본 연구는 Tetraselmis suecica와 T. tetrathele의 영양물질 증진효과를 가져올 수 있는 배양시스템 구축을 위하여, 발광다이오드 (LED)의 파장별(청색; 450 nm, 황색; 590 nm, 적색; 630 nm) 탄수화물, 단백질, 지질 함량을 측정하였다. 두 종 모두 단백질 비율(42~69%)이 가장 높았으며, 생장속도가 낮았던 황색파장에서 탄수화물, 단백질, 지질의 높은 함량을 보였고, 생장속도가 가장 높았던 적색파장에서는 낮은 함량을 보였다. 이러한 결과는 세포 분열 속도의 감소로 인해 단백질 합성과 함께 세포의 화학적 조성과 효소 활동에 변화를 주어 지질과 탄수화물 함량이 증가한 것으로 생각된다. 따라서, T. suecica와 T. tetrathele의 유용한 생화학적 물질의 증대를 위해 대수생장기 초 기와 중기는 적색 LED 그리고 대수생장기 후기에는 황색 LED를 주사하는 2단계 LED 배양을 제안하였다.

A transparent quantum dot (QD)-based light-emitting diode (LED) with silver nanowire (Ag NW) and indium-tin oxide (ITO) hybrid electrode is demonstrated. The device consists of an Ag NW-ITO hybrid cathode (-), zinc oxide, poly (9- vinylcarbazole) (PVK), CdSe/CdZnS QD, tungsten trioxide, and ITO anode (+). The device shows pure green-color emission peaking at 548 nm, with a narrow spectral half width of 43 nm. Devices with hybrid cathodes show better performances, including higher luminance with higher current density, and lower threshold voltage of 5 V, compared with the reference device with a pure Ag NW cathode. It is worth noting that our transparent device with hybrid cathode exhibits a lifetime 9,300 seconds longer than that of a device with Ag NW cathode. This is the reason that the ITO overlayer can protect against oxidization of Ag NW, and the Ag NW underlayer can reduce the junction resistance and spread the current efficiently. The hybrid cathode for our transparent QD LED can applicable to other quantum structure-based optical devices.

본 연구는 담녹조강 Tetraselmis suecica와 T. tetrathele의 인산염 흡수에 미치는 발광다이오드의 파장의 영향을 조사하였다. 파장은 청색 발광다이오드(LED; 450 nm), 황색 LED(590 nm), 적색 LED(630 nm) 그리고 형광램프(control)이며, 조도는 100 μmol m-2 s-1로 주사하였 다. T. suecica와 T. tetrathele의 최대흡수속도(ρmax)는 적색 LED에서 6.35 pmol cell-1 hr-1와 9.85 pmol cell-1 hr-1로 나타났으며, 반포화농도(Ks)는 9.43 μM와 21.2 μM로 나타났다. 이는 적색 LED 아래에서 T. suecica와 T. tetrathele가 다른 파장보다 영양염에 대한 친화성이 높다는 것으로 의미한다. 따라서 경제성 및 생산성 향상을 위한 Tetraselmis 배양시스템(광배양기)의 최적 광원은 낮은 영양염 상태에서도 높은 생장속도를 보이는 적색 LED가 적합할 것으로 판단된다.

The study aimed to determine effects of light emitting diode (LED) and the ultraviolet radiation (UVA) light of plant factory on plant growth and ascorbic acid content of spinach (Spinacia oleracea cv. Shusiro). Plants were grown in a NFT (Nutrient Film Technique) system for 28 days after transplanting with fluorescent light (FL, control), LEDs and UVA (Blue+UVA (BUV), Red and Blue (R:B(2:1)) + UVA (RBUV), Red+UVA (RUV), White LED (W), Red and Blue (R:B(2:1)), Blue (B), Red (R)) under the same light intensity (130 μmol·m-2·s-1) and photoperiod (16/8h = day/night). All the light sources containing the R (R, RB, RUV, and RBUV) showed leaf epinasty symptom at 21 days after transplanting (DAT). Under the RUV treatment, the lengths of leaf and leaf petiole were significantly reduced and the leaf width was increased, lowering the leaf shape index, compared to the R treatment. Under the BUV, however, the lengths of leaf and leaf petiole were increased significantly, and the leaf number was increased compared to B. Under the RBUV treatment, the leaf length was significantly shorter than other treatments, while no significant difference between the RBUV and RB for the fresh and dry weights and leaf area. Dry weights at 28 days after transplanting were significantly higher in the R, RUV and BUV treatments than those in the W and FL. The leaf area was significantly higher under the BUV treatment. The ascorbic acid content of the 28 day-old spinach under the B was significantly higher, followed by the BUV, and significantly lower in FL and R. All the integrated data suggest that the BUV light seems to be the most suitable for growth and quality of hydroponically grown spinach in a plant factory.

New type of White-Light Emitting Diode (WOLED) that emits three primary colors of red, green and blue has been demonstrated. WOLED is properly laid out with emitting layers so that all three wavelengths of light can be emitted by using fit energy level, and the organic functional layer named white balanced layer (WBL) is introduced. As for the material used as WBL, the experiment used NPB that has electron blocking effect with its large LUMO value. The color purity of such WOLED can be easily adjusted through the adjustment of the number of electron carriers injected into light emitting layer. In this of study, color coordinate was (0.341, 0.424) and light emitting efficiency was 16.5 cd/A at current density 10 mA/cm2, so the WOLED demonstrated highly efficient characteristics of over commercial level.

본 실험은 LED 광원이 시금치 품종 별 생육, 잎 형태 변화 및 세포 길이에 대한 영향을 구명하고자 수행하였다. 최아된 시금치(Spinacia oleracea.) 품종 ‘월드스타’와 ‘수시로’를 버미큘라이트에 육묘한 후 NFT 시스템에 정식 한 뒤 LED 적색광(R), 청색광(B), 혼합광(적색:청색=2:1)(RB) 및 백색광(W)에서 130μmol·m-2·s-1 PPFD 광도로 25일간 재배하였다. 정식 후 일주일 간격으로 25일 동안 엽장, 엽폭, 엽병, 엽수, 광합성률을 측정하였고, 상편생장지수(leaf epinasty index, LEI)는 잎이 최대로 전개된 후에 측정하였다. 상편생장이 발생된 잎 가운데와 가장자리를 자른 조직의 세포길이, 폭 및 세포면적은 400배율 광학현미경을 이용하여 측정하였다. 정식 후 25일째에는 엽면적, 뿌리길이, 지상부 및 지하부의 생체중, 건물중을 조사하였다. 지상부 생체중과 건물중, 엽수, 엽면적 모두 월드스타 품종이 수시로 품종에 비해 유의적으로 높았다. 건물중은 월드스타 품종의 경우 혼합광(RB)와 적색광(R) 두 처리구에서 청색광(B)와 흰색광(W) 두 처리보다 약 35% 유의적으로 높았다. 수시로 품종의 경우 혼합광(RB) 처리구에서 지상부 건물중이 가장 높아 건물중이 가장 낮았던 흰색광(W) 처리구에 비해 40% 높은 건물중 결과를 보였다. 두 품종 모두 혼합광(RB)와 적색광(R) 두 처리구에서만 정식 21일 이후 잎 상편생장(leaf epinasty)이 나타났고 적색광(R) 처리구에서 혼합광(RB) 처리구 보다 유의적으로 높아 잎 상편 생장은 적색광(R)과 관련이 있는 것을 알 수 있었다. 잎 가운데와 가장자리 부위 세포크기를 현미경으로 관찰한 결과 두 품종 모두 상편생장이 나타난 적색광(R) 처리구의 잎 가장자리 세포밀도가 잎 가운데 보다 낮은 것으로 나타나 앞서 보고된 연구결과들에서 제시한 상편생장과 잎 가운데와 가장자리 부위의 세포크기 차이 연관성을 뒷받침하고 있다. 또한 청색광(B)이 적색광(B)에서 발생되는 상편생장을 완화시켜주는 역할을 하는 것으로 보여 앞으로 두 광원의 적절한 혼합비율 규명이 필요한 것으로 판단된다. 또한, 엽형 변화가 심했던 수시로 품종보다는 월드스타 품종이 LED 광원을 이용한 식물공장 재배에 더 적합한 것으로 판단된다.

Two different emitting compounds, 1-[1,1;3,1]Terphenyl-5-yl-6-(10-[1,1;3,1]terphenyl-5-ylanthracen-9-yl)-pyrene (TP-AP-TP) and Poly-phenylene vinylene derivative (PDY 132) were used to white OLED device. By incorporating adjacent blue and yellow emitting layers in a multi-layered structure, highly efficient white emission has been attained. The device was fabricated with a hybrid configuration structure: ITO/PEDOT (40 nm)/PDY-132 (8∼50 nm)/NPB (10 nm)/TP-AP-TP (30 nm)/Alq3 (20 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm). After fixing TP-AP-TP thickness of 30 nm by evaporation, PDY-132 thickness varied with 8, 15, 35, and 50 nm by spin coating in device. The luminance efficiency of the white devices at 10 mA/cm2 were 2.93 cd/A∼6.55 cd/A. One of white devices showed 6.55 cd/A and white color of (0.290, 0.331).

4-Methyl-7-(10-phenyl-anthracen-9-yl)-chromen-2-one (PhAC), 4-Methyl-7-(10-naphthalen-1-yl-anthracen-9-yl)-chromen-2-one (1-NAC), 4-Methyl-7-(10-naphthalen-2-yl-anthracen-9-yl)-chromen-2-one (2-NAC), and 7-Anthracen-9-yl-4-methyl-chromen-2-one (AC) were synthesized through Suzuki aryl-aryl coupling reaction. Four compounds were used as emitting layer (EMLs) in non-doped OLEDs with the following structures: ITO/2-TNATA (60 nm)/NPB (15 nm)/EMLs (35 nm)/Alq3 (20 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm). Non-doped devices showed luminescence efficiency of 2.14, 2.07, 1.52, and 1.12 cd/A at a current density of 10 mA/cm2.

New three emitting compounds, AK-1, AK-2 and AK-3 including diazocine moiety were synthesized through Suzuki-coupling reaction. Physical properties such as optical, electroluminescent properties were investigated. UV-visible spectrum of AK-1, AK-2 and AK-3 in film state showed maximum 392, 393 and 401 nm. PL spectrum of AK-1, AK-2 and AK-3 showed maximum emission wavelength of 472, 473 and 435 nm. Three compounds were used as EML in OLED device: ITO/2-TNATA (60 nm)/NPB (15 nm)/EML (35 nm)/Alq3 (20 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm). AK-3 OLED device showed C.I.E value of (0.18, 0.26) and luminance efficiency of 0.51 cd/A at 10 mA/cm2. New derivatives including diazocine moiety were introduced as OLED emitting material and the EL efficiency was increased by the proper combination of core and side group.

7-(4-([1,1-biphenyl]-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)amino)phenyl)-4-methyl-2H-chromen-2-one (BPFA-C) including coumarin moiety was synthesized through Suzuki aryl-aryl coupling reaction. Optical and electrical properties were examined by UV-visible absorption spectra, PL spectra, and AC-2. UV-visible spectrum of BPFA-C in a film state showed maximum absorption wavelength of 367 nm. PL spectrum of BPFA-C show maximum emission wavelength of 511 nm. BPFA-C showed highly efficient luminescence property. EL spectrum of BPFA-C exhibited a maximum value of 504 nm and BPFA-C device provided luminescence efficiency of 4.59 cd/A, power efficiency of 3.17 lm/W, and CIE (x,y) of (0.25, 0.53) at a current density of 10 mA/cm².

본 연구에서는 SiO2 나노파티클-전도성 고분자 PEDOT:PSS 복합 구조 기반의 유기발광다이오 드용 내부 광추출 구조를 간단한 용액 공정으로 제작하였다. 또한, 다양한 농도의 SiO2 나노파티클을 PEDOT:PSS에 분산하여 그 구조를 확인하였고, 상부/하부 버퍼레이어의 도입이 내부 광추출 구조 형성에 미치는 영향에 관하여 알아보았다.

본 연구에서는 인공광 광질에 따른 곰보배추의 생육, 엽형 및 항산화능을 비교하였다. 정식 후 56일째에 측정 된 엽장, 엽폭 및 엽수는 적색 LED(R)와 대조구인 형광등(FL) 처리구에서 유의적으로 높았고 혼합광(RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 엽형지수(엽장/엽폭)도 적색 LED(R)와 대조구인 형광등(FL) 처리구에서 유의적으로 높았고 혼합광(RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 지상부 생체중, 건물중 및 엽면적 모두 적색 LED(R) 처리구에서 가장 높았고 형광등(FL)과 청색 LED(B) 처리구가 그 다음으로 높게 나타났으며 혼합광 (RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 잎의 수하 현상은 정식 21일 이후부터 적색 LED(R)와 혼합광 (RB2:1) 처리구에서만 발생하였다. 엽록소 함량은 적색 LED(R) 처리구에서 가장 낮았다. 비엽중은 청색 LED(B) 처리구에서 가장 높았고 형광등(FL) 처리구에서 가장 낮았다. DPPH free radical 소거활성은 처리 간 유의차가 없었다. 위의 결과들을 종합하여 볼 때 형광등이 곰보배추를 실내에서 인공으로 재배 시 적합한 광원으로 판단된다.

CdSe/CdZnS core/shell/lignad 구조를 가지는 red quantum dot을 발광층으로 사용하여 indium tin oxide(양전 극) glass위에 molybdeum oxide (MoO3), Poly(9-vinylcarbazole)(PVK), CdSe/CdZnS quantum dot, Zinc Oxide (ZnO)을 순차적으로 스핀코팅을 하고, aluminium(Al)(음전극)을 진공 열증착을 통해 다층구조를 제작하여 연구를 진 행하였다. 본 연구에 사용된 quantum dot의 PL peak는 625 nm으로 관찰되었다. 제작된 소자는 약 7 V에서 발광하 기 시작하였으며, 이를 소자의 turn-on voltage로 판단하였다. 인가전압이 증가할수록 소자의 전류밀도와 휘도의 지수 함수적 증가를 관찰할 수 있었다. EL 스펙트럼의 peak는 11 V에서 627 nm이다가, 최대 동작전압인 19 V에서는 630 nm로 red shift 하였다. 소자의 최대 밝기는 210 cd/m2, 최대 전류밀도는 33 mA/cm2, 최대 전류효율은 0.5 cd/A로 측 정되었다.

본 연구에서는 대기 중 용액공정으로 유기발광다이오드(OLED)를 구현하였으며, 발광재료로서 고분자와 저분자 가 혼합된 하이브리드 host 물질과 저분자 dopant를 사용하였고, 고분자 소재의 홀이동층과 저분자 소재의 전자이동층 을 사용하였다. 모든 유기층들을 대기 중에서 용액공정으로 스핀코팅 되었으며, 용액공정 기반 OLED의 효율 향상을 위 해서 발광층의 두께 및 열처리 공정의 최적화 조건에 대해서 살펴보았다.

본 연구의 목적은 폐쇄형 식물생산시스템에서 세가지 혼합 LED와 형광등에서 자란 적치마 상추의 생육과 광 이용효율을 비교하는 것이다. 18일간 육묘한 적치마상추 묘를 적색(R, 655nm), 청색(B, 456nm), 녹색(G, 515nm), 백색(W, 456nm + 558nm)의 혼합 LED(R:B=8:2, R:W:B =8:1:1, R:G:B=8:1:1)와 형광등이 설치된 폐쇄형 식물생산시스템에 정식하였다. 형광등에서 자란 상추는 모든 LED 처리에 비해 유의적으로 높은 엽형지수를 보였다. 지상부와 지하부 생육에서 LED 처리간 유의적 차이를 보이지 않았으나, 모든 LED 처리가 형광등에 비해 약 34% 지상부 생체중의 증가를 유도시켰다. 한편, 정식 후 4주차에 형광등의 총 소비 전력은 145kW인 반면, LED 처리구들에서 형광등의 약 1/3배인 54kW를 나타냈다. LED 처리구들의 건물중에 대비한 광 이용 효율은 약 34mg/W였으며, 이는 형광등 보다 약 3.5배 높은 값이었다. 결론적으로, 본 연구는 식물 생산 시스템에서 적절한 조합의 LED 조사는 형광등에 비해 상추 생장을 증진시킬 수 있으며 추가적으로 에너지 절감을 통해 광 이용효율도 극대화 할 수 있음을 보여주었다.

White organic light-emitting diodes with a structure of indium-tin-oxide [ITO]/ N,N-diphenyl-N,N-bis-[4-(phenylm- tolvlamino)-phenyl]-biphenyl-4,4-diamine [DNTPD]/ [2,3-f:2, 2-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile [HATCN]/ 1,1- bis(di-4-poly-aminophenyl) cyclo -hexane [TAPC]/ emission layers doped with three color dopants/ 4,7-diphenyl-1,10- phenanthroline [Bphen]/ Cs2CO3/ Al were fabricated and evaluated. In the emission layer [EML], N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene [mCP] was used as a single host and bis(2-phenyl quinolinato)-acetylacetonate iridium(III) [Ir(pq)2acac]/ fac-tris(2- phenylpyridinato) iridium(III) [Ir(ppy)3]/ iridium(III) bis[(4,6-di-fluoropheny)-pyridinato-N,C2] picolinate [FIrpic] were used as red/green/blue dopants, respectively. The fabricated devices were divided into five types (D1, D2, D3, D4, D5) according to the structure of the emission layer. The electroluminescence spectra showed three peak emissions at the wavelengths of blue (472~473 nm), green (495~500 nm), and red (589~595 nm). Among the fabricated devices, the device of D1 doped in a mixed fashion with a single emission layer showed the highest values of luminance and quantum efficiency at the given voltage. However, the emission color of D1 was not pure white but orange, with Commission Internationale de L'Eclairage [CIE] coordinates of (x = 0.41~0.45, y = 0.41) depending on the applied voltages. On the other hand, device D5, with a double emission layer of mCP:[Ir(pq)2acac(3%) +Ir(ppy)3(0.5%)]/ mCP:[FIrpic(10%)], showed a nearly pure white color with CIE coordinates of (x = 0.34~0.35, y = 0.35~0.37) under applied voltage in the range of 6~10 V. The luminance and quantum efficiency of D5 were 17,160 cd/m2 and 3.8% at 10 V, respectively.

CdSe/CdZnS core/shell/lignad 구조를 가지는 red quantum dot을 이용하여 indium tin oxide(양전극) glass 위에 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS), CdSe/CdZnS quantum dot, 2,2,2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole) (TPBi)을 순차적으로 스핀코팅을 하고, aluminium(Al) (음전극)을 진공 열증착 통해 다층구조를 제작하여 연구를 진행하였다. 본 연구에 사용된 quantum dot의 PL 측정과 흡수스펙트럼 측정을 통해 644 nm에서 PL peak가 나타나고, 602 nm에서 흡수 peak를 관찰할 수 있었다. 제작된 소 자는 8 V에서 발광하기 시작하여, 이는 turn-on voltage로 판단하였다. 전압이 증가함에 따라 전류밀도와 휘도가 지 수함수적인 증가를 보였다. 스펙트럼의 peak는 11 V에서 629 nm이다가, 최대 동작전압인 17 V에서는 645 nm로 red shift하였고, 반치폭 또한 11 V에서 44.6 nm이다가 17 V에서는 52.3 nm로 넓어지는 것을 관찰할 수 있었다. 스펙트 럼의 변화에 따라 색좌표도 변화하는 것을 관찰할 수 있었다.

연구에서는 연색 지수가 90이상의 초고연색성 백색 발광다이오드를 구현하기 위해서, 황색형광체로서 Y3Al5O12:Ce3+, 녹색형광체로서 Lu3Al5O12:Ce3+ 그리고 적색형광체로서 InP/ZnS 양자점을 적용한 형광체 변환방식의 백색 발광다이오드의 새로운 조합을 제안하였다. 또한 발광효율을 향상하기 위해서 청색 칩 위에 이증 구조의 형광 체 도포방식을 적용하였다. 적색 InP/ZnS 양자점을 적용하여 만들어진 백색 발광다이오드는 동작전류 60mA, 상관 색온도 5200K 조건하에서 발광효율이 123 lm/W 이상이며, 90 이상의 초고연색성을 나타내었다. 상업적으로 적용된 초고연색성 백색 발광다이오드 제품과 비교해 보면, 적색 InP/ZnS 양자점을 적용한 형광체 변환 방식에 의한 백색 발광다이오드 연구 결과는 고체조명 응용에 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

본 연구에서는 발광층의 전자와 정공의 재결합 영역을 확인하고, 단계적 도핑구조를 이용하여 여기자들의 효율적인 분배를 통해 roll-off 효율을 감소시켜서 녹색 인광 유기발광다이오드의 수명 증가 를 나타냈다. 발광층 내 호스트는 양극성의 4,4,N,N'-dicarbazolebiphenyl (CBP)를 사용하여 전하의 이 동을 원활하게 하였다. 발광층을 네 구역으로 분할하여 각각 소자를 제작하였고, 네 구역의 도판트 농도 에 따라 발광효율과 수명 향상을 보였다. 이로써 발광층 내의 단계적 도핑구조를 이용하여 캐리어와 여 기자들이 원활하게 분배된 것을 확인하였다. 기준소자 대비 발광층의 도판트 농도를 5, 7, 11, 9% 순서 로 단계적 도핑구조를 적용한 device C의 수명이 약 73.70% 증가하였고, 휘도 효율은 51.10 cd/A와 외 부 양자 효율은 14.88%의 성능을 보였다.

본 연구는 규조류 Nitzschia sp., Phaeodactylum tricornutum, Skeletonema sp.와 녹조류 Chlorella vulgaris의 성장에 미치는 발광다이오드(LED) 단일파장의 영향을 파악하였다. 4종의 미세조류는 청색 LED(450 nm), 황색 LED(590 nm), 적색 LED(650 nm) 그리고 형광램프(복수파장)에서 배양하였다. Nitzschia sp., P. tricornutum 그리고 Skeletonema sp.의 최대성장속도와 최대세포밀도는 청색 LED에서 가장 높았고 형광램프, 적색 LED, 황색 LED 순이지만, C. vulgaris는 적색 LED에서 가장 높았다. 이는 청색 LED는 다른 파장에 비해서 규조류의 성장을 촉진시키는 작용을 하는 것으로 보인다. 따라서 미세조류의 단일파장 하에서 성장속도는 종 특이성 또는 분류군 특이성을 보이는 것으로 생각된다. 또한 이러한 결과는 향후 LED와 미세조류를 활용한 중금속 오염 퇴적물의 복원을 위한 중요한 정보로 활용할 수 있을 것이다.