평판 디스플레이용 칼라필터 소재의 상전이 및 나노결정화 거동에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 평판디스플레이용 소재로써 적용하기 위해, 물리적, 화학적 성질이 우수한 ε상 동프탈로시아닌을 다양한 조건하에서 합성하였고 또한 ball mill을 이용하여 나노화하였고 그 상전이 거동에 관한 실험을 행한 결과, 다음과 같은 결론을 도출하였다. 1) Seed 합성법을 이용하여 ε상 동프탈로시아닌을 합성하였고 구조분석 및 결정분석을 통해서 성공적으로 합성되었음을 확인하였다. 2) ε상 동프탈로시아닌의 합성 최적 조건은 seed의 존재하에서 ε상이 성장 할 수 있는 적당한 에너지와 온도가 필요하며 지나치게 고온일 경우에도 ε상이 합성되지 않음을 알 수 있었고 반응용매는 DEG가 가장 적당한 것을 확인 하였다. 3) ε상의 동프탈로시아닌 합성 시 마이크로파를 적용 시 비열적 효과로 인하여 짧은 시간에 더 높은 수율로 합성되었으며 유도체를 첨가 시 입자의 hardness가 감소함을 알 수 있었다. 3) LCD 칼라필터로의 적용을 위해서 ball mill을 통하여 약 50 nm 크기로 나노화 시켰으며, 그 과정에서 발생하는 상전이 현상을 용매처리를 통해서 개선 시켰다. 4) 최종적으로 제작된 ε상 동프탈로시아닌에 경우 α상이나 β상이 거의 섞이지 않고 결정크기가 약 18 nm의 순수한 ε상 동프탈로시아닌이였으며, 열적으로 매우 안정하였으며, 나노화를 통하여 선명한 색상과 우수한 착색력을 나타내었다. 따라서 본 연구에 의해서 합성된 ε상 동프탈로시아닌를 향후 지속적인 연구를 통하여 최종목표인 LCD 칼라필터용 안료로써 적용 가능할 수 있으리라고 생각된다.

Nano-sized ε-phase copper phthalocyanine (ε-CuPc) has been used as high quality liquid crystal display (LCD) color filter material due to its unique reddish blue and bright hue. The production of nano-sized ε-CuPc is dependent on several factors such as shear force, solvent, temperature and the presence of a suitable derivative. In this study, crude ε-CuPc was synthesized by seed process and chemical structure of ε-CuPc was confirmed by utilizing infrared spectroscope. Then it was grounded up to nano scale using various condition such as solvent and milling speed. Particle size, shape and crystalline structure were compared and evaluated after particle size reductions by using transmission electron microscope (TEM) and X-ray diffractometer (XRD). Also the behavior of phase transformation of nano-sized ε-CuPc was investigated in various condition such as solvent and temperature. Finally, dipersion and thermal properties of samples were analyzed by particle size analyzer (PSA) and thermogravimetry-differential scanning calorimeter (TG-DSC), respectively.