KR100622026B1 - Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them - Google Patents

Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them Download PDF

Info

Publication number
KR100622026B1
KR100622026B1 KR1020040087403A KR20040087403A KR100622026B1 KR 100622026 B1 KR100622026 B1 KR 100622026B1 KR 1020040087403 A KR1020040087403 A KR 1020040087403A KR 20040087403 A KR20040087403 A KR 20040087403A KR 100622026 B1 KR100622026 B1 KR 100622026B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating film
thin film
polyamic acid
film transistor
organic thin
Prior art date
Application number
KR1020040087403A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060038196A (en
Inventor
이미혜
표승문
손현삼
최중근
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020040087403A priority Critical patent/KR100622026B1/en
Priority to TW094129302A priority patent/TWI270321B/en
Priority to JP2005250338A priority patent/JP4027384B2/en
Publication of KR20060038196A publication Critical patent/KR20060038196A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100622026B1 publication Critical patent/KR100622026B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306Polyimides or polyesterimides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets

Abstract

본 발명은 가용성 폴리이미드 수지를 함유한 절연막 및 이를 이용한 전유기 박막 트랜지스터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정의 감광성 향상기를 함유하는 방향족 디아민과 저극성기를 함유한 디아민 단량체 및 특정의 테트라카르복실산 이무수물을 중합하여 제조된 가용성 폴리이미드 수지와, 폴리아믹산 유도체가 함유된 포함되어 이루어진 것으로 내열성, 표면경도, 투명성 및 전기절연특성이 우수한 신규의 절연막과, 그리고 상기한 신규 절연막이 증착되어 전계효과 전기이동도가 향상된 전유기 박막 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to an insulating film containing a soluble polyimide resin and an all-organic thin film transistor using the same, and more particularly, to an aromatic diamine containing a specific photosensitive enhancer, a diamine monomer containing a low polar group, and a specific tetracarboxylic acid. Soluble polyimide resin prepared by polymerizing dianhydride, containing a polyamic acid derivative, containing a new insulating film excellent in heat resistance, surface hardness, transparency and electrical insulation properties, and the new insulating film is deposited, the electric field effect The present invention relates to an all-organic thin film transistor with improved electric mobility.

가용성 폴리이미드 수지, 폴리아믹산, 절연막, 전유기 박막 트랜지스터Soluble polyimide resin, polyamic acid, insulating film, all organic thin film transistor

Description

가용성 폴리이미드 수지를 함유한 절연막 및 이를 이용한 전유기 박막 트랜지스터{Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them} Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them}             

도 1는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 BPAA-1을 게이트 유전체로 도입한 전유기 박막트랜지스터 소자의 I-V(output) 곡선이다.1 is an I-V (output) curve of an all organic thin film transistor device in which BPAA-1 prepared according to Example 1 of the present invention is introduced as a gate dielectric.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 BPAA-1을 게이트 유전체로 도입한 전유기 박막트랜지스터 소자의 I-V(transfer) 곡선이다.FIG. 2 is an I-V (transfer) curve of an all organic thin film transistor element having BPAA-1 prepared according to Example 1 of the present invention as a gate dielectric.

도 3은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 BPAA-3을 게이트 유전체로 도입한 전유기 박막트랜지스터 소자의 I-V(output) 곡선이다.3 is an I-V (output) curve of an all-organic thin film transistor device having BPAA-3 prepared according to Example 3 of the present invention as a gate dielectric.

도 4는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 BPAA-3을 게이트 유전체로 도입한 전유기 박막트랜지스터 소자의 I-V(transfer) 곡선이다.4 is an I-V (transfer) curve of an all-organic thin film transistor device in which BPAA-3 prepared according to Example 3 of the present invention is introduced as a gate dielectric.

도 5는 본 발명의 실시예에서 제작된 상 접촉(top-contact)소자의 구조를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing the structure of a top-contact device manufactured in an embodiment of the present invention.

본 발명은 가용성 폴리이미드 수지를 함유한 절연막 및 이를 이용한 전유기 박막 트랜지스터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정의 감광성 향상기를 함유하는 방향족 디아민과 저극성기를 함유한 디아민 단량체 및 특정의 테트라카르복실산 이무수물을 중합하여 제조된 가용성 폴리이미드 수지와, 폴리아믹산 유도체가 함유된 포함되어 이루어진 것으로 내열성, 표면경도, 투명성 및 전기절연특성이 우수한 신규의 절연막과, 그리고 상기한 신규 절연막이 증착되어 전계효과 전기이동도가 향상된 전유기 박막 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to an insulating film containing a soluble polyimide resin and an all-organic thin film transistor using the same, and more particularly, to an aromatic diamine containing a specific photosensitive enhancer, a diamine monomer containing a low polar group, and a specific tetracarboxylic acid. Soluble polyimide resin prepared by polymerizing dianhydride, containing a polyamic acid derivative, containing a new insulating film excellent in heat resistance, surface hardness, transparency and electrical insulation properties, and the new insulating film is deposited, the electric field effect The present invention relates to an all-organic thin film transistor with improved electric mobility.

일반적으로 폴리이미드 수지라 함은 방향족 테트라카르복실산 또는 그 유도체와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 축중합한 후, 이미드화하여 제조되는 고내열성 수지를 일컫는다. In general, the polyimide resin refers to a high heat resistant resin prepared by condensation polymerization of an aromatic tetracarboxylic acid or a derivative thereof with an aromatic diamine or an aromatic diisocyanate, followed by imidization.

폴리이미드 수지는 사용된 단량체의 종류에 따라 여러 가지의 분자구조를 가질 수 있다. 일반적인 방향족 테트라카르복실산 성분으로서는 피로멜리트산이무수물(PMDA) 또는 비프탈산무수물(BPDA)를 사용하고 있고, 방향족 디아민 성분으로서는 파라-페닐렌디아민(p-PDA), 메타-페닐렌디아민(m-PDA), 4,4-옥시디아닐린(ODA), 4,4-메틸렌디아닐린(MDA), 2,2-비스아미노페닐헥사풀루오로프로판(HFDA), 메타비스아미노페녹시디페닐설폰(m-BAPS), 파라비스아미노페녹시디페닐설폰(p-BAPS), 1,4-비스아미노페녹시벤젠(TPE-Q), 1,3-비스아미노페녹시벤젠(TPE-R), 2,2-비스아미노페녹시페닐프로판(BAPP), 2,2-비스아미노페녹시페닐헥사풀루오로프로판(HFBAPP) 등의 방향족 디아민을 사용하여 축중합시켜 제조하고 있다. The polyimide resin may have various molecular structures depending on the type of monomer used. As a typical aromatic tetracarboxylic acid component, pyromellitic dianhydride (PMDA) or nonphthalic anhydride (BPDA) is used, and as aromatic diamine component, para-phenylenediamine ( p- PDA) and meta-phenylenediamine ( m -PDA), 4,4-oxydianiline (ODA), 4,4-methylenedianiline (MDA), 2,2-bisaminophenylhexafuluropropane (HFDA), metabisaminophenoxydiphenylsulfone ( m- BAPS), parabisaminophenoxydiphenylsulfone ( p- BAPS), 1,4-bisaminophenoxybenzene (TPE-Q), 1,3-bisaminophenoxybenzene (TPE-R), 2, It is produced by polycondensation polymerization using aromatic diamines such as 2-bisaminophenoxyphenylpropane (BAPP) and 2,2-bisaminophenoxyphenylhexafuluropropane (HFBAPP).

대부분의 폴리이미드 수지는 불용 및 불융의 초고내열성 수지로서, (1) 뛰어난 내열산화성, (2) 높은 사용가능온도, (3) 약 260 ℃의 장기 사용 가능온도와 약 480 ℃의 단기 사용 가능온도를 나타내는 우수한 내열특성, (4) 내방사선성, (5) 우수한 저온특성 및 (6) 우수한 내약품성 등과 같은 특성을 가지고 있다.Most polyimide resins are insoluble and insoluble ultra-high heat resistant resins, which include (1) excellent thermal oxidation resistance, (2) high usable temperature, and (3) long-term temperature of about 260 ° C and short-term temperature of about 480 ° C. It has characteristics such as excellent heat resistance, (4) radiation resistance, (5) excellent low temperature property, and (6) excellent chemical resistance.

이러한 방향족 폴리이미드 수지는 우수한 내열특성을 보유하는 장점이 있지만, 반면에 높은 극성기 밀도로 인해 표면장력이 높으며, 박막트랜지스터용 절연체로 적용하기에는 낮은 유전 상수 등을 가지며, 용이하지 않은 단점을 가지고 있다. Such aromatic polyimide resins have advantages of retaining excellent heat resistance characteristics, on the other hand, have high surface tension due to high polar group density, low dielectric constant, and the like, which are not easy to apply as an insulator for thin film transistors.

한편, 박막 트랜지스터용 절연재로는 높은 유전상수를 갖는 무기박막 예를 들면 실리콘 질화물(silicon nitride), 바륨 스트론튬(barium strontium) 및 바륨 티타네이트(barium titanate) 등이 일반적으로 사용되고 있으나, 대부분의 경우 박막 증착을 위해 고가의 진공 장비가 요구되는 단점이 있다. 그리하여, 미국특허 제 5,946,551호 등에서는 비교적 저온에서 화학적 용액공정에 의해 무기박막의 전구체로부터 무기박막을 형성하는 결과를 보고하기도 하였으나, 이 경우에도 300 ∼ 700 ℃ 정도의 높은 공정온도가 요구되어 공정온도가 200 ℃ 이하로 제한되어 있는 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰 등과 같은 플라스틱 기판 위에서의 저온 박막화 공정이 어려운 단점을 안고 있다.On the other hand, as an insulating material for thin film transistors, inorganic thin films having a high dielectric constant such as silicon nitride, barium strontium, and barium titanate are generally used. There is a disadvantage that expensive vacuum equipment is required for deposition. Thus, U.S. Patent No. 5,946,551 et al. Reported the result of forming an inorganic thin film from a precursor of an inorganic thin film by a chemical solution process at a relatively low temperature. In this case, however, a high process temperature of about 300 to 700 ° C. is required. The low temperature thinning process on plastic substrates such as polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, etc., which is limited to 200 ° C. or less, has a difficult disadvantage.

박막 트랜지스터의 고이동도 구현을 위한 절연체의 주요한 특성 중의 하나로서, 펜타센(pentacene)과 같은 저극성 유기 반도체 물질과의 계면장력을 최소화가 특히 요구되고 있는 바, 이를 위해서는 유전체 표면의 표면장력을 제어된 신규 유기 소재의 개발이 크게 요구되고 있는 실정이다. As one of the main characteristics of the insulator for high mobility of the thin film transistor, it is particularly required to minimize the interfacial tension with low polar organic semiconductor materials such as pentacene. There is a great demand for the development of new controlled organic materials.

이에, 본 발명의 발명자들은 박막 트랜지스터에 사용되는 절연재의 박막화 공정 수행상의 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 용해성과 감광 특성이 우수하고, 개시제 사용 없이도 자외선 조상에 의한 미세패턴 형성이 가능하며 전계효과 전하 이동도가 우수성을 갖는 특정의 가용성 폴리이미드(SPI, soluble polyimide) 수지와, 폴리아믹산 유도체 용액을 혼합하여 우수한 전기절연 특성을 갖는 신규한 폴리이미드계 절연막을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the inventors of the present invention have made efforts to solve the problem of performing a thinning process of the insulating material used in the thin film transistor. As a result, specific soluble polyimide (SPI) resins and polyamic acid derivatives that have excellent solubility and photosensitivity, are capable of forming micropatterns by ultraviolet ancestors without using an initiator, and have excellent field effect charge mobility. The present invention has been completed by developing a novel polyimide insulating film having excellent electrical insulating properties by mixing a solution.

따라서, 본 발명은 우수한 내열성, 투명성 및 액정의 수직 배향성, 용해성과 낮은 표면장력 및 전기 절연성를 갖는 신규한 절연막을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel insulating film having excellent heat resistance, transparency and vertical alignment of liquid crystals, solubility and low surface tension and electrical insulation.

또한, 본 발명은 상기한 절연막이 증착되어 우수한 전기 전계 효과 등의 물성을 가지며, 150 ∼ 180 ℃ 범위의 저온 공정 수행이 가능한 전유기 박막 트랜지스터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
In addition, another object of the present invention is to provide an all-organic thin film transistor in which the insulating film is deposited to have excellent properties such as an electric field effect and can perform a low temperature process in a range of 150 to 180 ° C.

본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 다음 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 혼합 조성물을 포함하여 이루어진 절연막에 그 특징이 있다.The present invention is characterized by an insulating film comprising a mixed composition of a soluble polyimide resin represented by the following formula (1) and a polyamic acid derivative represented by the following formula (2).

Figure 112004050095265-pat00001
Figure 112004050095265-pat00001

Figure 112004050095265-pat00002
Figure 112004050095265-pat00002

상기 화학식 1 또는 2에서,In Chemical Formula 1 or 2,

Figure 112004050095265-pat00003
Figure 112004050095265-pat00004
,
Figure 112004050095265-pat00005
,
Figure 112004050095265-pat00006
,
Figure 112004050095265-pat00007
,
Figure 112004050095265-pat00008
,
Figure 112004050095265-pat00009
,
Figure 112004050095265-pat00010
,
Figure 112004050095265-pat00011
,
Figure 112004050095265-pat00012
,
Figure 112004050095265-pat00013
Figure 112004050095265-pat00014
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기로서, 반드시 구조식 (a), (b), (c), (d) 및 (e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 지방족 고리계 4가기를 포함하며; 및
Figure 112004050095265-pat00003
silver
Figure 112004050095265-pat00004
,
Figure 112004050095265-pat00005
,
Figure 112004050095265-pat00006
,
Figure 112004050095265-pat00007
,
Figure 112004050095265-pat00008
,
Figure 112004050095265-pat00009
,
Figure 112004050095265-pat00010
,
Figure 112004050095265-pat00011
,
Figure 112004050095265-pat00012
,
Figure 112004050095265-pat00013
Figure 112004050095265-pat00014
One or two or more tetravalent groups selected from the group consisting of at least one aliphatic ring system tetravalent group selected from the structural formulas (a), (b), (c), (d) and (e); And

Figure 112004050095265-pat00015
Figure 112004050095265-pat00016
는 각각
Figure 112004050095265-pat00017
,
Figure 112004050095265-pat00018
,
Figure 112004050095265-pat00019
,
Figure 112004050095265-pat00020
,
Figure 112004050095265-pat00021
,
Figure 112004050095265-pat00022
,
Figure 112004050095265-pat00023
,
Figure 112004050095265-pat00024
,
Figure 112004050095265-pat00025
,
Figure 112004050095265-pat00026
,
Figure 112004050095265-pat00027
Figure 112004050095265-pat00028
(이때, n은 1 내지 30 범위의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 2가기로서, 반드시 상기
Figure 112004050095265-pat00029
는 상기 구조식 (f)의 알킬숙시닉이미드 측쇄를 가지는 방향족 2가기를 포함하며;
Figure 112004050095265-pat00015
And
Figure 112004050095265-pat00016
Are each
Figure 112004050095265-pat00017
,
Figure 112004050095265-pat00018
,
Figure 112004050095265-pat00019
,
Figure 112004050095265-pat00020
,
Figure 112004050095265-pat00021
,
Figure 112004050095265-pat00022
,
Figure 112004050095265-pat00023
,
Figure 112004050095265-pat00024
,
Figure 112004050095265-pat00025
,
Figure 112004050095265-pat00026
,
Figure 112004050095265-pat00027
And
Figure 112004050095265-pat00028
Wherein n is a natural number in the range of 1 to 30.
Figure 112004050095265-pat00029
Comprises an aromatic divalent group having an alkylsuccinimide side chain of formula (f);

ℓ 및 m은 각각 1 내지 300 범위의 자연수를 나타낸다.L and m each represent a natural number ranging from 1 to 300.

또한, 본 발명은 상기한 절연막을 증착하여 제조한 전유기 박막 트랜지스터에 또 다른 특징이 있다.In addition, the present invention has another feature of an all-organic thin film transistor prepared by depositing the above insulating film.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.

본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체를 혼합하여 전유기 박막 트랜지스터용에 적합한 신규한 폴리이미드계 절연막과, 그리고 상기 절연막을 이용한 전유기 박막 트랜지스터에 관한 것이다. The present invention is a novel polyimide insulating film suitable for an all organic thin film transistor by mixing a soluble polyimide resin represented by the formula (1) and a polyamic acid derivative represented by the formula (2), and an all organic thin film transistor using the insulating film It is about.

상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지는 본 발명자에 의해 개발된 신규 가용성 폴리이미드 수지이며, 측쇄기로서 저극성의 알킬숙시닉이미드기와 특정의 지방족 고리기를 동시에 갖는 구조적 특징이 있다[대한민국 특허출원 제04-43766호]. The soluble polyimide resin represented by the formula (1) is a novel soluble polyimide resin developed by the present inventors, and has a structural feature having a low polar alkylsuccinic imide group and a specific aliphatic ring group at the same time as a side chain group. Application No. 04-43766.

본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체는 방향족 테트라카르복실산 또는 그 유도체와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 축중합하여 제조하며, 사용된 단량체의 종류에 따라 여러 분자구조를 가질 수 있다. 일반적으로 방향족 테트라카르복실산 단량체로는 피로멜리트산이무수물(PMDA), 벤조페논테트라카르복실산이무수물, 옥시디프탈산이무수물, 비프탈산이무수물(BPDA) 및 헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산이무수물 등 중에서 선택 사용하고 있다. 그리고, 방향족 디아민 단량체로서는 일반적으로 파라-페닐렌디아민(p-PDA), 메타-페닐렌디아민(m-PDA), 4,4-옥시디아닐린(ODA), 4,4-메틸렌디아닐린(MDA), 2,2-비스아미노페닐헥사풀루오로프로판(HFDA), 메타비스아미노페녹시디페닐설폰(m-BAPS), 파라비스아미노페녹시디페닐설폰(p-BAPS), 1,4-비스아미노페녹시벤젠(TPE-Q), 1,3-비스아미노페녹시벤젠(TPE-R), 2,2-비스아미노페녹시페닐프로판(BAPP), 2,2-비스아미노페녹시페닐헥사풀루오로프로판(HFBAPP) 등 중에서 선택 사용하고 있다.The soluble polyimide resin represented by Chemical Formula 1 and the polyamic acid derivative represented by Chemical Formula 2 according to the present invention are prepared by condensation polymerization of an aromatic tetracarboxylic acid or a derivative thereof and an aromatic diamine or an aromatic diisocyanate. Depending on the type can have several molecular structures. Generally, aromatic tetracarboxylic acid monomers include pyromellitic dianhydride (PMDA), benzophenone tetracarboxylic dianhydride, oxydiphthalic dianhydride, nonphthalic dianhydride (BPDA) and hexafluoroisopropylidene diphthalic acid. It selects and uses from anhydrides. And, as the aromatic diamine monomer, generally para-phenylenediamine ( p- PDA), meta-phenylenediamine ( m- PDA), 4,4-oxydianiline (ODA), 4,4-methylenedianiline (MDA) ), 2,2-bisaminophenylhexafluoropropane (HFDA), metabisaminophenoxydiphenylsulfone ( m- BAPS), parabisaminophenoxydiphenylsulfone ( p- BAPS), 1,4-bisamino Phenoxybenzene (TPE-Q), 1,3-bisaminophenoxybenzene (TPE-R), 2,2-bisaminophenoxyphenylpropane (BAPP), 2,2-bisaminophenoxyphenylhexafulo It is selected and used from roperopan (HFBAPP).

본 발명에 따른 폴리이미드계 절연막을 형성하는 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지 또는 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체는 상기한 일반적인 방향족 단량체 이외에도, 상기 구조식 (a) ∼ (e)로 표시되는 지방족 테트라카르복실산이무수물 단량체와 상기 구조식 (f)로 표시되는 알킬숙시닉이미드기가 치환된 방향족 디아민이 필수성분으로 포함된 디아민 단량체를 사용하여 제조된다.The soluble polyimide resin represented by the formula (1) or the polyamic acid derivative represented by the formula (2) forming the polyimide insulating film according to the present invention is represented by the structural formulas (a) to (e) in addition to the general aromatic monomers described above. It is prepared using an aliphatic tetracarboxylic dianhydride monomer and a diamine monomer containing an aromatic diamine substituted with the alkyl succinimide group represented by the formula (f) as an essential component.

즉, 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지 또는 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체는 산이무수물 단량체로서, 통상의 방향족 테트라카르복실산 단량체 이외에도 지방족 테트라카르복실산이무수물 단량체로서 1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산이무수물[CBDA; (a)], 1,2,3,4-시클로펜탄 테트라카르 복실산이무수물[CPDA; (b)], 5-(2,5-디옥소테트라히드로퓨릴)-3-메틸시클로헥산-1,2-디카르복실산이무수물[DOCDA; (c)], 4-(2,5-디옥소테트라히드로퓨릴-3-일)-테트랄린-1,2-디카르복실산이무수물[DOTDA; (d)], 및 바이시클로옥텐-2,3,5,6-테트라카르복실산이무수물[BODA; (e)] 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 지방족 테트라카르복실산이무수물이 필수성분으로 포함한다. 이때, 상기 구조식 (a) ∼ (e)로 표시되는 지방족 테트라카르복실산이무수물은 전체 산이무수물 단량체의 사용량에 대하여 1 내지 99 몰% 범위로 사용한다.That is, the soluble polyimide resin represented by the formula (1) or the polyamic acid derivative represented by the formula (2) is an acid dianhydride monomer, 1,2,3 as an aliphatic tetracarboxylic dianhydride monomer in addition to the usual aromatic tetracarboxylic acid monomer. , 4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride [CBDA; (a)], 1,2,3,4-cyclopentane tetracarboxylic dianhydride [CPDA; (b)], 5- (2,5-dioxotetrahydrofuryl) -3-methylcyclohexane-1,2-dicarboxylic dianhydride [DOCDA; (c)], 4- (2,5-dioxotetrahydrofuryl-3-yl) -tetraline-1,2-dicarboxylic dianhydride [DOTDA; (d)], and bicyclooctene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride [BODA; (e)] one or two or more aliphatic tetracarboxylic dianhydride selected from among the essential components. At this time, the aliphatic tetracarboxylic dianhydride represented by the structural formulas (a) to (e) is used in the range of 1 to 99 mol% based on the total amount of the acid dianhydride monomers.

상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지의 경우 측쇄기로서 지방족 고리기와 함께 알킬숙시닉이미드기가 동시에 결합되어 있는 구조적 특징을 가지는 바, 이에 디아민 단량체로서는 통상의 방향족 디아민 단량체 이외에도 상기 구조식 (f)로 표시되는 알킬숙시닉이미드기가 치환된 방향족 디아민을 필수성분으로 포함시켜 중합하여 제조한다. 이때, 상기 구조식 (f)로 표시되는 방향족 디아민은 전체 디아민 단량체의 사용량에 대하여 1 내지 99 몰% 범위로 사용한다.The soluble polyimide resin represented by Chemical Formula 1 has a structural feature in which an alkyl succinimide group is simultaneously bonded with an aliphatic ring group as a side chain group, and as a diamine monomer, the structural formula (f) It is prepared by including an aromatic diamine substituted with an alkyl succinimide group represented by the essential component as an essential component. At this time, the aromatic diamine represented by the structural formula (f) is used in the range of 1 to 99 mol% based on the total amount of the diamine monomer.

이로써, 상기 (f)로 표시되는 방향족 디아민을 필수 단량체 성분으로 사용하여 제조된 신규한 혼합물은 저극성 알킬기가 치환된 숙시닉이미드 측쇄기가 도입된 가용성 폴리이미드 수지와 폴리아믹산의 혼합에 의하여 투명성, 인쇄성, 기계적 특성이 향상되었고, 특히 전기 절연 특성이 우수하여 전유기 박막 트랜지스터용 절연막으로의 이용도가 기대된다.Thus, the novel mixture prepared by using the aromatic diamine represented by the above (f) as an essential monomer component has transparency by mixing a polyamic acid and a soluble polyimide resin having a succinimide side chain substituted with a low polar alkyl group. In addition, the printability and mechanical properties are improved, and in particular, the electrical insulating properties are excellent, and thus the use as an insulating film for an organic thin film transistor is expected.

상기한 바와 같은 단량체 조성으로 축중합 및 이미드화하여 제조된 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지는 중량평균 분자량(Mw) 범위 5,000 ∼ 150,000 g/mol, 고유점도 범위 0.1 ∼ 1.5 dL/g, 유리전이온도 범위 150 ∼ 300 ℃의 특성을 가진다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지는 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 아세톤, 에틸아세테이트와 같은 비양성자성 극성용매를 비롯하여 메타-크레졸과 같은 유기용매에 대해 상온에서 쉽게 용해되는 특성을 가진다. 특히, 테트라히드로푸란(THF), 클로로포름과 같은 저비점 용매 및 감마-부티로락톤과 같은 저흡수성 용매에 대해서도 상온에서 10 중량% 이상의 높은 용해도를 나타낸다. 또한, 이들의 혼합용매에 대해서도 높은 용해도를 나타낸다. 이러한 가용성 폴리이미드 수지는 표면장력이 35 ∼ 45 dyne/㎝인 범위와, 유전상수가 3 ∼ 5인 범위에 있다.The soluble polyimide resin represented by Formula 1 prepared by condensation polymerization and imidization with the monomer composition as described above has a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 150,000 g / mol, an intrinsic viscosity range of 0.1 to 1.5 dL / g, It has the characteristic of glass transition temperature range 150-300 degreeC. In addition, the soluble polyimide resin represented by Formula 1 is aprotic polarity such as dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), N -methyl-2-pyrrolidone (NMP), acetone, ethyl acetate Easily dissolved at room temperature with respect to organic solvents such as meta-cresol, including the solvent. In particular, low solubility solvents such as tetrahydrofuran (THF), chloroform and low absorption solvents such as gamma-butyrolactone exhibit high solubility of 10% by weight or more at room temperature. Moreover, high solubility is shown also about these mixed solvents. Such soluble polyimide resins are in the range of 35 to 45 dyne / cm in surface tension and in the range of 3 to 5 in the dielectric constant.

또한, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체는 산이무수물 단량체로서 상기 구조식 (a) ∼ (e)로 표시되는 지방족 테트라카르복실산이무수물이 필수 단량체로 사용되어 기계적 특성을 향상시키고 내열성 저하를 최소로 하면서도 인쇄성이 개선된 폴리아믹산 유도체를 제조할 수가 있었다. 상기한 단량체의 조성으로 용액 중합하여 제조된 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체는 중량평균 분자량(Mw) 범위 10,000 ∼ 200,000 g/mol, 고유점도 범위 0.3 ∼ 2.0 dL/g, 유리전이온도 범위 200 ∼ 400 ℃, 이미드화 온도범위 130 ∼ 300 ℃의 특성을 가진다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체는 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 아세톤, 에틸아세테이트와 같은 비양성자성 극성용매를 비롯하여 메타-크레졸과 같은 유기용매에 대해 상온에서 쉽게 용해되는 특성을 가진다. 특히, 테트라히드로푸란(THF), 클로로포름과 같은 저비점 용매 및 감마-부티로락톤과 같은 저흡수성 용매에 대해서도 상온에서 10 중량% 이상의 높은 용해도를 나타낸다. 또한, 이들의 혼합용매에 대해서도 높은 용해도를 나타낸다. In addition, the polyamic acid derivative represented by Chemical Formula 2 has an aliphatic tetracarboxylic dianhydride represented by the structural formulas (a) to (e) as an essential monomer as an acid dianhydride monomer to improve mechanical properties and minimize heat resistance reduction. At the same time, it was possible to prepare a polyamic acid derivative having improved printability. Polyamic acid derivative represented by the formula (2) prepared by solution polymerization in the composition of the monomer is a weight average molecular weight (Mw) range 10,000 ~ 200,000 g / mol, intrinsic viscosity range 0.3 ~ 2.0 dL / g, glass transition temperature range 200 It has the characteristic of -400 degreeC and imidation temperature range 130-300 degreeC. In addition, the polyamic acid derivative represented by Formula 2 is an aprotic polar solvent such as dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), N -methyl-2-pyrrolidone (NMP), acetone, ethyl acetate In addition, the organic solvent such as meta-cresol has a characteristic that is easily dissolved at room temperature. In particular, low solubility solvents such as tetrahydrofuran (THF), chloroform and low absorption solvents such as gamma-butyrolactone exhibit high solubility of 10% by weight or more at room temperature. Moreover, high solubility is shown also about these mixed solvents.

본 발명의 전유기 박막 트랜지스터용 절연막은 상기한 바와 같은 단량체 조성상의 특징을 가지고 있는 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체를 용매에 용해시켜 제조한다. 이때, 상기한 가용성 폴리이미드 수지와 폴리아믹산 유도체 이외에 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위내에서 절연막의 물성을 향상시키기 위한 여러 가지 첨가제를 추가로 혼합 사용할 수 있다.The insulating film for an all-organic thin film transistor of the present invention is prepared by dissolving a soluble polyimide resin represented by the formula (1) and a polyamic acid derivative represented by the formula (2) having the characteristics of monomer composition as described above in a solvent. In this case, in addition to the above-described soluble polyimide resin and polyamic acid derivative, various additives for improving the physical properties of the insulating film may be further mixed and used within the scope of the present invention.

한편, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체로부터 전유기 박막 트랜지스터를 제조한 후, 상기 전유기 박막 트랜지스터 소자의 전기 광학적 특성을 평가한 결과 절연파괴전압의 경우 3 ∼ 7 MV/cm의 범위에 있었다. 또한, 10 KHz의 주파수에서 3 ∼ 6의 유전상수와, 표면장력은 35 ∼ 45 dyne/cm의 범위에 있음을 알 수가 있었으며, 300 ∼ 400 nm의 파장을 가지는 자외광을 조사함에 의해 10 ∼ 50 ㎛의 미세패턴 형성이 가능함을 보였다. On the other hand, after fabricating an all-organic thin film transistor from the soluble polyimide resin represented by the formula (1) and the polyamic acid derivative represented by the formula (2) according to the present invention, the electro-optical characteristics of the all-organic thin film transistor device is evaluated The dielectric breakdown voltage was in the range of 3-7 MV / cm. In addition, it was found that the dielectric constant of 3 to 6 and the surface tension were in the range of 35 to 45 dyne / cm at a frequency of 10 KHz, and 10 to 50 by irradiation with ultraviolet light having a wavelength of 300 to 400 nm. It was shown that it is possible to form a micro pattern of μm.

본 발명에 따른 가용성 폴리이미드 수지가 함유된 폴리아믹산 혼합 조성물은 상기에서 설명한 바와 같이, 용해도가 우수하여 폴리카르보네이트(polycarbonate), 폴리설폰(polysulfone) 폴리에테르설폰(polyether sulfone) 등의 플라스틱 기판 위 에서 저온 공정이 가능할 뿐만 아니라 저극성 측쇄기의 도입에 의하여 특히, 표면 특성 및 전기절연특성이 개선된 신규한 고분자 소재이다. As described above, the polyamic acid mixed composition containing the soluble polyimide resin according to the present invention is excellent in solubility and thus has a plastic substrate such as polycarbonate, polysulfone polyether sulfone, or the like. In addition to the low-temperature process is possible, the introduction of a low polar side chain group, in particular, is a novel polymer material with improved surface properties and electrical insulation properties.

이와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Such a present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited thereto.

제조예 1 : 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-옥타데센)-숙시닉이미드(DN-IM-18)의 제조Preparation Example 1 Preparation of 1- (3,5-dinitrophenyl) -3- (1-octadecene) -succinicimide (DN-IM-18)

교반기 및 질소주입장치가 부착된 250 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 3,5-디니트로아닐린 9.2 g(0.05 mole)을 반응용매인 아세틱산 50 mL에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 2-옥타데센-1-일 숙신산 무수물 9.1 g(0.05 mole)을 넣고, 24시간동안 환류시켰다. 반응용액을 상온으로 냉각시킨 후, 석출된 고체를 얻었다. 수득된 고체를 메탄올에서 재결정하여 1-(3,5-디니트로페닐)-3-(1-옥타데센)-숙시닉이미드(DN-IM-18)을 제조하였다(수율 63%).While slowly passing nitrogen gas through a 250 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector, 9.2 g (0.05 mole) of 3,5-dinitroaniline was dissolved in 50 mL of acetic acid as a reaction solvent, and then passed through nitrogen gas. 9.1 g (0.05 mole) of 2-octadecen-1-yl succinic anhydride was added and refluxed for 24 hours. After the reaction solution was cooled to room temperature, a precipitated solid was obtained. The obtained solid was recrystallized in methanol to prepare 1- (3,5-dinitrophenyl) -3- (1-octadecene) -succinimide (DN-IM-18) (yield 63%).

제조예 2 : 1-(3,5-디아미노페닐)-3-옥타데실-숙시닉이미드(DA-IM-18)의 제조Preparation Example 2 Preparation of 1- (3,5-diaminophenyl) -3-octadecyl-succinicimide (DA-IM-18)

NMP와 에탄올(1/3 부피비) 100 mL에 상기 제조예 1에서 수득된 DN-IM-18 10.3 g(0.02 mole)을 용해시킨 후, Pd/C(5%) 촉매(탄소입자의 표면에 금속 팔라듐을 5%의 양으로 도포한 촉매) 0.5 g과 함께 수소 반응기에 넣은 후, 60 ℃에서 2시간 동안 환원반응을 수행하였다. 반응혼합물을 여과한 후, 반응용매를 감압증류하였다. 헥산/에틸아세테이트 공용매 중에서 재결정하여 6.87 g의 1-(3,5-디아미노페닐)-3-옥타데실-숙시닉이미드(DA-IM-18)을 제조하였다(수율 75%).After dissolving 10.3 g (0.02 mole) of DN-IM-18 obtained in Preparation Example 1 in 100 mL of NMP and ethanol (1/3 volume ratio), Pd / C (5%) catalyst (metal on the surface of the carbon particles) 0.5 g of palladium applied in an amount of 5%) was added to a hydrogen reactor, followed by reduction for 2 hours at 60 ° C. After filtering the reaction mixture, the reaction solvent was distilled under reduced pressure. 6.87 g of 1- (3,5-diaminophenyl) -3-octadecyl-succinimide (DA-IM-18) was prepared by recrystallization in hexane / ethyl acetate cosolvent (yield 75%).

상기에서 수득된 DA-IM-18는 저극성 알킬기가 치환된 숙시닉이미드 측쇄기를 가지고 있는 디아민 단량체로서, 재결정 후의 수율이 50 % 이상으로 제조가 가능함을 확인할 수 있었으며, 또한 공기 중에서 매우 우수한 저장안정성을 나타내었다.The obtained DA-IM-18 is a diamine monomer having a succinimide side chain substituted with a low polar alkyl group, and it can be confirmed that the yield after recrystallization can be prepared at 50% or more, and also excellent storage in air. Stability was shown.

제조예 3 : 폴리아믹산 (CPAA)의 제조Preparation Example 3 Preparation of Polyamic Acid (CPAA)

교반기, 질소주입장치가 부착된 500 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 메틸렌 디아닐린 19.8 g(0.1 mole)을 반응용매 N-메틸-2-피롤리돈에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 고체상의 1,2,3,4,-시클로펜탄테트라카르복실산 무수물 19.6 g(0.1 mole)을 서서히 첨가하였다. 이때, 고형분 농도(solid content)는 15 중량%로 고정하였으며, 반응온도를 0 ℃ 이하로 유지시키면서 36시간 동안 교반하여 폴리아믹산 용액(CPAA)을 수득하였다.19.8 g (0.1 mole) of methylene dianiline was dissolved in the reaction solvent N-methyl-2-pyrrolidone while slowly passing nitrogen gas through a 500 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injection device, and then passed through nitrogen gas. 19.6 g (0.1 mole) of 1,2,3,4, -cyclopentanetetracarboxylic anhydride in solid phase was slowly added. At this time, the solid content (solid content) was fixed to 15% by weight, and stirred for 36 hours while maintaining the reaction temperature below 0 ℃ to obtain a polyamic acid solution (CPAA).

제조예 4 : 가용성 폴리이미드 수지 (SPI)의 제조Preparation Example 4 Preparation of Soluble Polyimide Resin (SPI)

교반기, 온도조절장치, 질소주입장치 및 냉각기를 부착한 250 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통화시키면서 상기 제조예 2에서 수득된 1-(3,5-디아미노펜닐)-3-옥타데실-숙시닉이미드(DA-IM-18) 9.15 g(0.02 mole)을 반응용매 N-메틸-2-피롤리돈에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 고체상의 디옥소테트라히드로퓨릴-3-메틸시클로헥산-1,2-디카르복실산이무수물 5.28 g(0.02 mole)을 서서히 첨가하였다. 이때, 고형분 농도(solid content)는 20 중량%로 고정하였으며, 반응온도를 0 ℃ 이하로 유지시키면서 24시간 동안 교반하여 폴리아믹산 용액(SPI)을 수득하였다. 이 폴리아믹산 용액에 아세틱산 무수물 6.12 g(0.06 mole)과 피리딘 0.1 g(0.1 mole)을 넣고 상온에서 24시간동안 교반시킨 후 120 ℃에서 3시간동안 교반한 다음, 메탄올에 여러 번 세척하여 가용성 폴리이미드(SPI)를 수득하였다.1- (3,5-diaminophenyl) -3-octadecyl-succinate obtained in Preparation Example 2 while slowly passing nitrogen gas into a 250 mL reactor equipped with a stirrer, a temperature controller, a nitrogen injection device, and a cooler. 9.15 g (0.02 mole) of nickimide (DA-IM-18) was dissolved in the reaction solvent N-methyl-2-pyrrolidone, and then passed through nitrogen gas to solid dioxotetrahydrofuryl-3-methylcyclo 5.28 g (0.02 mole) of hexane-1,2-dicarboxylic dianhydride was added slowly. At this time, the solid content (solid content) was fixed to 20% by weight, and stirred for 24 hours while maintaining the reaction temperature below 0 ℃ to obtain a polyamic acid solution (SPI). 6.12 g (0.06 mole) of acetic anhydride and 0.1 g (0.1 mole) of pyridine were added to the polyamic acid solution, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours, stirred at 120 ° C. for 3 hours, and then washed with methanol several times. Mid (SPI) was obtained.

실시예 1 : 가용성 폴리이미드와 폴리아믹산 혼합물(BPAA-1)의 제조.Example 1 Preparation of Soluble Polyimide and Polyamic Acid Mixture (BPAA-1).

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산 용액 50 g과 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드 0.15 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 80 g, γ-부틸로락톤 120 g 및 2-n-부톡시에탄올 60 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.50 g of the polyamic acid solution obtained in Preparation Example 3 and 0.15 g of the soluble polyimide obtained in Preparation Example 4 were gradually passed while passing nitrogen gas through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector. 80 g of 2-pyrrolidone, 120 g of gamma -butylolactone, and 60 g of 2-n-butoxyethanol were added and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

실시예 2 : 가용성 폴리이미드와 폴리아믹산 혼합물(BPAA-2)의 제조.Example 2 Preparation of Soluble Polyimide and Polyamic Acid Mixture (BPAA-2).

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산 용액 50 g과 상기 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드 0.4 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 80 g, γ-부틸로락톤 120 g, 2-n-부톡시에탄올 60 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.50 g of the polyamic acid solution obtained in Preparation Example 3 and 0.4 g of the soluble polyimide obtained in Preparation Example 4 were slowly mixed with nitrogen gas through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector. 80 g of methyl-2-pyrrolidone, 120 g of gamma -butyrolactone, and 60 g of 2-n-butoxyethanol were added and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

실시예 3 : 가용성 폴리이미드와 폴리아믹산 혼합물(BPAA-3)의 제조Example 3 Preparation of Soluble Polyimide and Polyamic Acid Mixture (BPAA-3)

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산 용액 50 g과 상기 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드 0.8 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 80 g, γ-부틸로락톤 120 g, 2-n-부톡시에탄올 60 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.50 g of the polyamic acid solution obtained in Preparation Example 3 and 0.8 g of the soluble polyimide obtained in Preparation Example 4 were slowly passed while passing nitrogen gas through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector. 80 g of methyl-2-pyrrolidone, 120 g of gamma -butyrolactone, and 60 g of 2-n-butoxyethanol were added and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

실시예 4 : 가용성 폴리이미드와 폴리아믹산 혼합물(BPAA-4)의 제조Example 4 Preparation of Soluble Polyimide and Polyamic Acid Mixture (BPAA-4)

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산 용액 50 g과, 상기 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드 3.2 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 75 g, γ-부틸로락톤 120 g, 2-n-부톡시에탄올 60 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.50 g of the polyamic acid solution obtained in Preparation Example 3 and 3.2 g of the soluble polyimide obtained in Preparation Example 4 were slowly passed while passing nitrogen gas through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector. 75 g of methyl-2-pyrrolidone, 120 g of γ-butylolactone, and 60 g of 2-n-butoxyethanol were added thereto, and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

실시예 5 : 가용성 폴리이미드와 폴리아믹산 혼합물(BPAA-5)의 제조Example 5 Preparation of Soluble Polyimide and Polyamic Acid Mixture (BPAA-5)

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산 용액 50 g과 상기 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드 7.5 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 75 g, γ-부틸로락톤 120 g, 2-n-부톡시에탄올 60 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.50 g of the polyamic acid solution obtained in Preparation Example 3 and 7.5 g of the soluble polyimide obtained in Preparation Example 4 were gradually passed while passing nitrogen gas through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector. 75 g of methyl-2-pyrrolidone, 120 g of γ-butylolactone, and 60 g of 2-n-butoxyethanol were added and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

실시예 6 : 가용성 폴리이미드와 폴리아믹산 혼합물(BPAA-6)의 제조Example 6 Preparation of Soluble Polyimide and Polyamic Acid Mixture (BPAA-6)

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 v의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산 용액 50 g과 상기 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드 1.75 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 75 g, γ-부틸로락톤 120 g, 2-n-부톡시에탄올 60 g에 넣고 24시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.50 g of the polyamic acid solution obtained in Preparation Example 3 and 1.75 g of the soluble polyimide obtained in Preparation Example 4 were gradually passed while passing nitrogen gas through a 1000 v reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector. 75 g of methyl-2-pyrrolidone, 120 g of gamma -butyrolactone, and 60 g of 2-n-butoxyethanol were added and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

실시예 7 : 가용성 폴리이미드와 폴리아믹산 혼합물(BPAA-7)의 제조Example 7 Preparation of Soluble Polyimide and Polyamic Acid Mixture (BPAA-7)

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산 용액 50 g과 상기 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드 6.75 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 75 g, γ-부틸로락톤 120 g, 2-n-부톡시에탄올 60 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.50 g of the polyamic acid solution obtained in Preparation Example 3 and 6.75 g of the soluble polyimide obtained in Preparation Example 4 were gradually passed while passing nitrogen gas slowly through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector. 75 g of methyl-2-pyrrolidone, 120 g of γ-butylolactone, and 60 g of 2-n-butoxyethanol were added and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

비교예 1 : 가용성 폴리이미드 용액의 제조Comparative Example 1: Preparation of Soluble Polyimide Solution

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 4에서 수득된 가용성 폴리이미드(SPI) 수지 32.5 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 52 g, γ-부틸로락톤 52 g, 2-n-부톡시에탄올 26 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 20 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.While slowly passing nitrogen gas through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injector, 52 g of N-methyl-2-pyrrolidone (3 g) of the soluble polyimide (SPI) resin obtained in Preparation Example 4 was diluted. , 52 g of γ-butylolactone and 26 g of 2-n-butoxyethanol were stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 20 cps.

비교예 2 : 폴리아믹산 용액의 제조Comparative Example 2: Preparation of Polyamic Acid Solution

교반기, 질소주입장치가 부착된 1000 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 상기 제조예 3에서 수득된 폴리아믹산(CPAA) 용액 20 g을 희석용매인 N-메틸-2-피롤리돈 34 g, γ-부틸로락톤 50 g, 2-n-부톡시에탄올 25 g에 넣고 24 시간동안 교반하여 25 cps의 점도를 갖는 용액을 제조하였다.While slowly passing nitrogen gas through a 1000 mL reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injection device, 20 g of the polyamic acid (CPAA) solution obtained in Preparation Example 3 was 34 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 50 g of γ-butylolactone and 25 g of 2-n-butoxyethanol were added and stirred for 24 hours to prepare a solution having a viscosity of 25 cps.

실험예 1 : 박막의 물성 측정Experimental Example 1 Measurement of Properties of Thin Films

상기 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 2 에 따라 제조된 용액을 ITO 유리판 위에 0.05 ∼ 0.2 ㎛의 두께로 스핀 코팅한 후, 230 ℃의 온도에서 30 분 동안 열경화하여 박막을 제조하였다. 상기에서 제조된 박막의 물성을 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.The thin films were prepared by spin coating the solutions prepared according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 to a thickness of 0.05 to 0.2 μm on an ITO glass plate, and then thermosetting at a temperature of 230 ° C. for 30 minutes. The physical properties of the thin film prepared as described above are shown in Table 1 below.

구 분division 조성물Composition 박막의 물성Thin Film Properties 폴리이미드 (중량%)Polyimide (% by weight) 폴리아믹산 (중량%)Polyamic acid (% by weight) 고유점도*) (dL/g)Intrinsic viscosity *) (dL / g) MDT (℃)MDT (℃) RW (%)RW (%) 표면장력 (dyne/cm)Surface tension (dyne / cm) 연필경도Pencil hardness 실시예 1 (BPAA-1)Example 1 (BPAA-1) SPISPI CPAACPAA 0.980.98 492 492 4343 39.539.5 HH 실시예 2 (BPAA-2)Example 2 (BPAA-2) SPISPI CPAACPAA 0.950.95 488 488 3737 36.236.2 2H2H 실시예 3 (BPAA-3)Example 3 (BPAA-3) SPISPI CPAACPAA 0.910.91 484 484 3434 36.136.1 2H2H 실시예 4 (BPAA-4)Example 4 (BPAA-4) SPISPI CPAACPAA 0.720.72 476 476 2929 35.535.5 2H2H 실시예 5 (BPAA-5)Example 5 (BPAA-5) SPISPI CPAACPAA 0.540.54 476 476 2525 35.235.2 2H2H 실시예 6 (BPAA-6)Example 6 (BPAA-6) SPISPI CPAACPAA 0.820.82 476 476 2323 35.235.2 2H2H 실시예 7 (BPAA-7)Example 7 (BPAA-7) SPISPI CPAACPAA 0.640.64 472472 2020 35.035.0 2H2H 비교예 1 (SPI)Comparative Example 1 (SPI) SPISPI -- 0.110.11 492 492 1414 35.435.4 BB 비교예 2 (CPAA)Comparative Example 2 (CPAA) -- CPAACPAA 1.001.00 496 496 4444 44.644.6 BB *) : NMP을 용매로 하여 0.5 g/dL의 농도로 30 ℃에서 측정*): Measured at 30 ° C with a concentration of 0.5 g / dL using NMP as a solvent

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 가용성 폴리이미드 수지 단독 성분이 포함한 비교예 1의 고유점도는 0.11 dL/g이고, 폴리아믹산 단독 성분이 포함된 비교예 2의 고유점도는 1.0 dL/g이었으며, 이들은 모두 밝은 호박색의 투명한 수지임을 확인하였다. 또한, 상기 비교예 1과 비교예 2의 수지는 용매주형에 의한 필름성형성 및 기계적 특성이 매우 우수한 것으로 나타났다.As shown in Table 1, the intrinsic viscosity of Comparative Example 1 containing the soluble polyimide resin alone component was 0.11 dL / g, the intrinsic viscosity of Comparative Example 2 containing the polyamic acid alone component was 1.0 dL / g, these It was confirmed that all were bright amber transparent resins. In addition, the resin of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was found to be very excellent in the film forming and mechanical properties by the solvent casting.

반면에, 본 발명에 따라 가용성 폴리이미드 수지와 폴리아믹산 유도체가 함유된 조성물은 고유점도의 범위가 0.54 ∼ 0.98 범위를 유지함을 확인할 수 있었으며, 기계적 물성이 우수하였으며 특히 폴리이미드 박막의 연필경도는 H ∼ 2H 정도로 비교예 1 및 비교예 2에 비해 표면경도가 현저히 개선되었다. 또한, 이러한 조성물을 사용하여 제조된 박막은 표면 장력에 있어 이미드 고리 함유 고리계 측쇄기가 도입된 숙시닉이미드 측쇄기가 도입된 디아민의 함량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, 35 ∼ 39.5 dyne/cm 범위의 표면장력의 값을 나타내었다.On the other hand, according to the present invention, the composition containing the soluble polyimide resin and the polyamic acid derivative was found to maintain the intrinsic viscosity in the range of 0.54 to 0.98, excellent mechanical properties, especially pencil hardness of the polyimide thin film H Surface hardness was remarkably improved compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in the order of -2H. In addition, the thin film prepared using this composition showed a tendency to decrease with increasing content of the diamine into which the succinimide side chain group having the imide ring-containing ring side chain group was introduced in the surface tension. Surface tensions in the dyne / cm range are shown.

실험예 2 : 폴리이미드 박막의 제조 및 특성 측정Experimental Example 2 Preparation and Characterization of Polyimide Thin Films

상기 실시예 1 ∼ 7와 비교예 1 ∼ 2에서 제조한 가용성 용액을 스핀 코팅하여 3000 ∼ 5000 Å의 두께로 박막화한 후, 90 ℃의 온도에서 2분간 열처리하여 용매를 제거한 후, 150 ∼ 210 ℃ 사이의 온도에서 1 ∼ 60 분 동안 건조하였다. After spin coating the soluble solutions prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 to form a thin film having a thickness of 3000 to 5000 Pa, heat treatment at 90 ° C. for 2 minutes to remove the solvent, followed by 150 to 210 ° C. Dry at temperatures between 1 to 60 minutes.

1. 유기절연체 특성 평가 : 유전상수1. Characterization of Organic Insulator: Dielectric Constant

실시예 1 ∼ 7와 비교예 1 ∼ 2에서 제조한 박막의 전기적 절연 특성을 평가하기 위하여, 금 전극-폴리이미드 박막-금 전극(MIM) 구조를 가진 간단한 소자를 유리와 플라스틱 기판 위에 소자제작과 같은 조건으로 진공증착과 스핀코팅을 통하여 제작하였다. In order to evaluate the electrical insulation properties of the thin films prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, a simple device having a gold electrode-polyimide thin film-gold electrode (MIM) structure was fabricated on glass and plastic substrates. The same conditions were produced through vacuum deposition and spin coating.

실시예 1 ∼ 7과 비교예 1 ∼ 2로부터 제조된 폴리이미드 박막의 유전상수를 측정하기 위해서, 유리기판 위에 40 ㎚ 두께의 금을 약 6 ∼ 10 torr의 진공 하에서 열증착 하였다. 여기에 폴리아믹산(PAA) 용액을 스핀 코팅하여 3000 ∼ 5000 Å의 두께로 박막화 한 후 90 ℃의 온도에서 2분간 열처리하여 용매를 제거하였다. 이어, 수은램프(mercury lamp)를 사용하여 100 ∼ 5000 mJ의 자외광을 조사한 후, 90 ∼ 150 ℃ 사이의 온도에서 1 ∼ 60분 동안 부분적 이미드화 반응을 수행하였다. In order to measure the dielectric constants of the polyimide thin films prepared from Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, 40 nm thick gold was thermally deposited on a glass substrate under a vacuum of about 6 to 10 torr. Here, the polyamic acid (PAA) solution was spin-coated and thinned to a thickness of 3000 to 5000 Pa, and then heat-treated at 90 ° C. for 2 minutes to remove the solvent. Subsequently, ultraviolet rays of 100 to 5000 mJ were irradiated with a mercury lamp, and then partial imidization reaction was performed for 1 to 60 minutes at a temperature between 90 and 150 ° C.

상기의 광·열경화한 폴리이미드 필름을 2.38 중량%의 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH) 수용액에 침적시켜 비노광 부위를 제거한 후, 200 ∼ 300 ℃의 온도에서 1 ∼ 180분 동안 열처리하여 이미드화 반응을 완료하였다. The photo-thermally cured polyimide film is immersed in a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to remove the non-exposed sites, and then heat-treated at a temperature of 200 to 300 ° C. for 1 to 180 minutes. The dehydration reaction was completed.

상기에서 얻어진 폴리이미드 박막 위에 지름 2 cm의 금을 40 nm의 두께로 박막 증착한 후 임피던스 계전기(impedance analyzer)를 이용하여 1 MHz의 주파수에서 전기용량(capacitance)을 측정하여 유전상수를 계산하였다. 유전상수 및 표면장력 측정 결과를 다음 표 2에 나타내었다. After depositing a thin film of gold with a diameter of 2 cm on the polyimide thin film obtained above to a thickness of 40 nm, the dielectric constant was calculated by measuring the capacitance at a frequency of 1 MHz using an impedance analyzer. Dielectric constant and surface tension measurement results are shown in Table 2 below.

폴리아믹산 유도체Polyamic acid derivatives 유전상수 (at 10 kHz)Dielectric Constant (at 10 kHz) 표면장력 (dyne/cm)Surface tension (dyne / cm) 실시예 1 (BPI-1)Example 1 (BPI-1) 3.493.49 42.542.5 실시예 2 (BPI-2)Example 2 (BPI-2) 3.453.45 40.240.2 실시예 3 (BPI-3)Example 3 (BPI-3) 3.333.33 39.739.7 실시예 4 (BPI-4)Example 4 (BPI-4) 3.203.20 38.938.9 실시예 5 (BPI-5)Example 5 (BPI-5) 3.153.15 36.536.5 실시예 6 (BPI-6)Example 6 (BPI-6) 3.513.51 45.045.0 실시예 7 (BPI-7)Example 7 (BPI-7) 3.503.50 47.047.0 비교예 1 (SPI)Comparative Example 1 (SPI) 2.502.50 35.035.0 비교예 2 (CPAA)Comparative Example 2 (CPAA) 3.683.68 50.050.0

상기 표 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 7에 따라 제조된 폴리이미드계 수지들은 3.15 ∼ 3.51 범위의 유전상수와 36.5 ∼ 47.0 dyne/cm 범위의 표면장력을 가지고 있었으며, 중합체 내에 옥타데실 측쇄기를 함유 한 단량체인 DA-L-18IM의 함유량이 증가할수록 유전상수와 표면장력은 모두 감소하였다. As shown in Table 2, the polyimide resins prepared according to Examples 1 to 7 according to the present invention had a dielectric constant in the range of 3.15 to 3.51 and a surface tension in the range of 36.5 to 47.0 dyne / cm, As the content of DA-L-18IM, a monomer containing an octadecyl side group, increased, both dielectric constant and surface tension decreased.

2. 유기박막 트랜지스터의 제작 및 특성평가2. Fabrication and Characterization of Organic Thin Film Transistor

본 발명의 광경화 폴리이미드를 이용하여 유기 박막 트랜지스터를 제작하고 그 특성을 측정하였다. The organic thin film transistor was produced using the photocured polyimide of this invention, and the characteristic was measured.

유기반도체로는 유기 박막 트랜지스터에서 가장 널리 사용되고 상대적으로 좋은 성능을 가지는 펜타센을 사용하였다. 기판은 유리와 폴리에테르설폰과 같은 플라스틱 기판을 사용하였다.
도 5는 상 접촉 소자의 구조를 나타낸 것으로, 이러한 상 접촉(top-contact)소자 제작방법은 구체적으로 다음과 같다.
As an organic semiconductor, pentacene, which is widely used in organic thin film transistors and has a relatively good performance, was used. Substrates used plastic substrates such as glass and polyethersulfone.
FIG. 5 illustrates a structure of a phase contact device, and a method of manufacturing the top-contact device is as follows.

삭제delete

먼저, 기판 청결도는 전자 소자를 제작할 때 가장 중요한 요소 중의 하나이므로 세제, 증류수, 아세톤 및 아이소프로필알코올를 이용하여 초음파 세척을 한 후 오븐에서 충분히 건조시킨 것을 사용하였고, 플라스틱 기판(2)은 시판되는 것을 별도의 세척공정 없이 보호막만 탈리시킨 후 그대로 사용하였다. 잘 세척된 기판 위에 먼저 금을 새도우마스크를 이용하여 1×10-6 torr의 진공에서 열 진공 증착하여 2 mm 너비의 게이트 전극(1)을 40 nm 두께로 형성하였다. 그 위에 본 발명의 광경화 폴리아믹산 용액을 300 nm 두께로 스핀코팅하고, 90 ℃에서 2분 간 건조한 후, 365 nm의 자외광을 조사하고 90 ∼ 150 ℃의 온도에서 부분적으로 이미드화 반응을 수행한 후 2.38 중량%의 테트라메틸암모니움하이드록사이드 수용액으로 현상하여 원하는 모양으로 패터닝하였다. 이어 200 ∼ 300 ℃에서 가열함으로써 폴리이미드 절연막을 얻었다. 상기의 폴리이미드 절연막(3) 위에 유기반도체인 펜타센(6)을 1×10-6 torr의 진공에서 열진공 증착을 이용하여 50 nm 두께로 증착하였다. 이때 펜타센의 결정화에 큰 영향을 미치는 기판의 온도는 90 ℃로 일정하게 유지하였다. 마지막으로 금을 게이트 증착과 같은 방법으로 40 nm의 두께로 증착하여 소오스와 드레인 전극(4,5)을 형성하였다. First, since substrate cleanliness is one of the most important factors when manufacturing electronic devices, the ultrasonic cleaning using detergent, distilled water, acetone, and isopropyl alcohol was used, followed by drying sufficiently in an oven, and the plastic substrate 2 was commercially available. After detaching only the protective film without a separate washing process, it was used as it is. On the well cleaned substrate, gold was first thermally vacuum deposited in a vacuum of 1 × 10 −6 torr using a shadow mask to form a 2 mm wide gate electrode 1 having a thickness of 40 nm. The photocurable polyamic acid solution of the present invention thereon is spin-coated to 300 nm thickness, dried at 90 ° C. for 2 minutes, irradiated with ultraviolet light at 365 nm and partially imidized at a temperature of 90-150 ° C. It was then developed with a 2.38% by weight aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and patterned to the desired shape. Next, the polyimide insulating film was obtained by heating at 200-300 degreeC. Pentacene (6), an organic semiconductor, was deposited on the polyimide insulating film (3) to a thickness of 50 nm using thermal vacuum deposition in a vacuum of 1 × 10 −6 torr. At this time, the temperature of the substrate having a great influence on the crystallization of pentacene was kept constant at 90 ℃. Finally, gold was deposited to a thickness of 40 nm in the same manner as the gate deposition to form the source and drain electrodes 4 and 5.

하 접촉(bottom-contact) 소자는 펜타센과 소오스, 드레인 전극의 형성 순서를 서로 바꿈으로써 제작하였다. Bottom-contact devices were fabricated by changing the order of formation of pentacene, source, and drain electrodes.

상기와 같이 제조된 소자의 특성은 에질런트 테크날리지사의 E5272장비를 이용하여 게이트 전압에 따른 드레인 전압-드레인 전류 및 드레인 전압에 따른 게이트 전압-드레인 전류 곡선들을 측정하여 포화(saturation) 영역에서 다음의 전류, 전압식을 이용하여 제반 특성들을 평가하였다. The characteristics of the device manufactured as described above were measured in the saturation region by measuring the drain voltage-drain current according to the gate voltage and the gate voltage-drain current curve according to the drain voltage using an E5272 device manufactured by Agilent Technologies. Various characteristics were evaluated using the current and voltage equations.

Figure 112004050095265-pat00030
Figure 112004050095265-pat00030

상기 수학식 1에서, VT 는 문턱전압, Vgs 는 인가된 게이트 전압, μ는 전계효과 전하이동도, W와 L은 채널의 너비와 길이, C는 절연막의 커패시턴스이다. In Equation 1, V T is a threshold voltage, Vgs is an applied gate voltage, μ is a field effect charge mobility, W and L are channel width and length, and C is capacitance of an insulating film.

문턱전압은

Figure 112005064025871-pat00031
와 Vgs의 그래프로부터 Ids 가 0인 게이트 전압으로 결정되고, 전계효과 전하이동도는
Figure 112005064025871-pat00032
와 Vgs의 그래프의 기울기로부터 산출하였다. 도 1 ∼ 4는 각각 실시예 1(BPAA-1)과 실시예 3(BPAA-3)을 게이트 유전체로 도입하여 제조한 전유기 박막트랜지스터 소자의 게이트 전압에 따른 드레인 전압-드레인 전류 및 드레인 전압에 따른 게이트 전압-드레인 전류 곡선들을 측정하여 나타낸 것이다.
이외에도 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 2로 부터 제조된 유기박막 트랜지스터의 특성을 정리하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다. Threshold voltage
Figure 112005064025871-pat00031
From the graphs of and Vgs, Ids is determined as the gate voltage with zero, and the field effect charge mobility is
Figure 112005064025871-pat00032
Calculated from the slope of the graph of and Vgs. 1 to 4 show drain voltages, drain currents, and drain voltages according to gate voltages of the organic thin film transistor elements manufactured by introducing Example 1 (BPAA-1) and Example 3 (BPAA-3) into the gate dielectric, respectively. The measured gate voltage-drain current curves are shown.
In addition, the characteristics of the organic thin film transistors manufactured from Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 2 are summarized and the results are shown in Table 3 below.

폴리아믹산 유도체Polyamic acid derivatives 전계효과 전하이동도 (cm2/V.s)Field Effect Charge Mobility (cm 2 / Vs) Off 전류 (Off current) (A)Off current (A) 전류비 (On/Off ratio)On / Off ratio 문턱전압 (Threshold Voltage) (V)Threshold Voltage (V) 문턱전압이전스윙 (Subthreshold Swing) (V/dec)Subthreshold Swing (V / dec) 실시예 1 (BPI-1)Example 1 (BPI-1) 4.844.84 1.6 ×10-9 1.6 × 10 -9 3 ×104 3 × 10 4 -2.5-2.5 0.50.5 실시예 2 (BPI-2)Example 2 (BPI-2) 4.304.30 6.5 ×10-10 6.5 × 10 -10 4.7 ×104 4.7 × 10 4 -2.6-2.6 0.70.7 실시예 3 (BPI-3)Example 3 (BPI-3) 3.133.13 5.0 ×10-10 5.0 × 10 -10 7 ×104 7 × 10 4 -3.0-3.0 0.50.5 실시예 4 (BPI-4)Example 4 (BPI-4) 4.504.50 5.0 ×10-10 5.0 × 10 -10 2 ×105 2 × 10 5 -3.5-3.5 0.90.9 실시예 5 (BPI-5)Example 5 (BPI-5) 5.005.00 3.0 ×10-12 3.0 × 10 -12 5 ×105 5 × 10 5 -3.0-3.0 0.70.7 실시예 6 (BPI-6)Example 6 (BPI-6) 5.075.07 4.0 ×10-12 4.0 × 10 -12 7 ×105 7 × 10 5 -2.5-2.5 0.60.6 실시예 7 (BPI-7)Example 7 (BPI-7) 7.057.05 2.0 ×10-12 2.0 × 10 -12 7 ×105 7 × 10 5 -2.0-2.0 0.80.8 비교예 1 (SPI)Comparative Example 1 (SPI) 0.50.5 1.0 ×10-9 1.0 × 10 -9 2 ×104 2 × 10 4 -8.0-8.0 3.03.0 비교예 2 (CPAA)Comparative Example 2 (CPAA) 1.341.34 1.0 ×10-9 1.0 × 10 -9 1 ×104 1 × 10 4 -5.5-5.5 2.02.0

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, DA-L-18IM이 포함되어 있지 않은 비교예 1과 비교예 2의 절연막과 비교하여 본 발명에 따른 DA-L-18IM가 포함된 실시예 1 ∼ 7의 절연막으로 제작된 유기박막 트랜지스터의 전계효과 전하 이동도, off 전류(off current), 문턱전압(Threshold Voltage), 전류비(On/Off ratio), 문턱전압이전스윙(Subthreshold Swing)(V/dec)등 모든 성능이 월등히 향상되었음을 알 수 있다. As shown in Table 3, the insulating film of Examples 1 to 7 containing DA-L-18IM according to the present invention compared to the insulating film of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 that does not contain DA-L-18IM Field effect charge mobility, off current, threshold voltage, on / off ratio, subthreshold swing (V / dec), etc. You can see that the performance is greatly improved.

상기 실험예 1과 실험예 2를 정리하면, 본 발명에 따른 폴리이미드 수지는 중량평균 분자량(Mw) 10,000 ∼ 200,000 g/㏖ 범위, 고유점도 0.05 ∼ 2.0 g/dL 범위, 열분해온도 380 ∼ 450 ℃ 범위, 10 KHz의 주파수에서의 유전상수 3 ∼ 6 범 위, 표면장력 35 ∼ 45 dyne/cm 범위에 있었다. 본 발명의 유기절연막을 이용하여 제작한 유기박막 트랜지스터의 제반 특성이 그게 향상되었으며 특히, 전계효과 전하이동도(field effect mobility)가 크게 향상되었고 그 전하이동도는 3.0 ∼ 10.0 ㎠/Vs 범위에 있었다.In summary, Experimental Example 1 and Experimental Example 2, the polyimide resin according to the present invention has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 200,000 g / mol range, intrinsic viscosity of 0.05 to 2.0 g / dL range, thermal decomposition temperature of 380 ~ 450 ℃ Range, dielectric constant 3-6 range at 10 KHz, surface tension 35-45 dyne / cm range. The overall characteristics of the organic thin film transistor fabricated using the organic insulating film of the present invention were improved, in particular, the field effect mobility was greatly improved, and the charge mobility was in the range of 3.0 to 10.0 cm 2 / Vs. .

상기에서 나타낸 바와 같이, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 용액의 혼합 조성물로 구성되어, 130 ∼ 250 ℃ 범위의 저온공정특성, 우수한 전기적 특성, 내화학 약품성 및 내열성을 보유함으로써, 전유기 디스플레이 소자에 적용되는 트랜지스터용 절연체 재료로서의 응용이 가능할 뿐만 아니라 액정표시소자 제조의 복잡한 공정을 단축할 수 있는 효과가 있다.As indicated above, the present invention is composed of a mixed composition of a soluble polyimide resin represented by the formula (1) and a polyamic acid solution represented by the formula (2), low temperature process characteristics in the range of 130 ~ 250 ℃, excellent electrical properties, By retaining chemical resistance and heat resistance, not only the application as an insulator material for transistors applied to all-organic display devices is possible, but also the effect of shortening the complicated process of manufacturing the liquid crystal display device can be shortened.

Claims (10)

삭제delete 다음 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 다음 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체가 1 ∼ 99 중량% : 1 ∼ 99 중량%의 혼합비를 이루고 있는 혼합 조성물을 포함하여 이루어지며,A soluble polyimide resin represented by the following formula (1) and a polyamic acid derivative represented by the following formula (2) comprises a mixed composition comprising a mixing ratio of 1 to 99% by weight: 1 to 99% by weight, 상기한 폴리이미드 수지와 폴리아믹산 유도체는 다음의 구조식 (a), (b), (c), (d) 및 (e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 지방족 고리계 4가기와, 다음의 구조식 (f)의 알킬숙시닉이미드 측쇄를 가지는 방향족 2가기가 반드시 포함된 구조를 갖고 있는 것임을 특징으로 하는 절연막 :The polyimide resin and the polyamic acid derivative may be one or two or more aliphatic ring-based tetravalent groups selected from the following structural formulas (a), (b), (c), (d) and (e), and the following structural formulas An insulating film characterized by having a structure in which an aromatic divalent group having an alkylsuccinimide side chain of (f) is necessarily contained: [화학식 1][Formula 1]
Figure 112006032524567-pat00067
Figure 112006032524567-pat00067
[화학식 2][Formula 2]
Figure 112006032524567-pat00068
Figure 112006032524567-pat00068
상기 화학식 1 또는 2에서,In Chemical Formula 1 or 2,
Figure 112006032524567-pat00069
Figure 112006032524567-pat00070
,
Figure 112006032524567-pat00071
,
Figure 112006032524567-pat00072
,
Figure 112006032524567-pat00073
,
Figure 112006032524567-pat00074
,
Figure 112006032524567-pat00075
,
Figure 112006032524567-pat00076
,
Figure 112006032524567-pat00077
,
Figure 112006032524567-pat00078
,
Figure 112006032524567-pat00079
Figure 112006032524567-pat00080
중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기로서, 반드시 구조식 (a), (b), (c), (d) 및 (e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 지방족 고리계 4가기를 포함하며; 및
Figure 112006032524567-pat00069
silver
Figure 112006032524567-pat00070
,
Figure 112006032524567-pat00071
,
Figure 112006032524567-pat00072
,
Figure 112006032524567-pat00073
,
Figure 112006032524567-pat00074
,
Figure 112006032524567-pat00075
,
Figure 112006032524567-pat00076
,
Figure 112006032524567-pat00077
,
Figure 112006032524567-pat00078
,
Figure 112006032524567-pat00079
And
Figure 112006032524567-pat00080
One or two or more tetravalent groups selected from the group consisting of at least one aliphatic ring system tetravalent group selected from the structural formulas (a), (b), (c), (d) and (e); And
Figure 112006032524567-pat00081
Figure 112006032524567-pat00082
는 각각
Figure 112006032524567-pat00083
,
Figure 112006032524567-pat00084
,
Figure 112006032524567-pat00085
,
Figure 112006032524567-pat00086
,
Figure 112006032524567-pat00087
,
Figure 112006032524567-pat00088
,
Figure 112006032524567-pat00089
,
Figure 112006032524567-pat00090
,
Figure 112006032524567-pat00091
,
Figure 112006032524567-pat00092
,
Figure 112006032524567-pat00093
, 및
Figure 112006032524567-pat00094
(이때, n은 1 내지 30 범위의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 2가기로서, 반드시 상기
Figure 112006032524567-pat00095
는 상기 구조식 (f)의 알킬숙시닉이미드 측쇄를 가지는 방향족 2가기를 포함하며;
Figure 112006032524567-pat00081
And
Figure 112006032524567-pat00082
Are each
Figure 112006032524567-pat00083
,
Figure 112006032524567-pat00084
,
Figure 112006032524567-pat00085
,
Figure 112006032524567-pat00086
,
Figure 112006032524567-pat00087
,
Figure 112006032524567-pat00088
,
Figure 112006032524567-pat00089
,
Figure 112006032524567-pat00090
,
Figure 112006032524567-pat00091
,
Figure 112006032524567-pat00092
,
Figure 112006032524567-pat00093
, And
Figure 112006032524567-pat00094
Wherein n is a natural number in the range of 1 to 30.
Figure 112006032524567-pat00095
Comprises an aromatic divalent group having an alkylsuccinimide side chain of formula (f);
ℓ 및 m은 각각 1 내지 300 범위의 자연수를 나타낸다.L and m each represent a natural number ranging from 1 to 300.
제 2 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지의 고유점도가 0.1 ∼ 1.5 dL/g 범위이며, 중량평균 분자량이 5,000 ∼ 150,000 g/mol의 범위인 것임을 특징으로 하는 절연막.The insulating film according to claim 2, wherein the intrinsic viscosity of the soluble polyimide resin represented by Chemical Formula 1 is in the range of 0.1 to 1.5 dL / g, and the weight average molecular weight is in the range of 5,000 to 150,000 g / mol. 제 2 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라히드로푸란, 클로로포름, 아세톤, 에틸아세테이트 및 감마-부티로락톤 중에서 선택된 용매에 대해 용해특성을 가지는 것임을 특징으로 하는 절연막.The soluble polyimide resin represented by Formula 1 is dimethylacetamide, dimethylformamide, N -methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, chloroform, acetone, ethyl acetate and gamma-butyro. An insulating film, characterized in that it has a dissolution property for a solvent selected from lactones. 제 2 항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 고유점도가 0.3 ∼ 2.00 dL/g 범위이며, 폴리아믹산 유도체의 중량평균분자량 10,000 ∼ 200,000 g/mol의 범위인 것임을 특징으로 하는 절연막.3. The insulating film according to claim 2, wherein the intrinsic viscosity of the polyamic acid derivative represented by Chemical Formula 2 is in the range of 0.3 to 2.00 dL / g, and the weight average molecular weight of the polyamic acid derivative is in the range of 10,000 to 200,000 g / mol. 제 2 항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아믹산 유도체의 이미드화 온도범위가 130 ∼ 300 ℃인 것임을 특징으로 하는 절연막.The insulating film according to claim 2, wherein the imidation temperature range of the polyamic acid derivative represented by Chemical Formula 2 is 130 to 300 ° C. 상기 청구항 2 내지 6 중에서 선택된 어느 하나의 항의 절연막을 증착하여 제조한 것임을 특징으로 하는 전유기 박막 트랜지스터. An all-organic thin film transistor, characterized in that manufactured by depositing the insulating film of any one of the claims 2 to 6. 제 7 항에 있어서, 상기 절연막은 30 ∼ 500 ㎚ 두께 범위로 증착되는 것임을 특징으로 하는 전유기 박막 트랜지스터.8. The thin film transistor of claim 7, wherein the insulating film is deposited in a thickness range of 30 to 500 nm. 제 7 항에 있어서, 상기 절연막 상부 표면에, 펜타센, 금속 페탈로시아닌, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌 및 그 유도체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 증착시켜 유기활성층을 추가로 형성하는 것임을 특징으로 하는 전유기 박막 트랜지스터.The organic active layer of claim 7, further comprising depositing one or two or more compounds selected from pentacene, metal petalocyanine, polythiophene, polyphenylenevinylene, and derivatives thereof on the upper surface of the insulating film. An all-organic thin film transistor, characterized in that forming. 제 7 항에 있어서, 상기 전유기 박막 트랜지스터는 전계이동도가 0.1 ∼ 10 ㎠/Vs 범위를 유지하는 것임을 특징으로 하는 전유기 박막 트랜지스터.8. The organic thin film transistor of claim 7, wherein the organic thin film transistor maintains a field mobility of 0.1 to 10 cm 2 / Vs.
KR1020040087403A 2004-10-29 2004-10-29 Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them KR100622026B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040087403A KR100622026B1 (en) 2004-10-29 2004-10-29 Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them
TW094129302A TWI270321B (en) 2004-10-29 2005-08-26 Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them
JP2005250338A JP4027384B2 (en) 2004-10-29 2005-08-30 Insulating film containing soluble polyimide resin and all-organic thin-film transistor using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040087403A KR100622026B1 (en) 2004-10-29 2004-10-29 Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060038196A KR20060038196A (en) 2006-05-03
KR100622026B1 true KR100622026B1 (en) 2006-09-19

Family

ID=36719682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040087403A KR100622026B1 (en) 2004-10-29 2004-10-29 Insulator containing soluble polyimides and organic thin film transistor using them

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP4027384B2 (en)
KR (1) KR100622026B1 (en)
TW (1) TWI270321B (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100822679B1 (en) 2006-12-05 2008-04-17 전남대학교산학협력단 Positive type photosensitive polyimide composition containing photobase generator
US11261304B2 (en) 2016-10-31 2022-03-01 Lg Chem, Ltd. Polyimide film forming composition and polyimide film produced by using same

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007136098A1 (en) 2006-05-24 2007-11-29 Nissan Chemical Industries, Ltd. Coating liquid for gate insulating film, gate insulating film and organic transistor
KR100774616B1 (en) * 2006-06-15 2007-11-12 한국화학연구원 Polyamic acid derivatives with low pretilt angles and method for preparing them for liquid crystal alignment layer
KR100792037B1 (en) * 2006-06-17 2008-01-04 한국화학연구원 Polyamic acid photo-alignment layers and method for preparing them for liquid crystal cell
JP5077558B2 (en) * 2007-02-15 2012-11-21 Jsr株式会社 Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
JP5071659B2 (en) * 2007-02-22 2012-11-14 Jsr株式会社 Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
JP5293927B2 (en) * 2007-02-26 2013-09-18 Jsr株式会社 Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
JP5105071B2 (en) * 2007-02-27 2012-12-19 Jsr株式会社 Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
KR100847464B1 (en) * 2007-03-02 2008-07-21 제일모직주식회사 Alignment agent of liquid crystal and alignment film of liquid crystal??using the same
JP5013105B2 (en) * 2007-03-06 2012-08-29 Jsr株式会社 Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
JP5013106B2 (en) * 2007-03-16 2012-08-29 Jsr株式会社 Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
JP4905701B2 (en) * 2007-05-18 2012-03-28 Jsr株式会社 Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
KR100882586B1 (en) 2007-10-10 2009-02-13 제일모직주식회사 Photoalignment agent of liquid crystal, photoalignment film of liquid crystal including the same, and liquid crystal display including the same
KR101070190B1 (en) * 2007-11-14 2011-10-05 한국화학연구원 Insulator containing Low temperature processable poly(amic acid)s and organic thin film transistor using them
KR20160130876A (en) 2009-09-30 2016-11-14 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 Substrate for flexible device, thin film transistor substrate for flexible device, flexible device, substrate for thin film element, thin film element, thin film transistor, method for manufacturing substrate for thin film element, method for manufacturing thin film element, and method for manufacturing thin film transistor
JP2011233858A (en) * 2010-04-09 2011-11-17 Dainippon Printing Co Ltd Method for manufacturing substrate for thin film element, method for manufacturing thin film element, method for manufacturing thin film transistor, thin film element and thin film transistor
WO2012059386A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-10 Basf Se Polyimides as dielectric
EP3522242A4 (en) * 2016-09-29 2019-09-04 FUJIFILM Corporation Bottom gate-type organic semiconductor transistor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06136120A (en) * 1992-10-27 1994-05-17 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Production of soluble polyimide
KR20030085166A (en) * 2002-04-29 2003-11-05 삼성전자주식회사 Composition Comprising Positive-Type Photosenstive Polyimide Precusors
KR20040050166A (en) * 2002-12-09 2004-06-16 한국화학연구원 Polyimide derivatives with pendant imide group and method for preparing them
KR20050118604A (en) * 2004-06-14 2005-12-19 한국화학연구원 Compositions for alignment layer of liquid crystal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06136120A (en) * 1992-10-27 1994-05-17 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Production of soluble polyimide
KR20030085166A (en) * 2002-04-29 2003-11-05 삼성전자주식회사 Composition Comprising Positive-Type Photosenstive Polyimide Precusors
KR20040050166A (en) * 2002-12-09 2004-06-16 한국화학연구원 Polyimide derivatives with pendant imide group and method for preparing them
KR20050118604A (en) * 2004-06-14 2005-12-19 한국화학연구원 Compositions for alignment layer of liquid crystal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100822679B1 (en) 2006-12-05 2008-04-17 전남대학교산학협력단 Positive type photosensitive polyimide composition containing photobase generator
US11261304B2 (en) 2016-10-31 2022-03-01 Lg Chem, Ltd. Polyimide film forming composition and polyimide film produced by using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006124650A (en) 2006-05-18
TW200614870A (en) 2006-05-01
KR20060038196A (en) 2006-05-03
JP4027384B2 (en) 2007-12-26
TWI270321B (en) 2007-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4027384B2 (en) Insulating film containing soluble polyimide resin and all-organic thin-film transistor using the same
KR100873992B1 (en) Soluble polyimide resin mixture composition for low temperature process and all organic thin film transistor device manufactured by using this as insulating film
KR101648745B1 (en) Low temperature curable polyimides with high packing structure and organic thin film transistor devices using them
JP5212596B2 (en) Organic transistor
KR101547588B1 (en) Composition for forming underlayer film for image formation
KR101421913B1 (en) Polyimides as dielectric
KR20110018668A (en) Composition containing polyimide derivative for preparing organic gate insulator and organic gate insulator and organic thin film transistor using the same
KR101052356B1 (en) Organic insulating film and organic thin film transistor including same
US10573834B2 (en) Coating liquid for gate insulating film, gate insulating film and organic transistor
KR100552989B1 (en) Photosensitive polyamic acid derivatives and polyimides for insulator of organic thin film transistor
JP7232542B2 (en) Polyimide-based copolymers, electronic components containing the same, and field effect transistors
KR20100116287A (en) Coumarine containing diamine monomer and polyimide, and organic thin film transistor using the same as insulator
KR20100049999A (en) Low temperature processable and photo-crosslinkable organic gate insulator, and organic thin film transistor device using the same
KR100552990B1 (en) Low temperature processable photosensitive polyimides for insulator of organic thin film transistor
KR101420768B1 (en) Photocrosslinkable anthracene containing high thermal resistant polybenzoxazole, composition containing the same for forming organic gate insulator and thin-film transistor using the same
KR101070190B1 (en) Insulator containing Low temperature processable poly(amic acid)s and organic thin film transistor using them
KR101411830B1 (en) Low temperature processable and photo-crosslinkable organic gate insulator, and organic thin film transistor device using the same
KR20230024064A (en) Fluorine polymer gate dielectric and electric device using the same
KR101302418B1 (en) Novel high thermal resistant polybenzoxazole, composition containing the same for forming organic gate insulator and thin-film transistor using the same
KR101726657B1 (en) Pyridine containing high thermal resistant polybenzoxazole, composition containing the same for forming organic gate insulator and thin-film transistor using the same
KR20090057357A (en) Insulator containing low temperature processable poly(amic acid)s and organic thin film transistor using them

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130625

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150710

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170831

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee