase the color gamut of the display, we tried to develop a color filter that absorbs light in a color boundary region where overlapping between blue and green colors of RGB occurs. In this study, dyes to be used in color filters were synthesized based on cyanine-based dyes. We observed changes in the maximum absorption wavelength, full width at half maximum (FWHM), and fluorescence quantum yield of the dyes according to the introduction of substituents at the side and meso positions of the dye. In addition, the synthetic dye was substituted with bis(trifluorosulfonyl)imide (TFSI) anion, a weakly coordinating anion (WCA) that can improve the stability of cationic dyes. The changes in thermal stability of TFSI