KR100618016B1 - 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료, 및 이를 이용한 유기박막 소자, 전자 디바이스 및 배선 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 제공한다. 상기 고분자 재료는 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이한 제1 상태와 제2 상태를 갖고, 제1 상태의 미시적 구조와 제2 상태의 미시적 구조가 서로 상이하며, 제1 상태 및 제2 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 변화가 가능하다.
캐리어 수송성, 고분자 재료, 유기 박막 소자, 전자 디바이스, 배선

Description

캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료, 및 이를 이용한 유기 박막 소자, 전자 디바이스 및 배선 {Polymer Material Having Carrier Transport Property, and Organic Thin Film Element, Electronic Device, and Conductor Line which Use Same}
본 발명은 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료에 관한 것이고, 보다 상세하게는 컴퓨터와 같은 정보 기기의 디스플레이부 또는 텔레비젼과 같은 전자 제품의 디스플레이부 등에 사용가능한 유기 전계발광 (EL) 소자용의 발광 재료 및 수송 재료 (예를 들어, 전자 수송 재료, 정공 수송 재료 등)로서 유용한 고분자 재료에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그와 같은 재료를 이용한 유기 박막 소자, 전자 디바이스 및 배선에 관한 것이다.
최근, 전자 공학 분야에서 종래의 무기 재료 대신에 유기 재료가 많은 상황에서 이용되고 있다. 유기 재료 중에서도 특히, 고분자 재료는 취급의 용이성, 안전성 등의 점에서 저분자 재료보다도 유리하다. 또한, 고분자 재료는 공중합, 중합체 블렌딩 등의 수법에 의해 비교적 쉽게, 또한 저비용으로 그 물성의 제어가 가능하기 때문에 산업으로부터의 기대가 크다.
전자 공학 분야에서 고분자 재료를 이용하는 경우, 요구되는 중요한 물성으 로서, 비정질성, 캐리어 수송성 등이 있다. 고분자 재료가 이러한 물성을 안정적으로 구비할 수 있으면, 전자 공학 분야에서 고분자 재료의 장점을 살리면서도, 성능적으로도 종래의 무기 재료와 비교하여 손색이 없는 우수한 재료가 될 수 있다. 이와 같이 큰 가능성을 갖는 고분자 재료를 전자 공학 분야에서 개발하기 위해서, 각 방면에서 여러가지 연구 개발이 행하여지고 있다.
일례로서, 최근, 브라운관(CRT)이나 액정 디스플레이(LCD)를 교체하는 차세대 발광형 디스플레이의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 또한, 차세대 발광형 디스플레이의 표시 소자에 사용하는 발광 재료 및 수송 재료의 연구 개발도 활발히 행해지고 있다.
차세대 발광형 디스플레이의 예로서는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계방출 디스플레이(FED), 유기 전계발광 디스플레이(유기 ELD) 등을 들 수 있다. 이들 중에서 유기 ELD에 대한 발광 재료 및 수송 재료의 연구 개발이, 고분자 재료 또는 저분자 재료를 포함하는 여러가지 재료에 관해서 이루어지고 있다. 또한, 이러한 재료를 이용한 표시 소자의 연구 개발도 활발하고, 상기 표시 소자중 일부는 실용화되기 시작하였다.
유기 ELD용 표시 소자의 제조에 관한 종래 기술의 문헌에는, 발광층, 전자 수송층, 정공 수송층 등의 유기 박막층의 형성 공정이 기재되어 있다 (예를 들면, 비특허 문헌 1[Applied Physics Letters 1987년 9월 21일, 제51권, 제12호, p. 913] 참조). 비특허 문헌 1에 기재되는 형성 공정에 따르면, 저분자 재료를 원료로서 진공 증착법을 이용하여 막을 형성하고 있다. 또한 비특허 문헌 1에서는, 형 성된 저분자 재료의 박막을 컬러화하기 위해서, 상이한 발광색을 갖는 발광 재료를 소정의 패턴의 마스크를 통해 저분자 박막상의 대응하는 화소 부분에 증착하고 있다.
한편, 별도의 종래 기술을 기재하는 문헌에는, 고분자 재료를 이용한 유기 박막층의 형성 공정이 기재되어 있다 (예를 들면, 비특허 문헌 2[Applied Physics Letters 1997년 7월 7일, 제71권, 제1호, p. 34] 참조). 비특허 문헌 2에 기재된 형성 공정에 따르면, 기판에 고분자 용액을 도포하고, 계속해서 고분자 용액중의 용매를 제거함으로써 유기 박막을 형성하고 있다. 기판에 고분자 용액을 도포하는 방법으로서는, 스핀 코팅법이나 잉크젯법이 대표예이다.
또한, 유기 ELD의 표시 소자로서 고분자 재료를 이용한 유기 EL 소자를 컬러화하는 수단이 종래 기술의 문헌에 개시되어 있다 (예를 들면, 특허 문헌 1[일본 특허 공개 (평)7-235378호 공보], 특허 문헌 2[일본 특허 공개 (평)10-12377호 공보], 특허 문헌 3[일본 특허 공개 (평)10-153967호 공보], 특허 문헌 4[일본 특허 공개 (평)11-40358호 공보], 특허 문헌 5[일본 특허 공개 (평)11-54270호 공보] 및 특허 문헌 6[일본 특허 공개 2000-323276호 공보] 참조). 이러한 특허 문헌에서는, 유기 박막층을 형성하기 위해서 패터닝이 가능한 잉크젯법이 사용되고 있다.
유기 박막 소자의 제조에 있어서, 유기 박막 소자를 구성하는 박막에 요구되는 특성은, 안정한 발광 휘도 및 발광 효율, 장기의 발광 수명, 양호한 투명성, 균일성 및 발광 안정성 등이다. 이러한 특성을 얻기 위해서는, 비정질성의 박막중에 발광 재료나 수송 재료를 균일하게 분산 또는 용해시키는 것이 필요하다.
종래, 유기 박막 소자의 원료로서 주로 이용되고 있었던 저분자 재료는, 박막 형성 직후에는 비정질 상태이기 때문에 사용 초기의 유기 박막 소자는 양호한 투명성, 균일성 및 발광 안정성을 갖는다. 그러나, 이러한 특성을 장시간 유지할 수 없기 때문에 저분자 재료는 실용상 문제가 있었다.
또한, 저분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자의 박막을 제조하기 위해서는, 상기 비특허 문헌 1에서 행해지고 있는 것과 같이 진공 증착법을 이용할 필요가 있었다. 그런데 이 진공 증착법으로서는 대형 디스플레이의 제조가 어렵다고 하는 문제가 있었다.
한편, 유기 박막 소자의 원료로서 고분자 재료를 이용한 경우로서는, 안정한 비정질 상태를 쉽게 얻을 수 있기 때문에, 저분자 재료를 이용한 경우보다도 장시간 안정한 발광을 달성할 수가 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 유기 박막을 형성시키는 방법으로서, 고분자 재료를 용매에 용해시킨 고분자 용액을 기판에 도포하는 비교적 간단한 방법을 채용할 수 있다. 대형의 디스플레이의 제조에도 적용하기 쉽다고 하는 이점도 있다. 그런데, 고분자 재료를 유기 박막 소자의 원료로서 사용한 경우에서는, 고품질의 박막, 즉 두께가 균일하고 결함이 없는 박막을 제조하는 것이 곤란하다는 큰 문제가 있었다.
또한, 유기 재료를 전자 공학 분야에 이용하는 별도의 예로서, 유기 고분자 재료에 의한 전자 디바이스 및 배선의 설계가 있다. 그 한 예로서, 최근, 잉크젯법의 진보에 의해 전극 재료, 절연층, 반도체층 모두를 유기 고분자 재료로 제조한 유기 트랜지스터 소자가 실현되고 있다 (예를 들면, 비특허 문헌 3[시모다 (Shimoda) 및 가와세(Kawase), 응용물리, 2001년, 제70권, 제12호] 참조). 이러한 유기 트랜지스터 소자에 있어서, 특히 전극 재료에 유기 고분자 재료를 이용하는 유기 전극 재료로서는, 캐리어 수송성 (도전성 및 정공 수송성)을 갖는 것이 요구된다. 캐리어 수송성의 정도는 재료의 배향성에 의존하여, 재료의 배향성이 커지면 캐리어 수송성도 커지는 것으로 알려져 있다. 종래의 유기 트랜지스터 소자로서는, 유기 전극 재료로서, 일반적으로 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)에 도핑제로서 폴리스티렌술폰산염(PSS)을 가한 PEDOT-PSS가 이용되고 있었다. 그런데, PEDOT는 전극상에서 배향성이 나쁘고, 전극 재료로서 충분한 캐리어 수송성을 발현할 수 없었다.
또한, 유기 트랜지스터 소자에 있어서의 유기 반도체층의 캐리어 이동도를 크게 하기 위해서, 유기 반도체층의 배향성을 크게 하는 시도도 행해지고 있다. 구체적으로는, 절연층의 재료에 폴리이미드 등의 고분자 재료를 사용하여 그 절연층에 러빙 처리를 실시하고, 또한 그 위에 유기 반도체층을 형성시키는 것으로, 유기 반도체층의 배향성을 크게 하고 있다. 그런데, 러빙 처리에 의해 유기 반도체 층의 배향성을 어느 정도까지는 크게 할 수 있지만, 그래도 배향성 증가가 충분한 수준이라고는 말할 수는 없었다. 따라서, 유기 전자 재료의 캐리어 수송성이 부족하다고 하는 문제는 여전히 해결되지 않고 있었다.
이와 같이, 유기 재료를 전자 공학 분야에 적용하는 여러가지 시도가 종래부터 이루어져 왔지만, 이하와 같은 지금까지 해결되지 않은 과제가 발생하고 있다.
전자 공학 분야에서 사용하는 유기 재료는, 상술한 바와 같이 캐리어 수송 성, 비정질성 등의 물성을 갖는 것이 필수적이다. 그러나, 이러한 물성을 안정적으로 유지할 수가 있고 취급이 또한 용이한 유기 재료는 아직도 없다. 종래의 유기 재료를 이용하여 전자 공학 제품을 제조하는 경우, 전자 제품 성능의 저하를 막을 수는 없었다.
구체적으로 설명하면, 예를 들어, 유기 박막 소자 및 그의 제조 방법에 있어서 종래 주로 이용되어 온 저분자 재료로서는, 안정한 발광을 장시간 얻을 수 없었다. 저분자 재료로 유기 박막을 형성하면, 시간에 따라 저분자 재료가 서서히 결정화하여 박막의 물성(투명성 등)이 불균일해지기 때문이다. 또한, 유기 박막 소자의 발광층 및 수송층에 고분자 재료를 이용한 경우로서는, 저분자 재료를 이용한 경우와 비교하여 안정한 발광을 장시간 얻을 수 있다. 그러나, 종래의 제조 방법으로서는 두께가 균일하고 결함이 없는 박막을 형성하는 것은 매우 곤란했다. 고분자 재료로서는 분자량이 커짐에 따라서 그 재료 용액의 점도도 커지기 때문에, 스핀 코팅법 또는 잉크젯법 등에 의해서 용액을 기판에 도포하는 것이 곤란해지기 때문이다.
본 발명은 이러한 문제점에 감안하여 이루어진 것이고, 비정질성이 우수하고, 동시에 두께가 균일하고 결함이 없는 수십 나노미터 스케일의 박막을 형성할 수가 있는 유기 EL 소자 등에 이용할 수 있는 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 또다른 목적은 이러한 고분자 재료를 이용한 유기 박막 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 열 처리, 러빙 처리 등을 실시한 뒤에 유기 고분자 재료를 전자 디바 이스 및 배선에 적용하면 재료의 배향성을 향상시킬 수 있기 때문에, 전자 제품 및 배선으로서의 용도에 필수적인 물성 중 하나인 캐리어 수송성을 어느 정도 높이는 것이 가능해진다. 그러나, 러빙 처리 등을 행하는 것만으로는 고분자 재료에 충분한 배향성이 반드시 얻어지지는 않는다. 그 결과로서 고분자 재료의 캐리어 수송성도 불충분했다. 또한, 종래의 유기 고분자 재료로서는 배향성을 장시간 유지하는 것이 곤란하기 때문에, 유기 고분자 재료를 이용한 전자 공학 제품의 수명이 단축된다고 하는 단점도 있었다.
본 발명은 이러한 문제점에 감안하여 이루어진 것이고, 상당한 배향성을 갖기 때문에 캐리어 수송성이 크고, 그 성능을 장시간 유지할 수가 있는 유기 고분자 재료를 이용한 전자 디바이스 및 배선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<발명의 개요>
본 발명의 일 측면에 따라, 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이한 제1 상태와 제2 상태를 갖고, 상기 제1 상태의 미시적 구조와 상기 제2 상태의 미시적 구조가 서로 상이하며, 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 변화가 가능한 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료가 제공되고, 이에 따라 상기 목적이 달성된다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 변화는 가역적이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 변화는 외부 에너지에 의존한다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 외부 에너지는 열 또는 빛이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 고분자 재료는 1종 이상의 가교가능한 관 능기를 포함하고 있고, 제1 상태에서는 가교가능한 관능기가 가교 분리 상태이고, 제2 상태에서는 가교가능한 관능기가 가교 상태이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 가교가능한 관능기는 아미드기, 카르복실기, 히드록실기, 아미노기, 할로겐-함유기, 염기-함유기, 또는 방향족 다관능성 화합물 또는 그의 착화합물 또는 그의 유도체-함유기이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 캐리어 수송성은 팬던트(pendant)를 도입함으로써 발현된다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 캐리어 수송성은 π-공액 구조를 도입함으로써 발현된다.
본 발명의 일 실시양태에서, 고분자 재료는 1종 이상의 고분자 화합물을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 기재된 고분자 재료를 포함하는 유기 박막 소자가 제공되고, 이에 따라 상기 목적이 달성된다.
본 발명의 또다른 측면에 따라, 고분자 재료를 용매에 용해시켜 용액을 제조하는 단계; 외부 에너지를 조절하여 상기 용액중의 상기 고분자 재료를 가교 분리 상태로 하는 단계; 가교 분리 상태의 고분자 재료를 포함한 상기 용액을 기판에 도포하는 단계; 상기 용액이 도포된 기판을 소성하여 유기 박막을 형성하는 단계; 및 외부 에너지를 조절하여 상기 유기 박막에 포함되는 고분자 재료를 가교 분리 상태로부터 가교 상태로 변화시키는 단계를 포함하는, 상기 기재된 고분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자를 제조하는 방법이 제공되고, 이에 따라 상기 목적이 달성된 다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 가교 상태 및 상기 가교 분리 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 변화는 가역적이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 외부 에너지는 열 또는 빛이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 가교가능한 관능기는 아미드기, 카르복실기, 히드록실기, 아미노기, 할로겐-함유기, 염기-함유기, 또는 방향족 다관능성 화합물 또는 그의 착화합물 또는 그의 유도체-함유기이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 캐리어 수송성은 상기 고분자 재료에 팬던트를 도입함으로써 발현된다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 캐리어 수송성은 상기 고분자 재료에 π-공액 구조를 도입함으로써 발현된다.
본 발명의 일 실시양태에서, 상기 고분자 재료는 1종 이상의 고분자 화합물을 포함한다.
본 발명의 또다른 측면에 따라, 제5항에 기재의 고분자 재료를 포함하는 전자 디바이스 소자가 제공되며, 이에 따라 상기 목적이 달성된다.
본 발명의 또다른 측면에 따라, 제5항에 기재의 고분자 재료를 포함하는 배선이 제공된다.
도 1a는 종래의 유기 박막 소자에 이용되어 온 고분자 재료를 구성하는 고분자 화합물의 모식도이다.
도 1b는 고분자 재료의 결정 영역과 비정질(비결정) 영역을 표시하는 모식도이다.
도 1c는 저온시에 가교 상태가 되고, 고온시에는 가교 분리 상태가 되는 본 발명에 따른 고분자 재료를 도시한 모식도이다.
도 2a는 가교가능한 관능기로서 이소프로필 아미드기가 도입된 고분자 화합물의 수소 결합에 의한 가교를 도시한 도면이다.
도 2b는 가교가능한 관능기로서 이소프로필 아미드기 및 카르복실기가 각각 도입된 고분자 화합물의 수소 결합에 의한 가교를 도시한 도면이다.
도 3은 가교가능한 관능기를 갖고 팬던트로서 발광제 또는 전하수송제를 갖는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 4는 가교가능한 관능기를 갖고 주쇄가 π-공액 구조를 갖는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 고분자 재료를 이용한 유기 박막 소자의 구조를 도시한 개략도이다.
도 6a는 트리페닐아민 유도체가 팬던트로 도입되고 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 6b는 녹색 발광 재료인 알루미늄-퀴놀린 착체 (Alq3)가 팬던트로 도입되고 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 6c는 정공 수송제로서 트리페닐아민 유도체가 팬던트로 도입되고 가교가 능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 6d는 발광제로서 Alq3가 팬던트로 도입되고 가교가능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 7a는 정공 수송성을 부여하는 폴리티오펜을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 7b는 발광성을 부여하는 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 7c는 정공 수송성을 부여하는 폴리티오펜을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 7d는 발광성을 부여하는 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 7e는 발광성을 부여하는 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 고분자쇄의 말단에 부여된 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 사용한 유기 TFT 소자 어레이의 제조 단계를 도시한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 사용하는, 분자 단일전자 트랜지스터 (MOSES)의 배선을 도시한 모식도이다.
도 9b는 도 9a에서 나타낸 S 방향에서 본 소스 전극의 측면을 도시한 모식도이다.
이하, 본 발명에 따라 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료, 및 상기 고분자를 사용한 유기 박막 소자, 전자 디바이스 및 배선의 실시예에 관해서 도면을 참조하면서 차례로 설명할 것이다.
본 명세서에 기재되는 용어 "캐리어 수송성의 정도"는, 예를 들면, 발광 소자의 수명 및 휘도, 트랜지스터 또는 배선에 있어서의 캐리어 이동도 또는 도전율, 태양 전지의 변환 효율 등에 관한 것이고, 용어 "캐리어 수송성의 정도가 상이하다"란, 예를 들면, 미시적 구조에 의한 발광 소자의 수명이나 휘도가 상이하고, 트랜지스터 또는 배선에 있어서의 캐리어 이동도 또는 도전율이 상이하고, 태양 전지의 변환 효율이 상이하다는 것을 의미한다는 것에 주목한다.
종래의 유기 박막 소자에 사용되는 고분자 화합물은 고분자쇄가 선형인 분자 구조를 갖고 있다. 이것을 도 1a에 모식적으로 표시한다. 도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 선형 고분자 화합물 1 중에는, 각 분자쇄 사이에 화학적인 결합 또는 상호작용이 존재하지 않는다. 따라서, 이러한 선형 고분자 화합물에서는, 분자쇄 길이가 그 분자쇄를 갖는 고분자 화합물의 분자량을 결정하여, 이에 따라 그 고분자 화합물을 포함하는 고분자 재료의 물성을 결정한다.
고분자 재료의 물성을 제어하기 위해서는, 고분자 재료의 미시적 구조를 제어하는 것이 중요하다. 본 명세서에 기재된 용어 "미시적 구조"란, 고분자 재료의 분자 구조, 결정 구조, 상 구조 등을 표시한다. 이러한 미시적 구조는, 나노미터 정도 내지 마이크로미터 정도 범위의 크기를 갖고 있다. 유기 박막 소자용의 고분 자 재료에 필요한 물성의 예로는, 캐리어 수송성, 비정질성 등을 들 수 있다. 상기 성질 중, 특히 캐리어 수송성은 전극 또는 반도체로서의 성능에 직접 영향을 주기 때문에, 매우 중요하고 필수적이다. 안정적인 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료는 전자공학 재료로서 바람직하게 사용될 수 있다.
고분자 재료에 캐리어 수송성이 부여되는 경우, 고분자 재료의 미시적 구조의 상태에 따라 캐리어 수송성의 정도가 다양할 수 있다. 이것을 설명하기 위해서, 2가지 상태 (제1 상태 및 제2 상태)를 갖는 고분자 재료가 고려된다. 이 고분자 재료는 제1 상태 및 제2 상태에서 상이한 미시적 구조를 갖는다. 이것은 고분자 재료의 캐리어 수송성 정도에 영향을 준다. 예를 들면, 제1 상태 (가교 상태)는 고분자가 서로 가교되고, 고분자 재료의 캐리어 수송성이 큰 상태이다. 제2 상태 (가교 분리 상태)는 고분자가 가교되지 않고, 캐리어 수송성이 작은 상태이다. 이 예에서는, 고분자 재료는 분자 수준에서 가교 또는 분리되고, 이에 따라 캐리어 수송성의 정도를 제어할 수 있다. 따라서, 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료의 미시적 구조를 자유롭게 제어하고 용이하게 취급할 수 있다면, 고분자 재료의 용도가 유용한 전자공학 재료로서도 확대될 수 있다. 상기 기재된 가교 상태-가교 분리 상태의 관계 이외에, 고분자 재료의 제1 상태-제2 상태 관계의 예로는 결정 상태-비정질 상태의 관계, 배향 상태-비배향 상태의 관계, 졸 상태-겔 상태의 관계 등을 들 수 있다. 고분자 재료의 미시적 구조가 서로 상이한 2가지 상태를 가질 수 있다는 것이 고분자 재료의 캐리어 수송성의 정도를 변화시키기 위한 필수적인 조건이다.
본 발명의 더 나은 이해를 촉진하기 위해서, 본 발명에서는 가교 상태 (제1 상태) - 가교 분리 상태 (제2 상태) 관계로 인해 캐리어 수송성의 정도가 상이한 고분자 재료의 예를 보다 구체적으로 설명할 것이다. 본 발명에 있어서, 가교 상태 (제1 상태) 및 가교 분리 상태 (제2 상태)는 한 상태로부터 다른 상태로 변화될 수 있고, 상기 변화가 가역적일 수도 있음에 주목한다. 본 명세서에 기재된 용어 "가교 상태"란, 화학 결합 상태, 즉 고분자의 측쇄 또는 말단이 서로 화학적으로 결합된 상태, 비공유성 화학 결합 상태, 1개 이상의 부위가 고분자 회합에 기여하는 상태 등을 의미한다. 본 명세서에 기재된 용어 "가교 분리 상태"란, 고분자의 측쇄 또는 말단 사이에 결합 또는 회합이 존재하지 않는 상태를 의미한다.
일반적으로, 고분자 재료는 결정 영역과 비정질(비결정) 영역을 갖고 있다. 도 1b는 고분자 재료의 결정 영역과 비정질 영역을 모식적으로 도시한 도면이다. 결정 영역이란, 고분자 재료에 포함되는 고분자 화합물의 분자쇄가 규칙적으로 배열된 영역 (예를 들면, 도 1b에서 A로 표시된 영역)이다. 비정질 영역이란, 고분자 화합물의 분자쇄가 랜덤하게 배열된 영역 (예를 들면, 도 1b에서 B로 표시된 영역)이다. 이 결정 영역 대 비정질 영역의 비율은 고분자 화합물의 분자량에 따라 다양해진다. 일반적으로, 고분자 화합물의 분자쇄의 길이가 보다 길어질수록 (즉, 분자량이 커질수록), 비정질 영역이 증가한다. 비정질 영역의 면적 증가는 고분자 재료의 결정성 (결정화도)의 저하를 의미한다. 따라서, 고분자 화합물의 분자량을 증가시킴으로써, 비정질성이 우수하고 투명성이 높은, 유기 박막 소자용으로 적합한 고분자 재료를 얻을 수 있다.
그러나, 고분자 화합물의 분자량이 증가하면, 상술한 바와 같이 기판 도포에 사용되는 고분자 용액의 점도가 증가하여, 이 때문에 박막 제조가 어려워진다.
따라서, 결정성을 낮게 유지하면서 고분자 용액의 점도가 조정되는 고분자 재료가 필요하다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서는, 예를 들면 가교 상태와 가교 분리 상태를 갖고, 열, 빛 등과 같은 외부 에너지에 의해 가교 상태 및 가교 분리 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로 변화할 수 있는 고분자 재료를 사용하는 것이 효과적이다. 이러한 고분자 재료는 가교가능한 관능기를 그 분자 구조 중에 포함하고, 가교가능한 관능기의 가교가능 부위는, 예를 들면, 열 또는 빛에 의존하여 가교될 수 있거나 (가교 상태) 가교되지 않을 수 있다 (가교 분리 상태). 상술한 바와 같이, 가교 상태와 가교 분리 상태 사이의 변화는 일방적 또는 가역적일 수 있다.
일례로서, 가교 상태로부터 가교 분리 상태로, 또는 가교 분리 상태로부터 가교 상태로 열에 의해 가역적으로 변화될 수 있는 재료, 즉 고분자 재료에 관해 하기에 설명할 것이다.
도 1c는 저온에서 가교 상태이고 (도 1c의 좌측), 고온에서 가교 분리 상태인 (도 1c의 우측) 고분자 화합물의 모식도이다. 도 1c의 모식도에서, 고분자 화합물의 분자쇄의 측쇄가 이들이 가교가능 부위인 것처럼 도시되어 있지만, 가교가능 부위는 분자쇄의 말단에 존재할 수도 있다. 이 고분자 화합물의 분자량은 저온에서는 고분자 화합물이 가교 상태이기 때문에 분자량이 크다. 이 고분자 화합물의 분자량은 고온에서는 고분자 화합물이 가교 분리 상태이기 때문에 분자량이 작 다. 따라서, 이러한 고분자 화합물을 포함하는 고분자 재료를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 경우, 그 고분자 용액을 냉각하면 그 점도가 증가하고, 반대로 고분자 용액을 가열하면 그 점도는 감소한다. 이 성질을 이용함으로써, 기판 상에 고분자 용액의 도포시에 고분자 용액을 가열하여 고분자 용액의 점도를 감소시켜, 수십 나노미터 스케일의, 결함없는 균일한 박막을 용이하게 제조하는 것이 가능하다. 또한, 고분자 용액을 기판에 도포한 후에, 고분자 용액이 도포된 기판의 온도를 강하함으로써, 고분자 화합물 중의 가교가능 관능기의 가교가능 부위가 다른 가교가능 부위와 결부되어, 고분자 화합물이 가교 상태가 되고, 이로써 고분자 화합물의 분자량이 증가한다. 이 방식에서는, 본 발명에 따라, 비정질성이 우수하고 균일하고 결함이 없는, 유기 박막 소자에 적합한 박막을 형성할 수 있다. 본 발명의 상기한 고분자 재료를 사용한 유기 박막 소자에서, 고분자 재료의 온도를 상승시킴으로써 유기 박막 소자에 포함된 고분자 재료를 가교 분리 상태가 되게 하여, 고분자의 분자량을 감소시키고, 이에 따라 고분자 재료가 쉽게 회수됨에 주목한다. 따라서, 본 발명의 고분자 재료는 재활용면에서도 적합한 재료라고 여겨진다.
다음으로, 본 발명의 고분자 재료에 관해서 상세하게 설명할 것이다. 이후 기재되는 고분자 재료 (고분자 화합물을 포함함)는 단순히 예시의 목적으로 제시되는 것으로, 달리 나타내지 않는 한, 어떠한 경우에도, 고분자 재료의 구조 (주쇄, 측쇄, 반복 단위 등), 분자량 등은 어떠한 특정한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 고분자 재료가 공중합체인 경우, 그 구조 (랜덤, 블럭, 그래프트 등), 분자량, 단량체의 중합 비율 등은 어떠한 특정한 예에 한정되지 않고, 고분자 재료가 고분자 블렌드인 경우에는, 단독중합체의 종류, 분자량, 혼합 비율 등이 특정한 예로 한정되지 않는다.
도 2a 및 2b는 가교가능한 관능기를 도입한 고분자 화합물의 예를 나타낸다.
도 2a는 가교가능한 관능기로서 이소프로필 아미드기 (3)이 도입된 하나의 고분자 화합물의 수소 결합에 의한 가교를 도시한 도면이다. 도 2a에서, 이소프로필 아미드기 (3)은 고분자 화합물의 주쇄 (2)에 직접 결합되어 있지만, 이소프로필 아미드기 (3)은 임의의 측쇄 또는 분자쇄의 말단에 결합될 수도 있다. 분자쇄 사이의 가교는 이소프로필 아미드기 (3)의 아미드기 부분 (4)와 또다른 아미드기 부분 (5)에 의해 형성된 수소 결합 (6)으로 달성될 수 있다.
도 2b는 가교가능한 관능기로서 이소프로필 아미드기 (7) 및 카르복실기 (8)이 각각 도입된 고분자 화합물의 수소 결합에 의한 가교를 도시한 도면이다. 도 2b에서, 이소프로필 아미드기 (7) 및 카르복실기 (8)은 고분자 화합물의 상응하는 주쇄 (2)에 직접 결합되어 있지만, 각각의 이소프로필 아미드기 (7) 및 카르복실기 (8)은 임의의 측쇄 또는 분자쇄의 말단에 결합될 수도 있다. 분자쇄 사이의 가교는 이소프로필 아미드기 (7)의 아미드기 부분 (9) 및 카르복실기 (8)에 의해 형성된 수소 결합 (10)에 의해 달성될 수 있다. 도 2b에 도시하지는 않지만, 이소프로필 아미드기 (7)의 아미드기 부분 (9)는 또다른 이소프로필 아미드기의 아미드기 부분과 가교를 형성할 수 있거나, 2개의 카르복실기가 이들의 사이에서 가교를 형성할 수도 있다.
상기한 예에서, 분자쇄 사이의 가교를 형성하는 결합으로서 수소 결합이 이용된다. 이러한 수소 결합을 이용하여 가교를 형성할 수 있는 관능기의 예로서는, 상기한 아미드기, 카르복실기 이외에도, 히드록실기, 아미노기, 할로겐-함유기 (요오드, 브롬, 염소 및 불소), 염기-함유기 (아데닌-시토신 및 구아닌-티민) 등을 들 수 있다. 이러한 관능기는 가열 또는 냉각에 의해 고분자 재료를 가교 상태로 할 수 있고, 또한 냉각 또는 가열에 의해 고분자 재료를 가역적으로 가교 분리 상태로 할 수도 있다. 본 발명의 고분자 재료는 외부 에너지에 의존하여 가교 상태와 가교 분리 상태 사이가 단지 가역적으로 변화되도록 요구되기 때문에, 외부 에너지가 열 이외의 임의의 에너지 예를 들면, 빛일 수도 있다. 빛에 의존하여 가교되거나 (가교 상태) 가교되지 않는 (가교 분리 상태) 관능기 (광가교성 관능기)의 예로서는, 안트라센, 페난트렌, 테트라센 및 펜타센 등의 방향족 다관능성 화합물 또는 그의 착화합물 또는 그의 유도체-함유기를 들 수 있다. 또한, 상기한 광가교성 관능기는 고분자 재료를 빛에 의해 가교 상태가 되게 할 수 있거나, 고분자를 열에 의해 가교 분리 상태가 되게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라서, 복수종의 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 이용하는 것도 가능하지만, 1종 이상의 관능기가 요구될 수도 있다.
또한, 본 발명의 고분자 재료에 포함되는 1종 고분자 화합물이 존재할 수 있거나, 본 발명의 고분자 재료에 함께 혼합된 복수종의 고분자 화합물이 존재할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 경우에서, 수소 결합은 그의 온도가 약 65 ℃ 이상 에 도달하면 분리된다. 따라서, 기판 상에 고분자 용액을 도포하는 경우, 고분자 용액의 온도는 상기 가교 분리가 발생하는 온도 이상으로 유지되어야 한다. 이러한 온도를 유지함으로써, 고분자 용액은 스핀 코팅법, 잉크젯법 등을 이용하여 쉽게 기판 상에 도포될 수 있다.
비점이 너무 낮은 용매는 고분자 용액의 제조에 바람직하지 않다. 이것은 용매의 비점이 낮으면, 고분자 사이의 가교가 분리되기 전에 용매가 증발되기 때문이다. 상기한 바와 같이, 수소 결합을 가교에 이용하는 경우, 용매의 비점은 약 65 ℃ 이상, 바람직하게는 약 80 ℃ 이상일 수 있다. 이러한 용매의 예로서는, 클로로포름, 디옥산, NMP (n-메틸피롤리돈), γ-부티로락톤, 크실렌, 톨루엔 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
전술의 1종 이상의 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 유기 박막 소자용 재료로서 이용하기 위해서는, 그 고분자 화합물에 캐리어 수송성 (발광성 또는 전하 수송성)을 부여할 필요가 있다. 일반적으로, 발광성 또는 전하 수송성이 부여된 고분자 화합물에는 다음 2종이 있다.
제1 형은 팬던트형 고분자 화합물이다. 이 팬던트형 고분자 화합물에 관해서는 도 3을 참조하여 이하에 설명할 것이다.
도 3은 가교가능한 관능기 및 팬던트로서 도입된 발광제 또는 전하 수송제를 각각 갖는 고분자 화합물 (11) 및 (12)를 도시한 도면이다. 도 3에서, 참조 번호 (13) 및 (14)는 가교가능한 관능기를 나타내고, 팬던트 부위 Y는 발광제, 도핑제, 전하 수송제 (전자 수송제 또는 정공 수송제) 등을 나타낸다.
발광제 또는 도핑제의 예로서는, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 테트라센, 플오레세인, 페릴렌, 프탈로페릴렌, 나프탈로페리렌, 페리논, 프탈로페리논, 나프탈로페리논, 디페닐부타디엔, 테트라페닐부타디엔, 쿠마린, 퀴놀린 금속착체류, 이민, 디페닐안트라센, 디아미노카르바졸, 퀴나크리돈, 루브렌, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
정공 수송제의 예로서는, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 옥사디아졸, 트리아졸, 이미다졸, 테트라히드로이미다졸, 옥사졸, 스틸벤, 부타디엔, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
전자 수송제의 예로서는, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄 , 디페노퀴논 , 티오피란디옥시드, 옥사디아졸, 티아디아졸, 테트라졸, 페릴렌테트라카르복실산, 안트라퀴노디메탄, 안트론, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
제2 형은 π-공액계 고분자 화합물이다. 이 π-공액계 고분자 화합물에 관해서 도 4를 참조하여 이하에 설명할 것이다.
도 4는 가교가능한 관능기 (15) 및 (16)을 각각 갖고, 주쇄가 π-공액 구조인 고분자 화합물 (17) 및 (18)을 도시한 도면이다. 고분자 화합물 (17) 및 (18)의 주쇄 각각에 π-공액 구조를 도입함으로써, 고분자 화합물 (17) 및 (18)에 발광성 또는 전하 수송성을 부여한다.
π-공액 구조를 갖는 고분자 화합물의 예로서는, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리티 오펜, 폴리플루오렌, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
(합성 순서)
다음에, 본 발명의 고분자 재료에 포함되는 고분자 화합물의 합성 순서를 기재할 것이다. 여기서, 전하 수송제인 트리페닐아민을 팬던트로서 도입한 고분자 화합물의 합성 순서를 일례로서 설명할 것이다.
(순서 1): 트리페닐아민 유도체로서의 트리페닐아민 메틸 알코올 및 아크릴산클로라이드를 벤젠에 용해시키고, 다음에 생성된 벤젠 용액을 0 ℃에서 5 시간 교반하여 트리페닐아민 메틸 알코올과 아크릴산클로라이드를 반응시킨다. 반응 종료후에, 벤젠 용액을 감압하에 증발시켜, 트리페닐아민 메틸 아크릴레이트 단량체를 조결정으로서 얻는다. 다음에, 이 조결정을 벤젠으로 재결정함으로써 정제한다. 트리페닐아민 메틸 알코올과 아크릴산클로라이드의 반응식을 하기 반응식 1에 표시한다.
Figure 112004021482061-pct00001
(순서 2): 순서 1에서 얻어진 트리페닐아민 메틸 아크릴레이트 단량체와 N-이소프로필 아크릴 아미드 단량체를 디옥산에 용해시켜, 생성된 디옥산 용액에 소량의 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN)을 중합 개시제로서 첨가한다. 디옥산 용액을 온도 60 ℃에서 유지하고 12 시간동안 교반하면서 라디칼 중합을 행한다. 중합 종료 후, 디옥산 용액을 빈용매인 에테르 중에 적하하여, 생성된 중합체를 용매 중에 침전시킨다. 또한, 침전된 생성 중합체를 회수한 후, 침전된 생성 중합체 중에 존재하는 미반응의 단량체 또는 저분자량의 중합체를 제거하기 위해, 이 생성 중합체를 양용매인 메탄올 중에 용해시키고, 에테르를 빈용매로서 사용하여 추가 정제를 행한다. 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 측정에 의해 측정된, 이러한 방식으로 얻어진 고분자 화합물의 분자량 (Mw)은 Mw=50,000 (폴리스티렌에 대해 환산)이다.
트리페닐아민 메틸 아크릴레이트 단량체와 N-이소프로필 아크릴 아미드 단량 체의 라디칼 중합의 반응식을 반응식 2에 도시한다.
Figure 112004021482061-pct00002
다음에, 본 발명에 따른 유기 박막 소자의 제조 방법에 관해서 설명할 것이다.
도 5는 본 발명의 고분자 재료를 이용한 유기 박막 소자의 구조를 도시한 개략도이다. 도 5의 유기 박막 소자는 하기 (1) 내지 (5)의 단계에 따라 제조할 수 있다.
(1) 본 발명의 고분자 재료를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 단계;
(2) 단계 (1)에서 제조된 고분자 용액에 제공되는 외부 에너지 (열, 빛 등)을 조정하여, 용액 중의 고분자 재료를 가교 분리 상태로 하는 단계;
(3) 가교 분리 상태인 고분자 재료의 용액을 기판에 도포하는 단계;
(4) 고분자 용액이 도포된 기판을 소성하여 유기 박막을 형성하는 단계;
(5) 외부 에너지를 조절하여 유기 박막에 포함되는 고분자 재료의 상태를 가교 분리 상태로부터 가교 상태로 변화시키는 단계.
다음으로, 본 발명에 따른 유기 박막 소자, 전자 디바이스 및 배선에 관해서 하기 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명할 것이다.
(실시예 1)
본 실시예에서, 가교가능한 관능기를 갖고, 발광제 또는 전하 수송제를 팬던트로 도입한 고분자 화합물을 포함하는 고분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자를 제조했다. 구체적으로는, 가교가능한 관능기를 갖고 발광제를 팬던트로서 도입한 고분자 화합물의 박막 (발광층), 및 가교가능한 관능기를 갖고 정공 수송제를 팬던트로서 도입한 고분자 화합물의 박막 (정공 수송층)이 투명한 2매의 전극(양극 및 음극) 사이에 협지한 2층 구조의 유기 박막 소자를 제조했다. 그 제조 순서를 하기에 설명할 것이다.
(순서 1): 정공 수송층 (주입층)을 형성하기 위해서, 인듐주석산화물 (ITO)이 패터닝되어 있는 유리 기판에 도 6a에 나타낸 가교가능한 관능기를 갖고 트리페닐아민 유도체 (19)를 팬던트로 도입한 고분자 화합물 (20)의 크실렌 용액을 스핀 코팅법을 사용하여 약 50 ℃의 온도 조건으로 도포하였다. 여기서, 온도를 약 50 ℃로 한 것은 약 50 ℃ 미만의 온도에서는 고분자 용액의 점도가 크고, 따라서 스핀 코팅법에 의한 도포를 수행할 수 없기 때문이다. 그 다음, 고분자 용액을 도포한 기판을 진공에서 약 200 ℃로 약 1 시간 동안 소성하여, 크실렌을 증발시켰다. 이 때 기판상에 형성된 정공 수송층의 막 두께는 약 100 nm였다.
(순서 2): 다음에, 발광층을 형성하기 위해서, 도 6b에 나타낸 가교가능한 관능기를 가지고 녹색 발광 재료인 알루미늄-퀴놀린 착체 (Alq3) (21)을 팬던트로 도입한 고분자 화합물 (22)의 크실렌 용액을 스핀 코팅법을 사용하여 약 60 ℃의 온도 조건하에 도포하였다. 여기서, 온도를 약 60 ℃로 한 것은, 약 60 ℃ 미만의 온도에서는 고분자 용액의 점도가 크고, 따라서 스핀 코팅법에 의한 도포를 수행할 수 없기 때문이다. 그 다음, 고분자 용액을 도포한 기판을 진공에서 약 200 ℃로 약 1 시간 동안 소성하여, 크실렌을 증발시켰다. 이 때 기판상에 형성한 발광층의 막 두께는 약 50 nm였다.
순서 1 및 순서 2에 따라 제조된 2층 구조의 유기 박막 소자에, 소정의 전압을 인가하여 발광 시험을 수행하였다. 그 결과, 초기 휘도로서 약 1000 cd/㎡의 휘도가 달성되었다. 또한 유기 박막 소자에의 소정의 전압의 인가를 연속적으로 수행하였다. 휘도가 반감하는데에 약 2000 시간 이상이 걸렸다. 이와 같이 실시예 1에 따른 유기 박막 소자에서, 수득한 발광은 장기간 동안 안정할 수 있다.
(비교예 1)
실시예 1의 비교예로서, 가교가능한 관능기가 없고, 발광제 또는 전하 수송제를 팬던트로 도입한 고분자 화합물로 이루어지는 고분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자를 제조하고, 제조된 유기 박막 소자 상에서 발광 시험을 수행하였다. 비교예 1에서, 고분자 화합물이 가교가능한 관능기를 갖고 있지 않은 것, 및 스핀 코팅을 실온으로 행한 것 이외에는, 유기 박막 소자의 제조 조건, 제조 순서, 및 발광 시험 조건은 실시예 1과 동일하다. 비교예 1에서 사용한 고분자 화합물로서, 도 6c는 정공 수송제로서 트리페닐아민유도체 (23)을 팬던트로 도입하고 있지만 가교가능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물 (24)를 나타내며, 또한 도 6d는 발광제로서 Alq3 (25)를 팬던트로 도입하고 있지만 가교가능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물 (26)을 나타낸다.
실시예 1과 유사하게, 발광 시험을 수행하여, 초기 휘도로서 800 cd/㎡의 휘도를 달성하였다. 또한 유기 박막 소자에의 소정의 전압의 인가를 연속적으로 수행하였다. 휘도가 반감하는데에 1200 시간이 걸렸다.
실시예 1 및 비교예 1의 결과로부터, 발광제 또는 전하 수송제를 팬던트로 도입한 고분자 화합물에 있어서 분자가 서로 가교되면, 중합체 화합물을 포함하는 고분자 재료는 안정한 비정질 상태를 유지할 수 있기 때문에, 고휘도 및 고수명의 유기 박막 소자를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 가교가능한 관능기를 가지고, 주쇄가 π-공액 구조를 갖는 고분자 화합물을 포함하는 고분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자를 제조하였다. 구체적으로는, 한편이 투명한 2매의 전극 (양극 및 음극) 사이에 발광성을 부여하는 π-공액 구조를 주쇄에 지니고 또한 가교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 박막 (발광층)과, 정공 수송성을 부여하는 π-공액 구조를 주쇄에 지니고 또한 가 교가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 박막 (정공 수송층)을 협지한 2층 구조의 유기 박막 소자를 제조하였다. 그 제조 순서를 하기 기술할 것이다.
(순서 1): 정공 수송층 (주입층)을 형성하기 위해서, ITO가 패터닝되어 있는 유리 기판에, 도 7a에 나타낸 폴리티오펜을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기 (27)을 갖는 고분자 화합물 (28)의 크실렌 용액을, 스핀 코팅법을 사용하여 약 50 ℃의 온도 조건하에 도포하였다. 여기서, 온도를 약 50 ℃로 한 것은, 약 50 ℃ 미만의 온도에서는 고분자 용액의 점도가 크고, 따라서 스핀 코팅법에 의한 도포를 할 수 없기 때문이다. 그 다음, 고분자 용액을 도포한 기판을 진공에서 약 200 ℃로 약 1 시간 동안 소성하여, 크실렌을 증발시켰다. 이 때 기판상에 형성한 정공 수송층의 막 두께는 약 100 nm이었다.
(순서 2): 다음에, 발광층을 형성하기 위해서, 도 7b에 나타낸 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기 (29)를 갖는 고분자 화합물 (30)의 크실렌 용액을 스핀 코팅법을 사용하여 약 60 ℃의 온도 조건하에 기판에 도포하였다. 여기서, 온도를 약 60 ℃로 한 것은, 약 60 ℃ 미만의 온도에서는 고분자 용액의 점도가 크고, 따라서 스핀 코팅법에 의한 도포를 할 수 없기 때문이다. 그 다음, 고분자 용액을 도포한 기판을 진공하에 약 200 ℃로 약 1 시간 동안 소성하여, 크실렌을 증발시켰다. 이 경우에서, 기판상에 형성한 발광층의 막 두께는 50 nm였다.
순서 1 및 순서 2에 따라 제조된 2층 구조의 유기 박막 소자에, 소정의 전압을 인가하여 발광 시험을 수행하였다. 그 결과, 초기 휘도로서 약 700 cd/㎡의 휘도가 달성되었다. 또한 유기 박막 소자에의 소정의 전압의 인가를 연속적으로 수 행하였다. 휘도가 반감하는 데 약 2000 시간 이상이 걸렸다. 이와 같이 실시예 2에 따른 유기 박막 소자에서, 수득된 발광은 장기간 동안 안정할 수 있다.
(비교예 2)
실시예 2의 비교예로서, 가교가능한 관능기가 없고, 주쇄가 π-공액 구조를 갖는 고분자 화합물로 이루어지는 고분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자를 제조하여, 제조된 유기 박막 소자 상에서 발광 시험을 수행하였다. 비교예 2에서, 고분자 화합물이 가교가능한 관능기를 갖고 있지 않은 것, 및 스핀 코팅을 실온으로 행한 것 이외에는, 유기 박막 소자의 제조 조건, 제조 순서, 및 발광 시험 조건은 실시예 2와 동일하다. 또한, 비교예 2에서 사용된 고분자 화합물로서, 도 7c에 정공 수송성을 부여하는 폴리티오펜을 주쇄로 하고, 가교가능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물 (31)을 나타내며, 또한 도 7d에 발광성을 부여하는 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고, 가교가능한 관능기를 갖지 않는 고분자 화합물 (32)를 나타낸다.
실시예 2와 유사하게, 발광 시험을 수행하여 초기 휘도로서 300 cd/㎡의 휘도를 달성하였다. 또한 유기 박막 소자에 소정의 전압의 인가를 연속적으로 수행하였다. 휘도가 반감하는데 1400 시간이 걸렸다.
실시예 2 및 비교예 2의 결과로부터, 발광성 또는 전하 수송성을 부여하는 π-공액 구조를 갖는 고분자 화합물에 있어서 분자가 서로 가교되면, 고분자 화합물를 포함하는 고분자 재료는 안정한 비정질 상태를 유지할 수 있기 때문에 고휘도 및 고수명의 유기 박막 소자를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
실시예 2에서 사용된 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고, 가교가능한 관능기 (29)를 갖는 고분자 화합물 (30)은 도 7b에 도시한 바와 같이 측쇄에서 가교될 수 있다. 그러나, 본 발명의 중합체 화합물은 이러한 구조에 한정되지 않고, 도 7e에 나타낸 고분자 화합물 (33)의 경우와 같이, 가교가능한 관능기 (34)를 고분자쇄의 말단에 가질 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료의 응용에 관해서, 유기 박막 소자를 예를 사용하여 기술하였다. 그러나, 본 발명은 유기 박막 소자 외에, 예를 들어 유기 TFT 소자, 유기 태양 전지, 스위칭 소자, 정류 소자등의 전자 디바이스 소자, 및 배선에도 적용하는 것이 가능하다.
다음에, 전자 디바이스 소자의 예로서, 유기 TFT 소자 및 배선을 하기 실시예에 기술할 것이다.
(실시예 3)
도 8은 본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 이용한 유기 TFT 소자의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 8에 나타낸 유기 TFT 소자에 있어서, 도 7b에 나타낸 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기 (29)를 갖는 고분자 화합물 (30)을 전극 재료로서 사용하였다. 고온 처리에 의해 플루오렌은 배향성을 발현하였다. 그 결과 플루오렌을 통한 캐리어의 흐름을 쉽게 하여 고분자 화합물 (30)의 도전성이 증가된다. 또한, 이 전극 재료로서 사용되는 고분자 화합물 (30)에서, 가교가능한 관능기 (29)가 수소 결합에 의해 가교를 형성한다. 수소 결합이 가장 효과적인 방법으로 고분자 화합물 (30)에 도입되어 있고, 분자 사이의 가교에 의해 플루오렌의 배향성을 장기에 걸쳐 유지할 수가 있어, 전극의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 도 7a에 나타낸 폴리티오펜을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기 (27)을 갖는 고분자 화합물 (28)을 유기 반도체층으로서 이용하였다. 이 유기 반도체층은 러빙 처리에 의해 배향성을 발현하였다. 그 다음, 유기 반도체층에 포함되는 고분자 화합물 (28)의 가교가능한 관능기 (27)을 수소 결합에 의해 가교시키면, 유기 반도체층의 배향성이 고정되어, 안정한 유기 반도체층을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 유기 TFT 소자 어레이의 소자 각각의 구조에 있어서, 게이트를 유기 TFT 소자 어레이의 하부에 위치시킨다는데 주목한다. 유기 TFT 소자 어레이의 주사선 및 신호선을 게이트 배선 공정 및 소스-드레인 배선 공정으로 각각 형성하였다. 본 실시예에서, 고분자에 도핑제를 첨가하여 고분자의 도전성을 증가시켰다. 도핑제의 종류로서는, 후술하는 방법에서 사용하는 폴리스티렌술폰산염 (PSS) 외에, 도너도핑제로서, 알칼리 금속 (예를 들어, Li, Na, K, Cs 등), 알칼리 암모늄 이온 (예를 들어, 테트라에틸암모늄, 테트라부틸암모늄 등) 등, 억셉터 도핑제로서, 할로겐류 (예를 들어, Br2, I2, Cl2 등), 루이스산 (예를 들어, BF2, PF5, AsF5, BF4, PF6, AsF6 등), 양성자산 (예를 들어, HNO3, H2SO4, HF, HCl 등), 전이 금속 할라이드 (예를 들어, FeCl3, MoCl5, WCl5, SnCl4, MoF5, RuF5 등) 등, 및 다른 유형의 도핑제로서 사용되는 포르피린류, 아미노산류, 계면활성제, 예컨대 알킬술폰산염 등이 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 도핑제로 한정되지 않는다.
본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 이용한 유기 TFT 소자의 제조 방법을 도 8을 참고하여 하기 상세히 설명할 것이다.
(단계 1): PSS가 도핑제로서 첨가되고, 도 7b에 나타낸 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기 (29)를 갖는 고분자 화합물 (30)의 크실렌 용액을 약 60 ℃로 잉크젯법에 의해 유리 기판 (35)상에 분무-도포하였다. 잉크젯법에 의한 분무-도포는 약 60 ℃ 이상의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 약 60 ℃ 미만의 온도에서의 수행은 고분자 용액의 점도가 크고, 잉크젯법에 의한 도포가 곤란하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 그 다음, 고분자 용액이 도포된 유리 기판 (35)를 진공에서 약 280 ℃의 온도 조건하에 약 1 시간 동안 소성하여 크실렌을 증발시키고, 게이트 전극 (36)을 형성하였다. 이 때 형성된 게이트 전극 (36)에 포함된 고분자 화합물 (30)은 소성하는 동안 고온 처리에 의해 배향성을 발현하였다.
(단계 2): 게이트 전극 (36)이 형성된 유리 기판 (35)상에 폴리이미드 (PI)의 γ-부티로락톤 용액을 실온에서 스핀 코팅법을 사용하여 도포하였다. 그 다음, 용액을 도포한 유리 기판 (35)를 약 180 ℃로 약 1 시간 동안 소성하여 용매를 증발시키고, 게이트 절연막 (37)을 형성하였다. 이 때 게이트 절연막의 막 두께는 약 50 nm였다. 또한, 후에 형성될 유기 반도체층의 배향성을 증가시키기 위해, 상기 게이트 절연막 (37)의 표면에 러빙 처리를 수행하였다.
(단계 3): 게이트 절연막 (37)이 게이트 전극 (36)과 중첩하지 않는 영역에 인듐 주석 산화물 (ITO) 박막 (38)을 형성한 후, PSS가 도핑제로서 첨가되고, 도 7b에 나타낸 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기 (29)를 갖는 고분 자 화합물 (30)의 크실렌 용액을 약 60 ℃로 잉크젯법에 의해 유리 기판 (35)상에 분무-도포하였다. 잉크젯법에 의한 분무-도포는 상기 단계 1과 유사하게 약 60 ℃ 이상의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 그 다음, 고분자 용액이 도포된 유리 기판 (35)를 진공에서 약 280 ℃의 온도 조건하에 약 1 시간 동안 소성하여 크실렌을 증발시키고, 소스-드레인 전극 (39)를 형성하였다. 이 때, 형성된 소스-드레인 전극 (39)에 포함된 고분자 화합물 (30)은 소성하는 동안 고온 처리에 의해 배향성을 발현하였다.
(단계 4): 소스-드레인 전극 (39)가 형성된 유리 기판 (35)상에, 도 7a에 나타낸 폴리티오펜을 주쇄로 하고, 가교가능한 관능기 (27)을 갖는 고분자 화합물 (28)의 크실렌 용액을 약 50 ℃에서 스핀 코팅법을 사용하여 도포하였다. 스핀 코팅법에 의한 도포는 약 50 ℃ 이상의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 약 50 ℃ 미만의 온도에서 수행은 고분자 용액의 점도가 크고, 따라서 스핀 코팅법에 의한 도포가 곤란하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 그 다음, 고분자 용액이 도포된 유리 기판 (35)를 진공에서 약 200 ℃의 온도 조건으로 약 1 시간 동안 소성하여 크실렌을 증발시키고, 유기 반도체층 (40)을 형성하였다. 이 때 유기 반도체층 (40)의 막 두께는 약 100 nm였다.
상기 단계 1 내지 4에 따라 제조된 유기 TFT 소자에 있어서, 전극 재료의 막 저항율을 측정하여, 약 40 μΩ/cm의 측정치를 얻었다. 이 측정치는 종래부터 전극 재료로서 사용되고 있는 몰리브덴-탄탈 합금 (Mo-Ta)과 실질적으로 동등한 수준이었다. 캐리어 수송성을 표시하는 유기 반도체층의 캐리어 이동도는 1 ㎠/Vs였 다. 이 값은 종래부터 유기 반도체층을 위한 재료로서 사용되고 있는 비정질 실리콘과 동등한 수준이었다.
상기 기술한 것과 같이, 본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 이용한 유기 TFT 소자에서는, 고분자 재료가 수소 결합으로 가교가능한 관능기를 갖고 있고, 이 수소 결합이 가장 효과적으로 고분자 화합물에 도입되어 있다. 따라서, 종래의 비정질 실리콘을 이용한 TFT 소자와 동등 수준의 성능을 갖는 소자를 제조하는 것이 가능하였다.
또한, 러빙 처리를 실시한 게이트 절연층 상에 유기 반도체층을 형성하고, 반도체층에 포함된 고분자 재료를 수소 결합에 의해서 가교하여 배향성을 고정시키면 캐리어 이동도가 비약적으로 향상되기 때문에 바람직하다는데 주목한다.
(실시예 4)
도 9a는 본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 이용하는 분자 단일전자 트랜지스터 (MOSES) (43)의 배선을 표시하는 모식도이다. 도 9b는 도 9a에 표시하는 MOSES (43)을 S 방향에서 보았을 때, 소스 분자 (44)의 측면을 표시하는 모식도이다.
본 실시예에서, 본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 이용하는 MOSES (43)의 배선의 설계에 있어서, 고분자 재료의 수소 결합의 효과를 시뮬레이션하였다. 종래의 트랜지스터가 MOSES (43)으로서 사용되었다 ("공업재료" 2002년 6월호, Vol.50, pp 22 내지 250 참조). 도 9a에서 보여진 바와 같이, MOSES (43)에서 소스 분자 (44)는 주사선 (41)에 접속되고, 게이트 분자 (45)는 신호선 (42) 에 접속되어 있다. 주사선 (41) 및 신호선 (42)의 재료는 도 7b에 나타낸 폴리옥틸플루오렌을 주쇄로 하고 가교가능한 관능기 (29)를 갖는 고분자 화합물 (30)이다.
본 실시예의 MOSES (43)에서, 소스 분자 (44) 및 게이트 분자 (45)에 수소 결합 잔기 (47)가 각각 2개씩 부착되어 있다. 드레인 분자 (46)에 수소 결합 잔기가 부착되거나 부착되지 않을 수 있다. 또한, 각 배선 부분과 트랜지스터 부분 (소스 분자 (44) 및 게이트 분자 (45)) 사이에 π 전자운의 중첩 (π-π 상호 작용) (48)이 존재하9여, 이에 따라 캐리어가 각 배선으로부터 트랜지스터에 흐른다. 본 실시예에서, MOSES (43)의 수소 결합 잔기 (47)이 주사선 (41) 및 신호선 (42)에 포함된 고분자 재료의 가교가능한 관능기에 수소 결합을 생성하여, π-π 상호 작용 (48)이 안정적으로 되고, 이에 따라 각 배선으로부터 MOSES (43)으로의 캐리어 주입이 효과적으로 발생하였다.
비교를 위해, 소스 분자 및 게이트 분자에 수소 결합 잔기를 부착하고 있지 않은 MOSES (도시하지 않음)에 관해서 유사한 시뮬레이션을 수행하였다. 수소 결합 잔기를 갖지 않는 MOSES는 주사선 및 신호선과 수소 결합을 형성할 수 없기 때문에, π-π 상호 작용은 불안정하게 되어, 각 배선으로부터 MOSES로의 캐리어 주입 효율이 저하되었다.
상기 기술한 수소 결합에 의한 가교는, 약 80 ℃ 이상으로 고분자 재료의 온도를 높여 가교 분리 상태로 만들 수 있다. 이러한 경우 상기 성질을 이용하여, MOSES를 본 발명의 고분자 재료를 이용한 배선과 함께 액정 표시 소자에 이용하는 경우, 액정 재료의 열화를 방지할 수가 있다. 액정 표시 소자는 고온에서 전압을 액정에 인가하면 액정 재료의 열화가 진행하여, 액정 표시 소자의 수명을 대폭 단축하여 버리는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 고분자 재료를 포함하는 배선을 이용하는 경우에 있어서, 약 80 ℃의 온도로 고분자 재료의 온도를 상승시키면 배선과 MOSES와의 사이의 수소 결합이 가교 분리 상태를 만들기 때문에, 각 배선으로부터 MOSES로의 캐리어 흐름이 저하되며, 그 결과 액정 재료에의 전압 인가를 억제할 수 있다. 이와 같이 하여, 액정 재료의 열화가 방지된다.
상기 기술한 바와 같이, 수소 결합에 의한 가교 및 가교 분리 상태를 이용하여 각 배선과 트랜지스터와의 사이의 결합을 가역적으로 조작 가능하게 하는 것은, 전자 디바이스 소자 (특히, 액정 표시 소자)의 용도에 있어서 매우 유효하다.
본 발명의 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료에는, 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이한 제1 상태 또는 제2 상태가 있다. 제1 상태 및 제2 상태에 있어서 미시적 구조는 서로 상이하며, 제1 상태 및 제2 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 변화가 가능하다. 이러한 특징은 제조 조건이나 가공 조건 등, 그 때의 조건에 따라 고분자 재료의 보다 바람직한 물성을 표시하는 상태를 선택하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 고분자 재료는 취급이 용이하고, 본 발명의 고분자 재료를 이용한 제품은 종래의 제품과 비교하여 고품질이 될 수 있다. 또한, 본 발명의 고분자 재료의 제1 상태와 제2 상태의 사이에 변화가 가역적인 경우는, 고분자 재료가 재활용에 적합하게 되는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 고분자 재료를 이용하는 경우에 있어서, 종래 저분자 재료에서 보였던 쉽게 결정화되는 문제가 발생하지 않고, 우수하게 비정질성이고 고품질인 박막을 얻을 수 있다. 이러한 박막은 투명성이 높기 때문에, 발광 소자로서 장시간 사용할 수가 있다. 따라서, 본 발명의 고분자 재료는 유기 박막 소자의 재료로서 적합하다.
또한, 본 발명의 고분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자를 제조하는 방법에 있어서, 본 발명의 고분자 재료는 외부 에너지 (열, 빛 등)에 의해서 고분자쇄를 가교 상태 또는 가교 분리 상태로 만들 수 있기 때문에, 막의 제조시에 가교가능한 관능기의 가교가능 부위를 가교 분리 상태로 만들 수 있는 외부 에너지를 적절히 조정하는 것으로 고분자 용액의 점도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 스핀 코팅법 또는 잉크젯법과 같은 범용의 방법을 사용하여 두께가 균일하고 결함이 없는 수십 나노미터 스케일의 박막을 안정적으로 형성할 수가 있다.
또한, 본 발명의 고분자 재료를 이용한 전자 디바이스 소자에서, 고분자 재료가 수소 결합에 의해서 가교가능한 관능기를 갖고 있고, 이 수소 결합은 고분자 재료에 포함된 고분자 화합물에 가장 효과적으로 도입된다. 따라서, 종래의 비정질 실리콘을 이용한 TFT 소자와 유사한 수준의 성능을 갖는 소자를 제조하는 것이 가능해진다. 전자 디바이스 소자로서, 특히 유기 TFT 소자를 제조하는 경우에 있어서는, 러빙 처리를 실시한 게이트 절연층 상에 유기 반도체층을 형성하는 것이, 반도체층에 포함된 고분자 재료를 수소 결합에 의해서 가교 상태로 만들어 고분자 재료의 배향성을 고정하면, 캐리어 이동도가 비약적으로 향상되므로 보다 효과적이 다.
또한, 본 발명의 고분자 재료를 이용한 배선에 있어서, 고분자 재료가 저온에서는 가교 상태가 되고, 고온에서는 가교 분리 상태가 될 수 있기 때문에, 이러한 성질을 이용하여 액정 표시 소자에서 배선으로 사용한 경우, 고온에서 전압 인가에 의해 문제가 되는 액정 재료의 열화를 방지할 수가 있다. 이와 같이, 수소 결합을 이용하여 배선과 액정 표시 소자와의 사이의 결합을 가역적으로 조작할 수 있다는 것은 전자 디바이스 (특히, 액정 표시 소자)에 있어서 매우 유효하다.

Claims (22)

  1. 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 폴리옥틸플루오렌으로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및
    상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기
    를 포함하고,
    여기서, 상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기이고,
    고분자 재료가 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이한 제1 상태와 제2 상태를 갖고, 여기서 상기 제1 상태의 미시적 구조와 상기 제2 상태의 미시적 구조가 서로 상이하며, 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 가역적 변화가 열 또는 빛에 따라 가능하고,
    상기 제1 상태에서 상기 가교가능한 관능기가 가교 분리 상태이고, 제2 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태인 것인, 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료.
  2. 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및
    상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기
    를 포함하고,
    여기서, 상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기; 카르복실기; 히드록실기; 아미노기; 할로겐-함유기; 염기-함유기; 또는 방향족 다관능성 화합물, 그의 착화합물 또는 그의 유도체를 함유하는 기이고,
    고분자 재료가 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태 및 가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태를 가지고 있고, 여기서 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이하고,
    가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태와, 가교 반응이 고분자 사이에서 발생하지 않는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태가 서로 상이하고,
    가교 반응이 고분자 사이에서 발생하는 상태 및 가교 반응이 고분자 사이에서 발생하지 않는 상태 중 한 상태가 열 또는 빛에 따라 수소 결합을 통해 가교 구조를 형성함으로써 다른 상태로 변화될 수 있으며,
    가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태에서 가교가능한 관능기는 가교 분리 상태에 있고, 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태에 있으며,
    π-공액 고분자 화합물은 1종 이상의 가교가능한 관능기를 갖는 것인 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료.
  3. 삭제
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  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1종 이상의 고분자 화합물을 포함하는 고분자 재료.
  10. 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 포함하며,
    여기서, 상기 고분자 재료는 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 폴리옥틸플루오렌으로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및 상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기를 포함하고,
    상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기이고,
    상기 고분자 재료는 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이한 제1 상태와 제2 상태를 갖고, 여기서 상기 제1 상태의 미시적 구조와 상기 제2 상태의 미시적 구조가 서로 상이하며, 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 가역적 변화가 열 또는 빛에 따라 가능하고,
    상기 제1 상태에서 상기 가교가능한 관능기가 가교 분리 상태이고, 제2 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태인 것인, 유기 박막 소자.
  11. 제1항 또는 제2항의 고분자 재료를 용매에 용해시켜 용액을 제조하는 단계;
    외부 에너지를 조절하여 상기 용액 중의 상기 고분자 재료를 가교 분리 상태로 하는 단계;
    가교 분리 상태의 상기 고분자 재료를 포함한 상기 용액을 기판에 도포하는 단계;
    상기 용액이 도포된 기판을 소성하여 유기 박막을 형성하는 단계;
    외부 에너지를 조절하여 상기 유기 박막에 포함되는 상기 고분자 재료를 가교 분리 상태로부터 가교 상태로 변화시키는 단계
    를 포함하는, 제1항 또는 제2항에 기재된 고분자 재료를 이용하여 유기 박막 소자를 제조하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가교 상태 및 상기 가교 분리 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 변화가 가역적인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 외부 에너지가 열 또는 빛인 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 가교가능한 관능기가 아미드기; 카르복실기; 히드록실기; 아미노기; 할로겐-함유기; 염기-함유기; 또는 방향족 다관능성 화합물, 그의 착화합물 또는 그의 유도체를 함유하는 기인 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 캐리어 수송성이 상기 고분자 재료에 팬던트를 도입함으로써 발현되는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 캐리어 수송성이 상기 고분자 재료에 π-공액 구조를 도입함으로써 발현되는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 고분자 재료가 1종 이상의 고분자 화합물을 포함하는 방법.
  18. 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 포함하며,
    여기서 상기 고분자 재료는 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 폴리옥틸플루오렌으로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및 상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기를 포함하고,
    상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기이고,
    상기 고분자 재료가 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이한 제1 상태와 제2 상태를 갖고, 여기서 상기 제1 상태의 미시적 구조와 상기 제2 상태의 미시적 구조가 서로 상이하며, 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 가역적 변화가 열 또는 빛에 따라 가능하고,
    상기 제1 상태에서 상기 가교가능한 관능기가 가교 분리 상태이고, 제2 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태인 것인, 전자 디바이스 소자.
  19. 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 포함하며,
    여기서 상기 고분자 재료는 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 폴리옥틸플루오렌으로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및 상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기를 포함하고,
    상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기이고,
    상기 고분자 재료가 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이한 제1 상태와 제2 상태를 갖고, 여기서 상기 제1 상태의 미시적 구조와 상기 제2 상태의 미시적 구조가 서로 상이하며, 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 중 한 상태로부터 다른 상태로의 가역적 변화가 열 또는 빛에 따라 가능하고,
    상기 제1 상태에서 상기 가교가능한 관능기가 가교 분리 상태이고, 제2 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태인 것인, 배선.
  20. 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 포함하며,
    여기서 상기 고분자 재료는 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및 상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기를 포함하고,
    상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기; 카르복실기; 히드록실기; 아미노기; 할로겐-함유기; 염기-함유기; 또는 방향족 다관능성 화합물, 그의 착화합물 또는 그의 유도체를 함유하는 기이고,
    상기 고분자 재료가 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태 및 가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태를 가지고 있고, 여기서 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이하고,
    가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태와, 가교 반응이 고분자 사이에서 발생하지 않는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태가 서로 상이하고,
    가교 반응이 고분자 사이에서 발생하는 상태 및 가교 반응이 고분자 사이에서 발생하지 않는 상태 중 한 상태가 열 또는 빛에 따라 수소 결합을 통해 가교 구조를 형성함으로써 다른 상태로 변화될 수 있으며,
    가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태에서 가교가능한 관능기는 가교 분리 상태에 있고, 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태에 있으며,
    π-공액 고분자 화합물은 1종 이상의 가교가능한 관능기를 갖는 것인, 유기 박막 소자.
  21. 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 포함하며,
    여기서 상기 고분자 재료는 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및 상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기를 포함하고,
    상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기; 카르복실기; 히드록실기; 아미노기; 할로겐-함유기; 염기-함유기; 또는 방향족 다관능성 화합물, 그의 착화합물 또는 그의 유도체를 함유하는 기이고,
    상기 고분자 재료가 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태 및 가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태를 가지고 있고, 여기서 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이하고,
    가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태와, 가교 반응이 고분자 사이에서 발생하지 않는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태가 서로 상이하고,
    가교 반응이 고분자 사이에서 발생하는 상태 및 가교 반응이 고분자 사이에서 발생하지 않는 상태 중 한 상태가 열 또는 빛에 따라 수소 결합을 통해 가교 구조를 형성함으로써 다른 상태로 변화될 수 있으며,
    가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태에서 가교가능한 관능기는 가교 분리 상태에 있고, 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태에 있으며,
    π-공액 고분자 화합물은 1종 이상의 가교가능한 관능기를 갖는 것인, 전자 디바이스 소자.
  22. 캐리어 수송성을 갖는 고분자 재료를 포함하며,
    여기서 상기 고분자 재료는 팬던트를 갖는 폴리아크릴, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 주쇄, 및 상기 주쇄의 말단 또는 측쇄에 1종 이상의 가교가능한 관능기를 포함하고,
    상기 팬던트는 발광제, 도핑제, 전자 수송제 또는 정공 수송제이고,
    상기 가교가능한 관능기가 아미드기; 카르복실기; 히드록실기; 아미노기; 할로겐-함유기; 염기-함유기; 또는 방향족 다관능성 화합물, 그의 착화합물 또는 그의 유도체를 함유하는 기이고,
    상기 고분자 재료가 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태 및 가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태를 가지고 있고, 여기서 캐리어 수송성의 정도가 서로 상이하고,
    가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태와, 가교 반응이 고분자 사이에서 발생하지 않는 상태에서 고분자 사이의 가교 상태가 서로 상이하고,
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    가교 반응이 고분자 사이에 발생하지 않는 상태에서 가교가능한 관능기는 가교 분리 상태에 있고, 가교 반응이 고분자 사이에 발생하는 상태에서 가교가능한 관능기가 가교 상태에 있으며,
    π-공액 고분자 화합물은 1종 이상의 가교가능한 관능기를 갖는 것인, 배선.
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