KR102108040B1 - Method of forming organic polymer semiconductor pattern by low-temperature solution process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온 용액 공정을 이용하여 유기 반도체 고분자 패턴을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 기판의 제1영역을 표면처리하여 표면성질을 변화시키고, 유기 반도체 고분자를 포함하는 에멀전을 기판 위에 코팅한 후 알코올로 세척하는 단위 코팅 공정을 통해 유기 반도체 패턴을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern using a low temperature solution process, more specifically, surface treatment of a first region of a substrate to change surface properties, and coating an emulsion containing an organic semiconductor polymer on a substrate It relates to a method of manufacturing an organic semiconductor pattern through a unit coating process after washing with alcohol.

Description

저온 용액 공정을 이용한 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법{Method of forming organic polymer semiconductor pattern by low-temperature solution process}Method of forming organic polymer semiconductor pattern by low-temperature solution process

본 발명은 저온 용액 공정을 이용하여 유기 반도체 고분자 패턴을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 기판의 제1영역을 표면처리하여 표면성질을 변화시키고, 유기 반도체 고분자를 포함하는 에멀전을 기판 위에 코팅한 후 알코올로 세척하는 단위 코팅 공정을 통해 유기 반도체 패턴을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern using a low temperature solution process, more specifically, surface treatment of a first region of a substrate to change surface properties, and coating an emulsion containing an organic semiconductor polymer on a substrate It relates to a method of manufacturing an organic semiconductor pattern through a unit coating process after washing with alcohol.

전통적인 음극선관 디스플레이의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 개발되고 있다. 현재까지 개발되어 있는 디스플레이 방식으로는 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP), 액정 표시 장치(LCD), 전계 방출 표시 장치(FED) 및 유기 전계 발광 소자(OLED) 등을 들 수 있다.Various flat panel display devices that can reduce weight and volume, which are disadvantages of the conventional cathode ray tube display, have been developed. Examples of display systems that have been developed to date include plasma display panels (PDPs), liquid crystal displays (LCDs), field emission displays (FEDs), and organic electroluminescent devices (OLEDs).

이중, 박막 트랜지스터가 적용된 액정 표시 장치는 반도체 공정을 이용하여 제조되는 디스플레이 장치로서 모바일 장치에서부터 대면적 장치에 이르기까지 폭넓게 실용화되어 있다. 그러나 액정 표시 소자는 후면 광원으로 인하여 소비 전력이 크고, 부가적으로 편광 필터, 프리즘 시트, 확산판 등의 광학 소자들이 반드시 결합되어야 하는 점에서 광손실이 많고 시야각이 좁다는 단점이 있다. 액정 표시 장치는 기술개발과 함께 높은 다이나믹 레인지 및 명암비 증가를 이루고 있고 경제성이 높고 범용적인 디스플레이 장치이지만 평면 디스플레이의 특성상 접거나 휘는 성질이 없는 단점이 있다. Among them, a liquid crystal display device to which a thin film transistor is applied is a display device manufactured using a semiconductor process, and has been widely used from a mobile device to a large area device. However, the liquid crystal display device has disadvantages such as high power consumption due to a rear light source and additional optical loss such as a polarizing filter, a prism sheet, and a diffuser plate, and a narrow viewing angle. A liquid crystal display device has a high dynamic range and an increase in contrast ratio with technology development, and is a high-efficiency and general-purpose display device, but has a disadvantage of no folding or bending property due to the characteristics of a flat panel display.

디스플레이 산업이 점차 고도화되면서 경박 단소화의 필요성이 증가하고, 모바일 영역에서 표시 품질의 고성능화와 함께 편리함을 추구할 수 있는 플렉시블 디스플레이가 점차 주목을 받고 있다. 특히 웨어러블 스마트 기기의 개발, 형태 변형을 통한 공간 활용성의 증가 및 높은 휴대성의 수요가 증가함에 따라 현재까지 디스플레이 시장을 주도하였던 평면 디스플레이 장치에서 플렉시블 디스플레이 장치의 개발이 더욱 중요해지고 있다. 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 능동 구동 소자 어레이 개발에 있어서는 낮은 원가 공정 적용이 용이하면서 소자의 유연성과 내구성이 우수하여야 한다.As the display industry gradually advances, the necessity of reducing the size and complexity of the display is increasing, and a flexible display capable of pursuing convenience with high performance of display quality in the mobile area is gradually receiving attention. In particular, as the development of wearable smart devices, the increase in space utilization through shape modification, and the demand for high portability have increased, the development of flexible display devices has become more important in flat display devices that have led the display market to date. In order to implement a flexible display, in developing an active driving device array, it is necessary to easily apply a low cost process and to have excellent device flexibility and durability.

상기와 같은 플렉시블 디스플레이의 개발에 있어서 중요한 분야중 하나가 유기 반도체 고분자를 이용한 유기 전계 발광 소자(OLED)이다. 유기 반도체 고분자는 반도체 특성을 나타내는 공액성 유기 고분자인 폴리아세틸렌계 및 폴리티오펜(polythiophene)계 고분자가 개발된 이후, 고분자 특성의 용이한 조절, 비교적 간단한 합성 방법, 간단한 필름 성형 공정, 유연성, 전도성, 저렴한 생산비 등의 장점 때문에 새로운 전자재료로서 광범위한 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다.One of the important fields in the development of the flexible display as described above is an organic electroluminescent device (OLED) using an organic semiconductor polymer. The organic semiconductor polymer is a conjugated organic polymer that exhibits semiconductor properties, since polyacetylene-based and polythiophene-based polymers have been developed, easy control of polymer properties, relatively simple synthesis method, simple film forming process, flexibility, conductivity Due to advantages such as low production cost, active research is being conducted in a wide range of fields as a new electronic material.

유기 반도체 고분자를 OLED에 응용하기 위해서는 패터닝 공정이 필수적으로 사용되어야 하는데, 현재까지 상업화된 패터닝 공정으로는 파인 메탈 마스크(Fine metal mask) 공정, 잉크젯(Ink-jet) 공정 및 포토리소그래피(Photolithography) 공정 등이 있다. 이중 파인 메탈 마스크 공정은 고진공 상태에서 유기물에 열을 가하여 증착하는 진공이며, 포토리소그래피는 포토레지스트의 코팅, 마스크 배치, 노광, 포토레지스트의 제거, 에칭 등 일련의 복잡한 공정을 포함하는 점에서 상술한 바와 같은 공정은 친환경적이지 않고 공정 비용이 높은 단점이 있다.In order to apply organic semiconductor polymers to OLEDs, a patterning process must be used, and commercially available patterning processes include fine metal mask processes, ink-jet processes, and photolithography processes. And so on. The double fine metal mask process is a vacuum that deposits heat by applying heat to an organic material in a high vacuum state, and photolithography is described above in that it includes a series of complex processes such as photoresist coating, mask placement, exposure, photoresist removal, and etching. The process as described above is disadvantageous in that it is not environmentally friendly and the process cost is high.

잉크젯 공정의 경우 고해상도 구현이 가능하고 패턴을 원하는 영역에 도포할 수 있다는 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있지만, 공정이 복잡하고 단일 코팅 공정 중 코팅이 되는 면적이 적기 때문에 공정 속도가 느리다는 문제가 있다. 또한 DOD(drop on demand) 방식의 코팅 방식으로 박막을 형성하기 때문에 커피 링 효과에 의한 균일도 저하의 문제가 여전히 존재한다.In the case of the inkjet process, many studies have been conducted due to the advantages of realizing high resolution and being able to apply the pattern to a desired area, but there is a problem that the process speed is slow because the process is complicated and the area to be coated in a single coating process is small. . In addition, since the thin film is formed by the coating method of the DOD (drop on demand) method, there is still a problem of uniformity reduction due to the coffee ring effect.

한편 유기 반도체 고분자를 디스플레이 소자에 이용하기 위해 고분자 물질을 용매에 용해시킨 후 기판 상에 스핀 코팅 등의 기술을 적용하고 용매를 증발시킨 후 패터닝하는 기술이 적용될 수 있다. 그러나 코팅에 의해 패터닝하는 공정은 원하는 특정 영역에 선택적으로 유기 반도체 고분자를 정밀하게 패터닝하기 어렵고, 유기 용매를 사용하기 때문에 하부 패턴에 손상을 가할 수 있으며, 친환경적이지 않은 문제점이 존재한다. 또한 서로 다른 유기 반도체 고분자를 하나의 기판 상에 코팅할 때 순차적으로 코팅한다하더라도 동일한 유기 용매가 사용될 수밖에 없는 한계로 인해 서로 다른 유기 반도체 고분자를 연속적으로 균일하고 신뢰성있게 패터닝하기 어렵다는 문제가 존재한다. 상기의 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허 제2018-0026012호에는 이러한 문제를 해결하기 위해 친환경 용매인 물을 이용하여 고분자 반도체 박막을 형성하는 기술을 공개하고 있다. 그러나 특정 영역에 선택적으로 유기 반도체 고분자를 정밀하게 패터닝하기 어려운 문제가 여전히 존재하고, 잔류 계면활성제의 존재로 인해 전하 이동도가 낮아 신뢰성있는 소자의 구현이 어려웠다.Meanwhile, in order to use an organic semiconductor polymer for a display device, a technique such as spin coating on a substrate after dissolving a polymer material in a solvent, and patterning after evaporating the solvent may be applied. However, the process of patterning by coating is difficult to precisely pattern the organic semiconductor polymer selectively in a specific area desired, and since an organic solvent is used, damage to the lower pattern may occur, and there is a problem that is not environmentally friendly. In addition, even when sequentially coating different organic semiconductor polymers on a single substrate, there is a problem in that it is difficult to continuously and uniformly pattern different organic semiconductor polymers due to limitations in which the same organic solvent must be used. In order to solve the above problems, Korean Patent Publication No. 2018-0026012 discloses a technique for forming a polymer semiconductor thin film using water, which is an environmentally friendly solvent, to solve this problem. However, there is still a problem that it is difficult to precisely pattern the organic semiconductor polymer selectively in a specific region, and it is difficult to implement a reliable device due to low charge mobility due to the presence of residual surfactant.

따라서 기판 상에 유기 반도체 고분자를 간단한 공정으로 정밀하게 패터닝하고, 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자를 순차적으로 패터닝하더라도 후속적인 패터닝 공정에 의해 이미 형성된 유기 반도체 고분자 패턴의 손상이 전혀 없으며, 높은 전하 이동도를 구현할 수 있는 친환경적인 패터닝 공정의 개발이 필요하다.Therefore, even if the organic semiconductor polymer is precisely patterned on a substrate by a simple process, and a plurality of different organic semiconductor polymers are sequentially patterned, there is no damage to the organic semiconductor polymer pattern already formed by the subsequent patterning process, and high charge mobility It is necessary to develop an environmentally friendly patterning process that can implement.

KR10-2018-0026012AKR10-2018-0026012A

본 발명의 목적은 특정 영역에 유기 반도체 고분자를 간단한 공정으로 패터닝하여 높은 전하 이동도를 가지는 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern having a high charge mobility by patterning an organic semiconductor polymer in a specific region in a simple process.

본 발명의 다른 목적은 진공 공정을 사용하지 않고 유기 반도체 고분자 에멀전을 이용하는 비진공 공정을 이용함으로써 대기 환경에서 간단하며 경제적인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a simple and economical method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern in an atmospheric environment by using a non-vacuum process using an organic semiconductor polymer emulsion without using a vacuum process.

본 발명의 다른 목적은 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자를 순차적으로 패터닝하더라도 후속적인 패터닝 공정에 의해 이미 형성된 유기 반도체 고분자 패턴에 영향을 전혀 주지 않고, 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자 패턴 모두가 균일한 고품질 박막을 형성할 수 있는 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that even if a plurality of different organic semiconductor polymers are sequentially patterned, the organic semiconductor polymer patterns already formed by a subsequent patterning process are not affected at all, and all of the plurality of different organic semiconductor polymer patterns are uniform and high quality. It is to provide a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern capable of forming a thin film.

본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법은 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역을 제2표면성질로 표면처리하는 제1단계; 유기 반도체 고분자를 내상에 포함하고, 계면활성제를 포함하는 에멀전을 기판위에 코팅하는 제2단계; 및 상기 코팅된 기판을 건조하고 알코올로 세척하는 제3단계;를 단위 코팅 공정으로 포함하며, 상기 제1표면성질 및 제2표면성질은 각각 친수성 또는 소수성이며 서로 상이한 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to the present invention includes a first step of surface-treating a first area of a substrate having a first surface property with a second surface property; A second step of including an organic semiconductor polymer on the inner phase and coating an emulsion containing a surfactant on the substrate; And a third step of drying the coated substrate and washing with alcohol, wherein the first and second surface properties are hydrophilic or hydrophobic and different from each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 제2단계에서 에멀전은 수중유형(oil-in-water) 에멀전일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the emulsion in the second step may be an oil-in-water emulsion.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 유기 반도체 고분자의 측쇄와 계면활성제의 소수기는 동족체일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic groups of the side chain and the surfactant of the organic semiconductor polymer may be homologs.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 유기 반도체 고분자의 측쇄의 직쇄상 탄소수 CP와 계면활성제의 소수기의 직쇄상 탄소수 CS는 하기 관계식을 만족하는 것일 수 있다.In the method for manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the linear carbon number CP of the side chain of the organic semiconductor polymer and the linear carbon number C S of the hydrophobic group of the surfactant may satisfy the following relationship.

[관계식 1][Relationship 1]

0.8 < CP/CS < 1.20.8 <C P / C S <1.2

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 계면활성제는 (C10-C16)지방족 양이온성 계면활성제일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the surfactant may be a (C10-C16) aliphatic cationic surfactant.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 단위 코팅 공정을 친수성 기판의 제1영역과 다른 영역에서 수행하는 것을 더 포함하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the unit coating process may further include performing in a region different from the first region of the hydrophilic substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 알코올은 (C2-C4)알코올일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the alcohol may be (C2-C4) alcohol.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 고분자 패턴의 두께는 10 내지 100 nm일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the thickness of the polymer pattern may be 10 to 100 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 패턴의 표면조도(Rrms)는 10 nm 이하일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the surface roughness (R rms ) of the pattern may be 10 nm or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역은 기판 상에 자기조립 단분자층 또는 소수성 고분자층이 형성된 것일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the first region of the substrate having the first surface property may be a self-assembled monolayer or hydrophobic polymer layer formed on the substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 제1단계는, 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역에 자기조립 화합물을 도포하는 단계를 포함하고, 상기 자기조립 화합물은 알코올, 아민, 카르복실산 및 티올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 관능기를 포함하는 화합물일 수 있다.In a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the first step includes applying a self-assembled compound to a first region of a substrate having a first surface property, and the self-assembly The compound may be a compound containing any one or more functional groups selected from the group consisting of alcohols, amines, carboxylic acids and thiols.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 상기 단위 코팅 공정을 2회 이상 포함하되, 각 단위 코팅 공정에 포함되는 유기 반도체 고분자는 동일하거나 상이한 것일 수 있다.In the method for manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the unit coating process is included two or more times, but the organic semiconductor polymer included in each unit coating process may be the same or different.

본 발명은 상술한 바와 같은 제조방법에 의해 제조된 유기 반도체 고분자 패턴을 포함한다.The present invention includes an organic semiconductor polymer pattern manufactured by the above-described manufacturing method.

본 발명은 유기 반도체 고분자 패턴을 포함하는 광전소자를 포함하며, 광전소자는 OLED 소자, 면조명, e-페이퍼, e-북, 터치패널 및 태양전지에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The present invention includes an optoelectronic device including an organic semiconductor polymer pattern, and the optoelectronic device may be any one selected from OLED devices, surface lighting, e-paper, e-books, touch panels, and solar cells.

본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법은 기판의 특정 영역에 유기 반도체 고분자를 간단한 공정으로 패터닝하여 높은 전하 이동도를 가지는 유기 반도체 고분자 패턴 및 광전소자를 제공할 수 있다.The method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to the present invention can provide an organic semiconductor polymer pattern and a photoelectric device having high charge mobility by patterning an organic semiconductor polymer in a specific process on a specific region of a substrate.

본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법은 진공 공정을 사용하지 않고 유기 반도체 고분자 에멀전을 이용하는 비진공 공정을 이용할 수 있으며, 대기 환경에서 간단하며 경제적으로 유기 반도체 고분자 패턴 및 광전소자를 제공할 수 있다.The method for manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to the present invention can use a non-vacuum process using an organic semiconductor polymer emulsion without using a vacuum process, and can provide an organic semiconductor polymer pattern and an optoelectronic device simply and economically in an atmospheric environment. have.

본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법은 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자를 순차적으로 용액상으로 패터닝하더라도 후속적인 패터닝 공정에 의해 이미 형성된 유기 반도체 고분자 패턴에 영향을 전혀 주지 않고, 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자 패턴 모두가 균일한 고품질 박막을 형성할 수 있다.The method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to the present invention does not affect the organic semiconductor polymer pattern already formed by a subsequent patterning process at all, even if a plurality of different organic semiconductor polymers are sequentially patterned in a solution phase, All of the organic semiconductor polymer patterns can form a uniform high-quality thin film.

본 발명에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 명세서에서 기재된 효과 및 그 내재적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned in the present invention, the effects described in the specification expected by the technical features of the present invention and the inherent effects thereof are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 동적 광산란 법에 의해 측정된 에멀전 입자의 크기 분포를 도시한 도면이다.
도 2는 에멀전 입자를 기판 상에 코팅하여 제조된 PNDI-TVT 고분자 패턴의 표면을 주사 전자현미경으로 관찰한 사진을 도시한 도면이다.
도 3는 유기 반도체 고분자 패턴을 알코올로 세척하기 전 및 후의 패턴의 FT-IR 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 PNDI-TVT 고분자 패턴의 GIXD 이미지를 도시한 도면이다.
도 5의 (a)는 실시예의 PNDI-TVT 고분자 패턴의 PFET의 n-타입 트랜스퍼 특성을 도시한 것이며 (b)는 PNDI-TVT를 디클로로벤젠에 용해하고 기판에 코팅하여 제조된 PFET의 n-타입 트랜스퍼 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자를 패터닝한 이미지이다.
1 is a view showing the size distribution of emulsion particles measured by a dynamic light scattering method.
Figure 2 is a view showing a picture of the surface of the PNDI-TVT polymer pattern prepared by coating the emulsion particles on a substrate with a scanning electron microscope.
3 is a view showing FT-IR results of patterns before and after washing the organic semiconductor polymer pattern with alcohol.
4 is a diagram showing a GIXD image of a PNDI-TVT polymer pattern.
FIG. 5 (a) shows the n-type transfer characteristics of the PFET of the PNDI-TVT polymer pattern of the embodiment, and (b) shows the n-type of the PFET prepared by dissolving PNDI-TVT in dichlorobenzene and coating the substrate. It is a diagram showing transfer characteristics.
6 is an image patterning a plurality of different organic semiconductor polymers according to an embodiment.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법, 이로부터 제조된 유기 반도체 고분자 패턴 및 광전소자를 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to the present invention, an organic semiconductor polymer pattern and a photoelectric device manufactured therefrom will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.The drawings described in this specification are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention is not limited to the presented drawings and may be embodied in other forms, and the drawings may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Unless otherwise defined in technical terms and scientific terms used in the present specification, those skilled in the art to which the present invention pertains have the meanings commonly understood, and the subject matter of the present invention in the following description and the accompanying drawings. Descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure are omitted.

본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.As used herein, the singular form of the term may be interpreted as including the plural form unless otherwise specified.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미한다.In addition, in the specification and the appended claims, units used without specific mention are based on weight, and for example, units of% or ratio mean weight percent or weight ratio.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 동족체(homolog)는 같은 종류의 화합물 또는 치환기를 의미하며 구조가 유사한 일련의 화합물 또는 치환기를 의미할 수 있다. 일 예로 메틸, 에틸, 이소프로필, n-프로필, 펜틸, 헵틸 등은 직쇄형 또는 분지쇄형 알킬기로서 동족체에 해당하며, 에테닐, 프로페닐, 부테닐 등은 직쇄형 또는 분지쇄형 알케닐기인 동족체에 해당한다. 다른 일예로, 페닐, 나프틸, 4-메틸페닐, 3-에틸나프틸, 피레닐 등은 아릴기로서 동족체에 해당한다.Also, in the specification and the appended claims, a homolog means a compound or a substituent of the same kind, and may mean a series of compounds or substituents having a similar structure. For example, methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, pentyl, heptyl, and the like are straight or branched chain alkyl groups, and ethenyl, propenyl, butenyl and the like are straight or branched chain alkenyl groups. It corresponds. In another example, phenyl, naphthyl, 4-methylphenyl, 3-ethylnaphthyl, pyrenyl, and the like are homologs as an aryl group.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 친수성(hydrophilic) 및 소수성(hydrophobic)은 물을 좋아하는 성질 및 물을 싫어하는 성질을 의미하지만, 친수성과 소수성이 동시에 사용될 경우에는 상대적 개념을 의미한다. 구체적인 일예로 히드록실기(-OH)와 알킬기의 경우 히드록실기가 친수성기이며 알킬기가 소수성기이지만, 알킬기와 불화알킬기의 경우 불화알킬기의 소수성이 보다 높기 때문에 알킬기가 친수성기이며 불화알킬기가 소수성기를 의미할 수 있다.In addition, in the specification and the appended claims, hydrophilic and hydrophobic means water-like properties and water-dislike properties, but when hydrophilicity and hydrophobicity are used simultaneously, it means a relative concept. As a specific example, in the case of a hydroxyl group (-OH) and an alkyl group, the hydroxyl group is a hydrophilic group and the alkyl group is a hydrophobic group, but in the case of an alkyl group and a fluorinated alkyl group, the alkyl group is a hydrophilic group and the fluorinated alkyl group is a hydrophobic group because the hydrophobicity of the fluorinated alkyl group is higher. Can be.

본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법은 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역을 제2표면성질로 표면처리하는 제1단계; 유기 반도체 고분자를 내상에 포함하고, 계면활성제를 포함하는 에멀전을 기판위에 코팅하는 제2단계; 및 상기 코팅된 기판을 건조하고 알코올로 세척하는 제3단계;를 단위 코팅 공정으로 포함하며, 상기 제1표면성질 및 제2표면성질은 각각 친수성 또는 소수성이며 서로 상이한 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to the present invention includes a first step of surface-treating a first area of a substrate having a first surface property with a second surface property; A second step of including an organic semiconductor polymer on the inner phase and coating an emulsion containing a surfactant on the substrate; And a third step of drying the coated substrate and washing with alcohol, wherein the first and second surface properties are hydrophilic or hydrophobic and different from each other.

기판은 리지드(rigid) 기판 또는 유연 기판(플렉시블 기판)일 수 있으며, 유연 특성이 불필요한 소자일 경우 리지드 기판이 선택될 수 있으며 플렉시블 디스플레이에 사용되기 위해서는 유연 기판이 바람직하게 선택될 수 있다. 기판이 리지드 기판일 경우 당업계에 공지된 리지드 기판이 선택될 수 있으며, 비한정적인 일 예로 글라스(glass) 기판, ITO 기판 및 실리콘(Si) 기판으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법은 제조과정에서 ITO 투명전극과 달리 고온 열처리 공정이 불필요하므로, 열에 취약한 유연 기판에서 보다 높은 유용성을 가진다. 유연 기판을 선택하는 경우 유연 광전소자를 구현할 수 있으며, 소자의 제조과정 중 인쇄공정 또는 롤투롤 공정 등을 통해 단시간에 소자를 대량생산할 수 있는 장점이 있다. 유연 기판의 소재는 고분자일 수 있으며, 비한정적인 일 예로 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate (flexible substrate), and if the device does not require flexible properties, a rigid substrate may be selected, and a flexible substrate may be preferably selected for use in a flexible display. When the substrate is a rigid substrate, a rigid substrate known in the art may be selected, and as one non-limiting example, it may be any one or more selected from the group consisting of a glass substrate, an ITO substrate, and a silicon (Si) substrate. The method of manufacturing the organic semiconductor polymer pattern according to the present invention has a higher usefulness in a flexible substrate that is vulnerable to heat because a high-temperature heat treatment process is unnecessary unlike the ITO transparent electrode in the manufacturing process. In the case of selecting a flexible substrate, a flexible photoelectric device can be implemented, and there is an advantage of mass production of the device in a short time through a printing process or a roll-to-roll process during the manufacturing process of the device. The material of the flexible substrate may be a polymer, and for example, non-limiting examples include polyethersulfone (PES), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyimide (PI), and polyethylene naphthalate (PEN). It may be any one or more selected from the group.

기판은 제1표면성질을 가질 수 있으며 기판의 표면성질은 균일한 제1표면성질을 가지는 것이 바람직하다. 이때 제1표면성질은 친수성이거나 소수성일 수 있으므로 제1표면성질을 가지는 기판은 표면성질이 친수성인 친수성 기판 또는 표면성질이 소수성인 소수성 기판일 수 있다.The substrate may have a first surface property, and the surface property of the substrate preferably has a uniform first surface property. At this time, since the first surface property may be hydrophilic or hydrophobic, the substrate having the first surface property may be a hydrophilic substrate having a hydrophilic surface property or a hydrophobic substrate having a hydrophobic surface property.

기판의 제1영역은 기판의 적어도 일부 영역일 수 있으며 단일의 영역일 수 있거나 복수개의 영역들이 서로 규칙적으로 또는 불규칙적으로 이격되어 기판 상에 위치하는 영역을 의미할 수 있다. 기판의 제1영역은 표면처리되지 않은 것이므로 제1영역의 표면성질은 기판의 표면성질과 동일하므로 마찬가지로 제1표면성질로 이루어진다. 제1영역의 제1표면성질은 표면처리를 통해 제2표면성질로 변경 또는 개질될 수 있으며, 이때 제1표면성질과 제2표면성질은 서로 상이한 것을 특징으로 한다. 일 예로, 친수성 기판의 제1영역은 친수성을 가지지만 표면처리를 통해 제1영역을 소수성으로 변경 또는 개질될 수 있으며, 다른 일 예로 소수성 기판의 제1영역은 소수성을 가지지만 표면처리를 통해 제1영역을 친수성으로 변경 또는 개질될 수 있다.The first region of the substrate may be at least a partial region of the substrate, and may be a single region or a region in which a plurality of regions are regularly or irregularly spaced from each other and positioned on the substrate. Since the first area of the substrate is not surface-treated, the surface property of the first area is the same as the surface property of the substrate, and thus the first surface property is also made. The first surface property of the first region may be changed or modified to a second surface property through surface treatment, wherein the first surface property and the second surface property are different from each other. For example, the first region of the hydrophilic substrate has hydrophilicity, but the first region of the hydrophobic substrate can be changed or modified through surface treatment, and in another example, the first region of the hydrophobic substrate has hydrophobicity, but is One region can be modified or modified to be hydrophilic.

제1표면성질을 제2표면성질로 변경 또는 개질하는 것은 공지의 수단이 제한없이 사용될 수 있는데, 일 예로 연마, 화학적 처리, 화학 증착, 플라즈마에 의한 표면개질, 고분자의 표면코팅, 자기조립 단분자막의 형성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상 또는 조합을 사용할 수 있다.Changing or modifying the first surface property to the second surface property can be used without any known means, for example, polishing, chemical treatment, chemical vapor deposition, surface modification by plasma, surface coating of polymers, self-assembled monomolecular film Any one or more combinations selected from the group consisting of formation can be used.

화학적 처리에 의한 표면 개질로는 산, 알칼리 및 산화제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용하여 제1영역을 개질하는 것일 수 있다. 연마에 의한 표면개질로는 연마제를 이용하여 물리적으로 기판의 제1영역을 개질하는 것일 수 있다.The surface modification by chemical treatment may be to modify the first region using any one or more selected from the group consisting of acids, alkalis and oxidizing agents. The surface modification by polishing may be physically modifying the first region of the substrate using an abrasive.

화학 증착에 의한 표면 개질로는 화학증착법 또는 원자층증착법과 같은 증착 수단일 수 있으며, 상기 증착 수단을 통해 전구체 화합물을 균일하게 기판 상에 균일하게 증착할 수 있다. 일 예로 원자층증착법을 통해 전구체 화합물을 주입하여 기판 표면에 자기 제한적 흡착 과정을 유도하고 표면 반응을 통해 기판의 표면성질을 개질할 수 있다. 기판의 표면에 형성된 박막의 두께는 증착 사이클의 수에 따라 용이하게 조절될 수 있으며, 표면 성질을 개질하기 위한 전구체 화합물 및 성막된 물질과 증착 조건은 공지이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 화학 증착에 의해 제1영역의 표면성질을 개질하는 방법으로는, 화학 증착에 의해 기판의 표면 전체의 표면성질을 제1표면성질로 개질한 후 개질된 기판의 제1영역의 표면성질을 제2표면성질로 공지의 수단을 통해 표면처리하는 양태일 수 있으며, 또는 기판의 제1영역에만 화학증착하여 표면처리함으로써 제1영역의 제1표면성질을 제2표면성질로 개질하는 양태도 본 발명의 범위에 포함됨은 물론이다.The surface modification by chemical vapor deposition may be a vapor deposition method such as a chemical vapor deposition method or an atomic layer deposition method, and the precursor compound may be uniformly deposited on the substrate through the vapor deposition means. As an example, a precursor compound may be injected through an atomic layer deposition method to induce a self-limiting adsorption process on the substrate surface and modify the surface properties of the substrate through a surface reaction. The thickness of the thin film formed on the surface of the substrate can be easily adjusted according to the number of deposition cycles, and the detailed description of the precursor compound, the deposited material and the deposition conditions for modifying the surface properties are known, and thus detailed description thereof will be omitted. As a method of modifying the surface property of the first region by chemical vapor deposition, the surface property of the entire surface of the substrate is first modified by chemical vapor deposition, and then the surface property of the first region of the modified substrate is second. The surface treatment may be an aspect in which the surface treatment is performed through a known means, or an aspect in which the first surface property of the first region is modified to the second surface property by chemically depositing only the first area of the substrate to thereby cover the scope of the present invention. Of course it is included.

고분자의 표면코팅에 의한 표면개질로는 기판 상에 고분자를 코팅하여 균일한 고분자 필름을 형성하여 기판의 제1표면성질을 제2표면성질로 개질하는 것일 수 있다. 일 예로, 유리 기판 상에 소수성 고분자를 코팅함으로써 기판 전체의 표면성질을 소수성으로 개질할 수 있으며, 다른 일 예로, 유리 기판 상의 제1영역만 소수성 고분자를 코팅하여 제1영역은 소수성 성질을 가지게 하며, 기판의 다른 영역은 친수성 성질을 가질 수 있다.The surface modification by surface coating of the polymer may be to modify the first surface property of the substrate to the second surface property by forming a uniform polymer film by coating the polymer on the substrate. For example, by coating the hydrophobic polymer on the glass substrate, the surface properties of the entire substrate can be modified to be hydrophobic, and in another example, only the first region on the glass substrate is coated with the hydrophobic polymer so that the first region has hydrophobic properties. , Other regions of the substrate may have hydrophilic properties.

플라즈마에 의한 표면 개질로는 비한정적인 일 예로 산소(O2) 또는 아르곤(Ar) 플라즈마일 수 있으며, 상기 플라즈마를 기판의 제1영역에 노출하여 제1영역의 표면성질을 변경시키는 것일 수 있는데 용매나 화합물을 사용하지 않는 공정인 점에서 친환경적이며 기판의 손상이 없이 제1영역을 균일하게 개질할 수 있는 점에서 바람직할 수 있다. 구체적인 일 예로 상압 플라즈마일 경우 진공장치를 사용하지 않아 경제적이며, 연속적인 공정이 가능한 점에서 제1영역의 표면성질을 변경하는데 더욱 바람직할 수 있다. 비한정적인 일 예로, 소수성 고분자 또는 소수성 화합물로 개질되어 있는 유리 기판 상에 제1영역만 노출되도록 한 후 산소 플라즈마로 처리할 경우 제1영역의 소수성 고분자 또는 소수성 화합물은 제거되어 제1영역은 친수성 성질을 가지게 되며, 기판의 다른 영역은 소수성 성질을 가질 수 있다. 또 다른 예로 소수성 고분자 기판의 제1영역만 노출되도록 한 후 산소 플라즈마로 처리할 경우 제1영역의 소수성 고분자의 표면은 친수화됨으로써 친수성 성질을 가지게 되며, 산소 플라즈마로 처리되지 않은 기판의 다른 영역은 소수성 성질을 가질 수 있다.The surface modification by plasma may be, but is not limited to, oxygen (O2) or argon (Ar) plasma, and the surface property of the first region may be changed by exposing the plasma to the first region of the substrate. B. It is environmentally friendly in that it is a process that does not use a compound, and may be preferable in that it is possible to uniformly modify the first region without damaging the substrate. As a specific example, in the case of normal pressure plasma, it is economical because no vacuum device is used, and it may be more preferable to change the surface properties of the first region in that continuous processing is possible. As a non-limiting example, when only a first region is exposed on a glass substrate modified with a hydrophobic polymer or a hydrophobic compound, and then treated with oxygen plasma, the hydrophobic polymer or hydrophobic compound in the first region is removed so that the first region is hydrophilic. It has properties, and other regions of the substrate may have hydrophobic properties. As another example, when only the first region of the hydrophobic polymer substrate is exposed and then treated with oxygen plasma, the surface of the hydrophobic polymer in the first region is hydrophilized to have hydrophilic properties, and the other regions of the substrate not treated with oxygen plasma are It can have hydrophobic properties.

자기조립 단분자막에 의한 표면 개질로는 기판 표면에 반응성을 가진 관능기를 포함하는 화합물로 기판의 표면을 개질하는 것을 의미하며, 반응성 관능기를 포함하는 화합물로 기판의 처리시 상기 화합물은 결정 구조로 자발적으로 정렬되고 기판의 수직방향으로 배향된 치환기의 소수성 또는 친수성의 성질에 따라 기판의 표면성질을 개질시킬 수 있다. 비한정적인 일 예로, 친수성 유리 기판 상에 제1영역만 노출되도록 한 후 반응성 관능기를 포함하는 소수성 화합물로 처리할 경우 제1영역은 소수성 성질을 가지게 되며, 기판의 다른 영역은 친수성 성질을 가질 수 있다. 자기조립 단분자층을 형성할 수 있는 반응성 관능기를 포함하는 화합물로는 일 예로, 알킬티올계 화합물, 아릴티올계 화합물, 알킬실란계 화합물, 아릴실란계 화합물, 알킬카르복실산계 화합물, 아릴카르복실산계 화합물, 알킬아민계 화합물, 아릴아민계 화합물, 알킬알코올계 화합물, 아릴알코올계 화합물, 알킬인산계 및 아릴인산계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나 이는 일 예일뿐 이에 제한받지 않는다.Surface modification by a self-assembled monomolecular film means modifying the surface of the substrate with a compound containing a functional group having reactivity on the substrate surface, and when treating the substrate with a compound containing a reactive functional group, the compound spontaneously forms a crystal structure. The surface properties of the substrate can be modified according to the hydrophobic or hydrophilic properties of the aligned and vertically oriented substituents of the substrate. As a non-limiting example, when only a first region is exposed on a hydrophilic glass substrate and then treated with a hydrophobic compound containing a reactive functional group, the first region has hydrophobic properties, and other regions of the substrate may have hydrophilic properties. have. Examples of the compound containing a reactive functional group capable of forming a self-assembled monomolecular layer include, for example, an alkylthiol-based compound, an arylthiol-based compound, an alkylsilane-based compound, an arylsilane-based compound, an alkylcarboxylic acid-based compound, and an arylcarboxylic acid-based compound. , An alkylamine-based compound, an arylamine-based compound, an alkylalcohol-based compound, an arylalcohol-based compound, an alkylphosphoric acid-based and an arylphosphoric acid-based compound, but it is not limited thereto.

상술한 바와 같이, 표면성질을 개질하는 수단은 둘 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 일 예로 기판을 자기조립 단분자막으로 개질하여 제1표면성질을 가지는 기판으로 제조한 후 후속적으로 제1영역에만 플라즈마 처리를 통해 제1영역의 표면성질을 제2표면성질로 개질하는 것일 수 있다. 이때 기판이 유리기판일 경우 제1표면성질은 소수성을 의미하며, 제2표면성질은 친수성을 의미한다. 다른 변형된 일 예로, 기판을 소수성 고분자로 스핀 코팅하여 막을 형성하여 기판의 표면성질을 제1표면성질을 가지는 기판으로 제조한 후 후속적으로 제1영역에만 플라즈마 처리를 통해 제1영역의 표면성질을 제2표면성질로 개질하는 것일 수 있다. 이때 기판이 연성 고분자 기판일 경우 연성 고분자 기판의 표면처리전 표면성질은 친수화된 것일 수 있고, 제1표면성질은 소수성을 의미하며, 제2표면성질은 친수성을 의미한다.As described above, the means for modifying the surface properties may be used in combination of two or more. As an example, the substrate may be modified with a self-assembled monomolecular film to produce a substrate having a first surface property, and then the surface property of the first area may be modified to a second surface property through plasma treatment only in the first area. In this case, when the substrate is a glass substrate, the first surface property means hydrophobicity, and the second surface property means hydrophilicity. As another modified example, the substrate is spin coated with a hydrophobic polymer to form a film, so that the surface properties of the substrate are prepared as substrates having the first surface properties, and subsequently the surface properties of the first area through plasma treatment only in the first area. It may be to modify the second surface properties. At this time, when the substrate is a flexible polymer substrate, the surface properties of the flexible polymer substrate may be hydrophilized before the surface treatment, the first surface property means hydrophobicity, and the second surface property means hydrophilicity.

에멀전은 유기 반도체 고분자를 내상(inner phase, dispersed phase)에 포함하고 내상의 계면을 안정화시키기 위해 계면활성제를 포함한다. 상기 에멀전은 공지의 유화 수단을 통해 제조될 수 있는데, 유기 반도체 고분자가 유기 용매에 용해된 용액을 외상(outer phase, continuous phase)인 물에 혼합하여 강하게 교반하는 단계를 포함하여 제조하는 것일 수 있다. 보다 상세하게 상기 에멀전은 크기가 작고 균일한 것이 바람직할 수 있으며, 이를 위해 교반기를 통해 교반하고 초음파를 가하여 유기 반도체 고분자가 용해된 용액을 미세 액적으로 고르게 분산하는 단계를 포함할 수 있다.The emulsion contains an organic semiconductor polymer in an inner phase (dispersed phase) and a surfactant to stabilize the interface of the inner phase. The emulsion may be prepared through a known emulsifying means, and may be prepared by mixing a solution in which an organic semiconductor polymer is dissolved in an organic solvent with water in an outer phase (continuous phase) and stirring vigorously. . In more detail, the emulsion may preferably be small and uniform in size, and for this, may include a step of uniformly dispersing the solution in which the organic semiconductor polymer is dissolved into fine droplets by stirring through an agitator and applying ultrasonic waves.

유기 반도체 고분자를 용해할 수 있는 유기 용매는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 100℃ 이하의 온도에서 증발될 수 있는 공지의 유기 용매가 제한 없이 사용될 수 있다. 일 예로 유기 용매는 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 디클로로에탄, 에틸 아세테이트, 헵탄, 부틸 아세테이트, n-부탄올, 헥산, 사이클로헥산, 톨루엔, 벤젠, 펜탄, 사이클로펜탄, 부탄올, 디옥산, 디에틸에테르, 메틸 에틸 케톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The organic solvent capable of dissolving the organic semiconductor polymer is not particularly limited, and for example, a known organic solvent that can be evaporated at a temperature of 100 ° C. or less can be used without limitation. For example, the organic solvent is chloroform, methylene chloride, dichloroethane, ethyl acetate, heptane, butyl acetate, n-butanol, hexane, cyclohexane, toluene, benzene, pentane, cyclopentane, butanol, dioxane, diethyl ether, methyl ethyl It may be one or more selected from the group consisting of ketones, but is not limited thereto.

유기 용매 내에 용해되는 유기 반도체 고분자의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 일 예로 용매내의 유기 반도체 고분자의 농도는 0.01 mg/ml 내지 100 mg/ml, 또는 0.1 mg/ml 내지 50 mg/ml, 또는 0.5 mg/ml 내지 20 mg/ml, 구체적으로 1.0 mg/ml 내지 10 mg/ml, 구체적으로 1.0 내지 5.0 mg/ml의 농도로 포함할 수 있으나 이에 제한받지 않는다.The content of the organic semiconductor polymer dissolved in the organic solvent is not particularly limited, for example, the concentration of the organic semiconductor polymer in the solvent is 0.01 mg / ml to 100 mg / ml, or 0.1 mg / ml to 50 mg / ml, or 0.5 mg / ml to 20 mg / ml, specifically 1.0 mg / ml to 10 mg / ml, specifically 1.0 to 5.0 mg / ml, but is not limited thereto.

에멀전은 미니 에멀전(mini-emulsion)일 수 있으며, 평균 입경은 10 내지 500 nm, 바람직하게는 20 내지 400 nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 200 nm일 수 있고, 에멀전의 평균 입경 및 입경 분포는 동적 광산란 법(Dynamic light scattering)에 의해 측정되고 정의될 수 있다. 에멀전의 입경 분포는 단분산성(unimodal)이거나 이봉 분포(bimodal)일 수 있다. 단분산성의 에멀전에서도 균일하고 치밀한 필름이 얻어질 수 있지만 이봉 분포의 에멀전의 경우 작은 입경의 에멀전 입자들이 큰 입경의 에멀전 입자 사이의 공극에 위치함으로써 보다 균일하고 치밀한 필름이 얻어질 수 있어 바람직할 수 있다. 상술한 바와 같이 에멀전은 내상에 유기 반도체 고분자 용액을 포함하고 외상에 물 또는 수상을 포함하는 수중유형(oil-in-water) 에멀전일 수 있는데, 유기 용매는 에멀전의 제조 후 건조하여 제거되는 것이 바람직할 수 있다. 내상인 유기 반도체 고분자 용액에 존재하는 유기 용매를 제거하기 위해 유기 용매의 비점 이하의 온도로 가온하거나 또는 감압하에서 증발을 유도할 수 있다.The emulsion may be a mini-emulsion, and the average particle diameter may be 10 to 500 nm, preferably 20 to 400 nm, more preferably 50 to 200 nm, and the average particle diameter and particle size distribution of the emulsion are dynamic. It can be measured and defined by dynamic light scattering. The particle size distribution of the emulsion may be monomodal or bimodal. A uniform and dense film can be obtained even in a monodisperse emulsion, but in the case of a bi-distribution emulsion, a more uniform and dense film can be obtained by placing the emulsion particles of small particle size in the gap between the emulsion particles of large particle size. have. As described above, the emulsion may be an oil-in-water emulsion containing an organic semiconductor polymer solution in the inner phase and water or an aqueous phase in the outer phase. The organic solvent is preferably removed by drying after preparation of the emulsion. can do. In order to remove the organic solvent present in the organic semiconductor polymer solution as the inner phase, it may be heated to a temperature below the boiling point of the organic solvent or induce evaporation under reduced pressure.

내상(분산상) 대 외상(연속상)의 부피 비는 0.01 : 1 내지 2 : 1일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 : 1 내지 1.5 : 1, 더욱 바람직하게는 0.2 : 1 내지 1: 1일 수 있으나 이는 일 예일 뿐 제한받지 않는다.The volume ratio of the inner phase (disperse phase) to the outer phase (continuous phase) may be 0.01: 1 to 2: 1, preferably 0.1: 1 to 1.5: 1, more preferably 0.2: 1 to 1: 1, This is an example only and is not limited.

유기 용매가 제거된 유기 반도체 고분자 에멀전은 기판 위에 코팅될 수 있는데, 유기 반도체 고분자 에멀전은 친수성으로 개질된 기판의 특정 영역에 선택적으로 코팅될 수 있다. 유기 반도체 고분자 물질 자체는 소수성을 가지지만 유기 반도체 고분자 에멀전 내상의 표면은 계면활성제의 헤드 그룹의 친수기로 인해 친수성을 가지기 때문에 상기 제2단계는 별다른 패턴화 수단의 부가 없이 친수성-친수성 상호작용에 의해 자발적으로 표면에 코팅될 수 있다. 보다 상세한 일 예로, 소수성 표면성질을 가진 기판의 제1영역이 친수성으로 표면처리되어 있을 때, 유기 반도체 고분자 에멀전을 기판 위에 도포 시, 유기 반도체 고분자 에멀전은 자발적으로 친수화된 제1영역에 선택적으로 위치하여 패턴을 형성할 수 있다.The organic semiconductor polymer emulsion from which the organic solvent has been removed may be coated on the substrate, and the organic semiconductor polymer emulsion may be selectively coated on a specific region of the hydrophilically modified substrate. The organic semiconductor polymer material itself has hydrophobicity, but the surface of the organic semiconductor polymer emulsion inner surface has hydrophilicity due to the hydrophilicity of the head group of the surfactant, so that the second step is a hydrophilic-hydrophilic interaction without the addition of additional patterning means. It can be spontaneously coated on the surface. As a more detailed example, when the first region of the substrate having a hydrophobic surface property is surface-treated with hydrophilicity, when the organic semiconductor polymer emulsion is applied on the substrate, the organic semiconductor polymer emulsion is selectively spontaneously hydrophilized to the first region. It can be positioned to form a pattern.

계면활성제는 미세 액적으로 분산된 유기 반도체 고분자 용액을 연속상인 물 또는 수상에 안정되게 분산될 수 있는 정도의 양으로 포함되면 충분하다. 계면활성제가 과량으로 포함될 경우 잔류 계면활성제에 의해 전하 이동도가 열악하게 되어 소자 특성의 저하가 발생할 수 있다. 또한 에멀전 상에서 유기 반도체 고분자 입자들의 고갈력(depletion force)이 과도하게 발생되어 입자간 응집이 심해지게 되어, 필름을 형성하기 위한 입자간 합일 현상 전에 입자가 응집된 큰 클러스터가 형성될 수 있다. 한편 계면활성제가 너무 적은 양이 포함될 경우 에멀전을 안정화시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 유화 공정을 통해 에멀전을 제조할 시 계면활성제의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 비한정적인 일 예로 수상에 0.1 mg/ml 내지 100 mg/ml, 또는 0.5 mg/ml 내지 50 mg/ml, 또는 1 mg/mg 내지 50 mg/ml, 바람직하게는 5 mg/mg 내지 40 mg/ml, 더욱 바람직하게 10 mg/mg 내지 30 mg/ml의 농도로 포함될 수 있다. The surfactant is sufficient if the organic semiconductor polymer solution dispersed in fine droplets is contained in an amount such that it can stably be dispersed in water or the water phase as a continuous phase. If the surfactant is included in an excessive amount, charge mobility may be poor due to the residual surfactant, resulting in deterioration of device characteristics. In addition, the depletion force of the organic semiconductor polymer particles in the emulsion is excessively generated, and thus the aggregation between particles becomes severe, and a large cluster in which particles are aggregated before the unity between particles to form a film may be formed. On the other hand, if the surfactant is contained in an excessively small amount, a problem that the emulsion cannot be stabilized may occur. When preparing an emulsion through an emulsification process, the content of the surfactant is not particularly limited, and for example, without limitation, 0.1 mg / ml to 100 mg / ml, or 0.5 mg / ml to 50 mg / ml, or 1 to the water phase mg / mg to 50 mg / ml, preferably 5 mg / mg to 40 mg / ml, more preferably 10 mg / mg to 30 mg / ml.

보다 상세하게, 분산상의 부피 대 연속상의 부피 비 및 분산상인 미세 액적의 입경을 고려한 계면활성제의 최소 임계량이 존재할 수 있으며, 가장 바람직하게는, 최소 임계량으로 계면활성제가 에멀전에 포함될 필요가 있다. 그러나 최소 임계량의 계면활성제로 유화하여 에멀전을 제조하는 것은 공정에 실제 적용하기가 매우 어려우므로 다소 과량의 계면활성제로 에멀전을 제조한 후 유상 및 수상의 계면에 존재하지 않는 마이셀(micelle)을 투석과 같은 방법으로 제거하여야만 한다. 그러나 투석을 통해 계면활성제를 제거하는 것은 장시간을 필요로 하고 계속해서 외상을 순수로 교체해 주어야하므로 실제 공정에 적용하기 어려웠다. 그러나 놀랍게도 본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에서는 에멀전을 기판에 코팅한 후 알코올로 세척함으로써 유기 반도체 고분자에 어떠한 부정적인 효과도 발생시키지 아니하고 효과적으로 잔류 계면활성제를 실질적으로 모두 제거할 수 있음을 발견하였다. 유기 반도체 고분자 패턴 내에 잔류 계면활성제가 실질적으로 존재하지 않는다는 의미는 전하 이동도에 영향을 미치지 않을 정도의 미량 또는 불순물로 계면활성제가 존재하거나, 완전히 제거된 것을 의미하며, 비한정적인 일 예로 유기 반도체 고분자 총 중량 기준으로 100 ppm 미만, 구체적으로 10 ppm 미만, 더욱 구체적으로 1 ppm 미만을 의미할 수 있다.More specifically, a minimum critical amount of surfactant may be present in consideration of the volume ratio of the dispersed phase to the volume of the continuous phase and the particle size of the fine droplets that are the dispersed phase, and most preferably, the surfactant needs to be included in the emulsion in the minimum critical amount. However, since emulsifying with a minimum critical amount of surfactant is very difficult to apply to the process, it is very difficult to actually apply it to the process. After preparing the emulsion with a somewhat excessive amount of surfactant, dialysis with micelles that are not present at the interface between the oil phase and the aqueous phase is performed. It must be removed in the same way. However, removing the surfactant through dialysis required a long time, and it was difficult to apply the actual process because the trauma had to be replaced with pure water continuously. Surprisingly, however, in the method of manufacturing the organic semiconductor polymer pattern according to the present invention, it was found that by coating the emulsion on the substrate and washing it with alcohol, virtually all of the residual surfactant can be effectively removed without causing any negative effects on the organic semiconductor polymer. Did. The meaning that substantially no residual surfactant is present in the organic semiconductor polymer pattern means that the surfactant is present or completely removed with a trace amount or impurity that does not affect the charge mobility. It may mean less than 100 ppm, specifically less than 10 ppm, more specifically less than 1 ppm based on the total weight of the polymer.

유기 반도체 고분자 패턴을 알코올로 세척하기 전에는 계면활성제가 패턴 내에 포함됨에 따라 높은 표면에너지를 가지지만 알코올 세척에 의해 계면활성제가 제거됨에 따라 패턴은 낮은 표면에너지를 가질 수 있다. 유기 반도체 고분자 패턴이 낮은 표면에너지를 가짐에 따라 다른 불순물의 흡착을 방지할 수 있으며, 후술하는 바와 같이 후속적인 단위 코팅 공정을 수행하더라도 후속적인 단위 코팅 공정에 포함되는 에멀전 또는 계면활성제에 의해 패턴이 손상되는 등의 부정적인 영향을 받지 않을 수 있다.Before washing the organic semiconductor polymer pattern with alcohol, the surfactant may have high surface energy as it is included in the pattern, but as the surfactant is removed by alcohol washing, the pattern may have low surface energy. As the organic semiconductor polymer pattern has a low surface energy, adsorption of other impurities can be prevented, and even if a subsequent unit coating process is performed as described below, the pattern is formed by the emulsion or surfactant included in the subsequent unit coating process. It may not be adversely affected, such as being damaged.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 제3단계의 세척에 포함되는 알코올은 지방족 알코올일 수 있다. 지방족 알코올을 사용함으로써 유기 반도체 고분자에 부정적 영향을 가하지 않고 계면활성제를 실질적으로 모두 제거할 수 있다. 지방족 알코올은 (C1-C10)알코올일 수 있으며, 바람직하게는 (C1-C6)알코올, 더욱 바람직하게는 (C2-C4)알코올일 수 있다. 상기 알코올을 사용함으로써 계면활성제에 선택적으로 작용하여 계면활성제만 용해하여 패턴에 존재하는 계면활성제를 제거할 수 있다. 일 예로 에탄올이 가장 바람직한 알코올일 수 있으며, 에탄올의 경우 기판 위에 코팅되어 필름을 형성하고 있는 유기 반도체 고분자의 미세구조 및 결정성 패킹에 손상을 가하지 않으며, 유기 반도체 고분자 필름 내에 포함되어 있는 계면활성제만 선택적으로 용해하여 실질적으로 모두 제거하는데 탁월한 효과를 나타내어 유리하다.In the method of manufacturing the organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention, the alcohol included in the washing in the third step may be an aliphatic alcohol. By using an aliphatic alcohol, substantially all surfactants can be removed without adversely affecting the organic semiconductor polymer. The aliphatic alcohol may be (C1-C10) alcohol, preferably (C1-C6) alcohol, and more preferably (C2-C4) alcohol. By using the alcohol, the surfactant selectively acts to dissolve only the surfactant to remove the surfactant present in the pattern. For example, ethanol may be the most preferred alcohol, and in the case of ethanol, the microstructure and crystalline packing of the organic semiconductor polymer coated on the substrate are not damaged, and only the surfactant contained in the organic semiconductor polymer film is used. It is advantageous because it has an excellent effect in selectively dissolving to remove substantially all.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 알코올 세척의 제3단계 후에 어닐링 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 어닐링 단계는 가온 조건에서 수행되는 것일 수 있으며, 100 °C 내지 300 °C의 범위, 바람직하게는 150 °C 내지 250 °C의 범위에서 수행될 수 있고, 1분 내지 100분 동안, 바람직하게는 5분 내지 20분 동안 수행되는 것일 수 있으나 이는 일 예일 뿐 이에 제한받지 않는다. 상기 어닐링 단계를 통해 유기 반도체 내의 고유의 결정구조의 회복을 통하여 기존 유기 용매를 사용한 소자의 성능과 비슷한 수준의 성능을 구현할 수 있는 장점이 있다.In the method of manufacturing the organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention, the annealing step may be further included after the third step of alcohol washing. The annealing step may be performed under a warming condition, and may be performed in a range of 100 ° C to 300 ° C, preferably in a range of 150 ° C to 250 ° C, for 1 minute to 100 minutes, preferably May be performed for 5 to 20 minutes, but this is only an example and is not limited thereto. Through the annealing step, there is an advantage of realizing a level of performance similar to that of a device using an existing organic solvent through recovery of a unique crystal structure in an organic semiconductor.

유기 반도체 고분자는 p형 유기 반도체 고분자, n형 유기 반도체 고분자 및 양극형(ambipolar, bipolar) 유기 반도체 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. p형 유기 반도체 고분자의 일 예로, poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), poly[2,5-bis(3-tetradecylthiophen-2-yl)thieno[3,2-b]thiophene] (PBTTT), poly[6,60-dibromo-(N,N0-2-decylnonadecyl)-isoindigo-(E)-1,2-di(selenophen-2-yl)ethene] (PIID-SVS) 또는 poly-[2,5-bis(2-decyltetradecyl)pyrrolo[3,4-c]-pyrrole-1,4-(2H,5H)-dione-(E)-1,2-bis(5-(thiophen-2-yl)selenophen-2-yl)ethene] (PDPP-SVS), Poly[2,5-bis(2-hexyldecyl)phenylene-alt-[5,6-difluoro-4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole]] (PPDT2FBT) 등일 수 있고, n형 유기 반도체 고분자의 일 예로는 poly(naphthobisthiazole diimide)s (PNBTDIs), Poly(2,5-bis(2-octyldodecyl)-3,6-di(pyridin-2-yl)-pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione-alt-2,2’-bithiophene) (PDBPyBT), poly((N,N‘-bis(2-octyldodecyl)-1,4,5,8-naphthalenedicarboximide-2,6-diyl)-alt-5,5’-(2,20-bithiophene)) (PNDI2ODT2), poly[(E)-2,7-bis(2-decyltetradecyl)-4-methyl-9-(5-(2-(5-methylthiophen-2-yl)vinyl)thiophen-2-yl)benzo[lmn][3,8] phenanthroline-1,3,6,8(2H,7H)-tetraone] (PNDI-TVT) 등일 수 있으며, 양극형 유기 반도체 고분자의 일 예로는 poly[2,5-bis(2-decyltetradecyl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione-(E)-[2,20-bithiophen]-5-yl-3-(thiophen-2-yl)acrylonitrile] (PDPP-CN-TVT), Poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b’]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl}) (PTB7), Poly[N-9′-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4′,7′-di-2-thienyl-2′,1′,3′-benzothiadiazole)], Poly[[9-(1-octylnonyl)-9H-carbazole-2,7-diyl]-2,5-thiophenediyl-2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl] (PCDTBT)일 수 있으나 이는 비한정적인 예일 뿐이므로 이에 제한받지 않는다.The organic semiconductor polymer may be any one or more selected from the group consisting of a p-type organic semiconductor polymer, an n-type organic semiconductor polymer, and an ambipolar (bipolar) organic semiconductor polymer. As an example of the p-type organic semiconductor polymer, poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), poly [2,5-bis (3-tetradecylthiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene ] (PBTTT), poly [6,60-dibromo- (N, N0-2-decylnonadecyl) -isoindigo- (E) -1,2-di (selenophen-2-yl) ethene] (PIID-SVS) or poly -[2,5-bis (2-decyltetradecyl) pyrrolo [3,4-c] -pyrrole-1,4- (2H, 5H) -dione- (E) -1,2-bis (5- (thiophen- 2-yl) selenophen-2-yl) ethene] (PDPP-SVS), Poly [2,5-bis (2-hexyldecyl) phenylene-alt- [5,6-difluoro-4,7-di (thiophen-2) -yl) benzo [c] [1,2,5] thiadiazole]] (PPDT2FBT), and examples of the n-type organic semiconductor polymer include poly (naphthobisthiazole diimide) s (PNBTDIs) and Poly (2,5-bis) (2-octyldodecyl) -3,6-di (pyridin-2-yl) -pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione-alt-2,2'-bithiophene) ( PDBPyBT), poly ((N, N'-bis (2-octyldodecyl) -1,4,5,8-naphthalenedicarboximide-2,6-diyl) -alt-5,5 '-(2,20-bithiophene)) (PNDI2ODT2), poly [(E) -2,7-bis (2-decyltetradecyl) -4-methyl-9- (5- (2- (5-methylthiophen-2-yl) vinyl) thiophen-2-yl) benzo [lmn] [3,8] phenanthrolin e-1,3,6,8 (2H, 7H) -tetraone] (PNDI-TVT), and an example of the bipolar organic semiconductor polymer is poly [2,5-bis (2-decyltetradecyl) pyrrolo [3 , 4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione- (E)-[2,20-bithiophen] -5-yl-3- (thiophen-2-yl) acrylonitrile] (PDPP-CN- TVT), Poly ({4,8-bis [(2-ethylhexyl) oxy] benzo [1,2-b: 4,5-b '] dithiophene-2,6-diyl} {3-fluoro-2- [ (2-ethylhexyl) carbonyl] thieno [3,4-b] thiophenediyl}) (PTB7), Poly [N-9′-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5- (4 ′, 7′- di-2-thienyl-2 ′, 1 ′, 3′-benzothiadiazole)], Poly [[9- (1-octylnonyl) -9H-carbazole-2,7-diyl] -2,5-thiophenediyl-2,1 , 3-benzothiadiazole-4,7-diyl-2,5-thiophenediyl] (PCDTBT), but this is only a non-limiting example and is not limited thereto.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 유기 반도체 고분자의 측쇄와 계면활성제의 소수기는 동족체일 수 있다. 유기 반도체 고분자의 주쇄는 하나 이상의 아릴 또는 헤테로아릴을 구조단위에 포함하며 동시에 주쇄에 결합된 측쇄에 소수기를 포함하고 있다. 측쇄에 포함되어 있는 소수기는 알킬기, 알킬렌기, 알키닐기, 실록산기, 아릴기 또는 헤테로아릴기 등일 수 있으며 상기 소수기는 다른 치환기 또는 헤테로원소로 더 치환될 수 있다. 비한정적인 일 예로, 헤테로원소로 더 치환된 알킬기는 퍼플루오로알킬기일 수 있으며, 상기 소수기는 직쇄 또는 분지쇄의 형태를 가질 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention, the side chain of the organic semiconductor polymer and the hydrophobic groups of the surfactant may be homologs. The main chain of the organic semiconductor polymer contains at least one aryl or heteroaryl in a structural unit and at the same time contains a hydrophobic group in a side chain bonded to the main chain. The hydrophobic group included in the side chain may be an alkyl group, an alkylene group, an alkynyl group, a siloxane group, an aryl group or a heteroaryl group, and the hydrophobic group may be further substituted with another substituent or hetero element. As a non-limiting example, the alkyl group further substituted with a hetero element may be a perfluoroalkyl group, and the hydrophobic group may have a straight or branched chain form.

계면활성제는 양친매성을 가지는 화합물로서 하나의 분자 내에 친수기와 소수기를 동시에 포함함으로써 오일과 물에 대해 동시에 친화성을 가지는 분자를 의미한다. 계면활성제의 소수기는 오일상으로 분배되고 친수기는 수상으로 분배됨으로써 수상과 오일상의 계면에 존재하는 계면장력을 감소시켜 전제적인 계의 에너지를 감소시키는데 기여할 수 있다. 상술한 바와 같이 유기 반도체 고분자 에멀전을 안정화하기 위해 계면활성제의 소수기는 유기 반도체 고분자쪽으로 분배되며, 계면활성제의 소수기는 유기 반도체 고분자와 상호작용할 수 있다. 상세하게, 계면활성제의 소수기가 에멀전의 내상으로 분배됨으로써 유기 반도체 고분자 주쇄보다 상대적으로 유연성이 높은 측쇄와 보다 효과적인 반데르발스 상호작용을 할 수 있으며, 이 때 유기 반도체 고분자의 측쇄와 계면활성제의 소수기가 동족체일 경우 에멀전의 안정성, 작은 입경 및 입경의 균일 분포에 보다 효과적일 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 동족체는 지방족 탄화수소기일 수 있으며, 보다 바람직하게는 알킬기일 수 있다.Surfactant refers to a molecule having amphiphilicity and simultaneously having hydrophilicity and hydrophobicity in one molecule, thereby simultaneously having affinity for oil and water. The hydrophobic group of the surfactant is distributed into the oil phase and the hydrophilic group is distributed into the water phase, thereby reducing the surface tension at the interface between the water phase and the oil phase, thereby contributing to reducing the energy of the premise system. As described above, in order to stabilize the organic semiconductor polymer emulsion, the hydrophobic group of the surfactant is distributed toward the organic semiconductor polymer, and the hydrophobic group of the surfactant can interact with the organic semiconductor polymer. In detail, the hydrophobic group of the surfactant can be distributed into the inner phase of the emulsion, thereby enabling a more effective van der Waals interaction with the side chain having a higher flexibility than the main chain of the organic semiconductor polymer, and at this time, the side chain of the organic semiconductor polymer and the number of surfactants When the group is a homologue, it may be more effective for stability of the emulsion, small particle size, and uniform distribution of particle size. As a preferred example, the homologue may be an aliphatic hydrocarbon group, more preferably an alkyl group.

유기 반도체 고분자의 측쇄와 계면활성제의 소수기가 동족체일 경우 유기 반도체 고분자의 패킹(packing)에 보다 유리할 수 있으며, 에멀전의 제조 및 용매의 증발 단계에서 유기 반도체 고분자가 자발적으로 패킹이 될 수 있다. 구체적인 일 예로, 유기 반도체 고분자의 측쇄와 계면활성제의 소수기가 지방족 탄화수소기일 경우 높은 소수성 상호작용, 즉 높은 반데르발스 상호작용을 유도할 수 있다. 즉 유기 반도체 고분자의 측쇄의 지방족 탄화수소기와 계면활성제의 지방족 탄화수소기가 계면에서 서로 잘 정렬됨으로써 에멀전을 효과적으로 안정화시키고 100 nm 이하의 작은 입경을 형성하고 입경도 균일하게 분포시킬 수 있는 점에서 유리하다. 특히 계면이 안정화됨으로써 외상인 수상으로부터 유기 반도체 고분자를 보호함으로써 유기 반도체 고분자의 패킹이 효과적으로 유도될 수 있으며, 유기 반도체 고분자의 결정화도가 향상될 수 있는 점에서 바람직하다.When the side chain of the organic semiconductor polymer and the hydrophobic group of the surfactant are homologs, it may be more advantageous for the packaging of the organic semiconductor polymer, and the organic semiconductor polymer may be spontaneously packed during the preparation of the emulsion and the evaporation of the solvent. As a specific example, when the hydrophobic group of the side chain and the surfactant of the organic semiconductor polymer is an aliphatic hydrocarbon group, high hydrophobic interaction, that is, high van der Waals interaction can be induced. That is, it is advantageous in that the aliphatic hydrocarbon group of the side chain of the organic semiconductor polymer and the aliphatic hydrocarbon group of the surfactant are well aligned with each other at the interface, thereby effectively stabilizing the emulsion, forming a small particle size of 100 nm or less, and uniformly distributing the particle size. In particular, it is preferable in that the packing of the organic semiconductor polymer can be effectively induced by protecting the organic semiconductor polymer from the foreign water phase by stabilizing the interface, and the crystallinity of the organic semiconductor polymer can be improved.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 유기 반도체 고분자의 측쇄와 계면활성제의 소수기는 직쇄형 또는 분지쇄형 알킬기일 수 있으며, 이때 상기 유기 반도체 고분자의 측쇄가 직쇄형 알킬기일 때 직쇄형 알킬기의 탄소수 CP와 계면활성제의 소수기의 직쇄형 알킬기의 탄소수 CS는 하기 관계식을 만족할 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic group of the side chain and the surfactant of the organic semiconductor polymer may be a straight chain or branched chain alkyl group, wherein the side chain of the organic semiconductor polymer is a straight chain alkyl group At this time, the carbon number C P of the linear alkyl group and the carbon number C S of the linear alkyl group of the hydrophobic group of the surfactant may satisfy the following relationship.

[관계식 1][Relationship 1]

0.5 < CP/CS < 20.5 <C P / C S <2

다른 일 예로, 상기 유기 반도체 고분자의 측쇄가 분지쇄형 알킬기일 때 분지쇄를 이루는 직쇄형 알킬기의 탄소수 CP와 계면활성제의 소수기의 직쇄형 알킬기의 탄소수 CS는 상기 관계식 1을 만족할 수 있다. 예를 들어 분지쇄형 알킬기가 -(CH2)x-CH-(CyH2y+1)(CzH2z+1)이고 y<z 일 경우, 상기 알킬기의 분지수는 2개이며 각각 탄소수 y인 직쇄형 알킬기 및 탄소수 x+z+1인 직쇄형 알킬기로 이루어지므로, 상기 분재쇠형 알킬기를 이루는 직쇄형 알킬기의 탄소수는 x+z+1을 의미한다.As another example, when the side chain of the organic semiconductor polymer is a branched chain alkyl group, the carbon number C P of the linear alkyl group constituting the branched chain and the carbon number C S of the linear alkyl group of the hydrophobic group of the surfactant may satisfy the relational expression (1). For example, when the branched chain alkyl group is-(CH 2 ) x -CH- (C y H 2y + 1 ) (C z H 2z + 1 ) and y <z, the number of branches of the alkyl group is 2 and each has a carbon number. Since it consists of a straight-chain alkyl group of y and a straight-chain alkyl group having x + z + 1 carbon atoms, the carbon number of the straight-chain alkyl group forming the bonsai chain alkyl group means x + z + 1.

상기 관계식 1에서 CP/CS는 바람직하게는 0.75 내지 1.5일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.2를 가질 수 있다. 유기 반도체 고분자의 직쇄형 알킬기와 탄소수와 계면활성제의 소수기의 직쇄형 알킬기가 유사한 탄소수의 범위를 가질 때 유기 반도체 고분자의 패킹(packing)이 보다 효과적으로 유도될 수 있으며, 자발적 패킹을 통해 유기 반도체 고분자의 결정화도가 더욱 향상될 수 있어 바람직할 수 있다. 나아가 유기 반도체 고분자가 에멀전 상에서 잘 정렬되어 패킹된 후 후속적으로 기판위에 코팅하고 알코올로 세척될 때 유기 반도체 고분자의 결정성 패킹이 잘 보존될 뿐만 아니라 배향성이 뛰어나, 높은 전하 이동도를 가진 광전소자로 제작될 수 있는 장점이 있다.In the relational expression 1, C P / C S may be preferably 0.75 to 1.5, and more preferably 0.8 to 1.2. When the straight-chain alkyl group of the organic semiconductor polymer and the straight-chain alkyl group of the carbon number and the hydrophobic group of the surfactant have a similar carbon number range, the packing of the organic semiconductor polymer can be induced more effectively, and the spontaneous packing of the organic semiconductor polymer The degree of crystallinity may be further improved, which may be desirable. Furthermore, when the organic semiconductor polymer is well aligned and packed on the emulsion, and subsequently coated on a substrate and washed with alcohol, the crystalline packing of the organic semiconductor polymer is not only well preserved, but also has excellent orientation, and a photoelectric device having high charge mobility There is an advantage that can be produced as.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 계면활성제는 양이온성 계면활성제일 수 있다. 계면활성제의 친수기가 양이온기를 포함할 경우 최소임계량으로 에멀전을 안정화시킬 수 있으며, 후속적인 알코올 세척단계에서 실질적으로 모든 계면활성제가 제거될 수 있는 점에서 바람직할 수 있다. 양이온기로는 계면활성제의 친수기에 포함될 수 있는 양이온기라면 제한되지 아니하며, 일 예로 암모늄(ammonium), 설포늄(sulfonium) 및 포스포늄(phosphonium)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention, the surfactant may be a cationic surfactant. When the hydrophilic group of the surfactant contains a cationic group, the emulsion can be stabilized with a minimum critical amount, and it may be preferable in that substantially all surfactants can be removed in a subsequent alcohol washing step. The cationic group is not limited as long as it is a cationic group that may be included in the hydrophilic group of the surfactant, and for example, it may be any one selected from the group consisting of ammonium, sulfonium and phosphonium.

양이온성 계면활성제의 보다 구체적인 일 예로, 상기 양이온성 계면활성제는 지방족 양이온성 계면활성제일 수 있으며, 지방족 양이온성 계면활성제의 소수기에 해당하는 지방족 탄화수소의 탄소수는 C6 내지 C24, 바람직하게는 C8 내지 C20, 더욱 바람직하게는 C10 내지 C16일 수 있다. 비한정적인 일 예로 지방족 양이온성 계면활성제는 (C6-C24)알킬 양이온성 계면활성제, 바람직하게는 (C8-C20)알킬 양이온성 계면활성제, 더욱 바람직하게는 (C10-C16)알킬 양이온성 계면활성제일 수 있다.As a more specific example of the cationic surfactant, the cationic surfactant may be an aliphatic cationic surfactant, and the carbon number of the aliphatic hydrocarbon corresponding to the hydrophobic group of the aliphatic cationic surfactant is C6 to C24, preferably C8 to C20. , More preferably C10 to C16. As a non-limiting example, the aliphatic cationic surfactant is (C6-C24) alkyl cationic surfactant, preferably (C8-C20) alkyl cationic surfactant, more preferably (C10-C16) alkyl cationic surfactant Can be the best.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역을 제2표면성질로 표면처리하는 제1단계; 유기 반도체 고분자를 내상에 포함하고, 계면활성제를 포함하는 에멀전을 기판위에 코팅하는 제2단계; 및 상기 코팅된 기판을 건조하고 알코올로 세척하는 제3단계;를 포함하는 단위 코팅 공정을 제1영역과 다른 영역에서 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.In a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, a first step of surface-treating a first area of a substrate having a first surface property with a second surface property; A second step of including an organic semiconductor polymer on the inner phase and coating an emulsion containing a surfactant on the substrate; And a third step of drying the coated substrate and washing with alcohol; further comprising performing a unit coating process in a region different from the first region.

상기 단위 코팅 공정은 제1영역에 유기 반도체 고분자 패턴을 형성하고, 제1영역을 제외한 기판의 다른 영역은 유기 반도체 고분자 패턴이 형성되지 않은 것일 수 있는데, 상기 단위 코팅 공정을 제1영역과 다른 영역에서 수행함으로써 제1영역과 다른 영역인 제2영역에 유기 반도체 고분자 패턴을 추가적으로 형성하여 연속적으로 유기 반도체 고분자 패턴을 제조할 수 있다. 상기 제2영역에 형성된 유기 반도체 고분자 패턴은 제1영역에 형성된 유기 반도체 고분자 패턴과 동일하거나 상이할 수 있으며, 제2영역에 형성된 패턴의 두께는 제1영역에 형성된 패턴의 두께와 동일하거나 상이할 수 있다. 일 예로, 서로 다른 영역에 서로 다른 두께의 고분자 패턴을 형성하고자할 경우 단위 코팅 공정을 제1영역에 수행하여 형성하고, 이어서 에멀전 농도가 상이한 유기 반도체 고분자 에멀전을 포함하는 단위 코팅 공정을 제2영역에 형성하여 서로 다른 영역에서 서로 다른 두께의 고분자 패턴을 형성할 수 있다.In the unit coating process, an organic semiconductor polymer pattern is formed in the first region, and an organic semiconductor polymer pattern may not be formed in other regions of the substrate except for the first region. The unit coating process is different from the first region. The organic semiconductor polymer pattern may be continuously formed by additionally forming an organic semiconductor polymer pattern in the second region, which is a region different from the first region. The organic semiconductor polymer pattern formed in the second region may be the same or different from the organic semiconductor polymer pattern formed in the first region, and the thickness of the pattern formed in the second region may be the same or different from the thickness of the pattern formed in the first region. Can be. For example, when a polymer pattern of different thickness is to be formed in different regions, a unit coating process is performed by forming the first region, and then a unit coating process including an organic semiconductor polymer emulsion having different emulsion concentrations is formed in the second region. It can be formed on to form a polymer pattern of different thickness in different regions.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 단위 코팅 공정을 통해 제조되는 유기 반도체 고분자 패턴의 두께는 1 내지 1000 nm일 수 있으며, 구체적으로 2 내지 500 nm, 더욱 구체적으로 5 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm일 수 있다. 그러나 이는 일 예시일 뿐이므로 상기 수치범위에 제한받지 않으며, 광전소자에 바람직하게 사용될 수 있는 두께로 임의로 설정하여 조절할 수 있다. 유기 반도체 고분자 패턴의 표면조도(Rrms, root mean squared surface roughness)는 20 nm 이하 및 0.5 nm 이상일 수 있으며, 구체적으로 10 nm 이하, 더욱 구체적으로 8 nm이하, 바람직하게 5 nm 이하일 수 있다. 본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어, 에멀전 입자들이 기판 상에 코팅된 후 입자간 합일 현상이 제1영역에 매우 균질하게 발생함에 따라 일부 입자들이 응집된 클러스터의 형성이 억제되어 평탄하고 연속적인 표면 몰폴로지를 가지는 필름 특성을 가질 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention, the thickness of the organic semiconductor polymer pattern produced through a unit coating process may be 1 to 1000 nm, specifically 2 to 500 nm, more specifically 5 To 200 nm, preferably 10 to 100 nm. However, this is only an example, and is not limited to the above numerical range, and can be arbitrarily set and adjusted to a thickness that can be preferably used for photoelectric devices. The surface roughness (R rms , root mean squared surface roughness) of the organic semiconductor polymer pattern may be 20 nm or less and 0.5 nm or more, specifically 10 nm or less, more specifically 8 nm or less, and preferably 5 nm or less. In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to the present invention, formation of a cluster in which some particles are aggregated is suppressed as the cohesion between particles occurs very homogeneously in the first region after the emulsion particles are coated on the substrate. And have a film characteristic having a continuous surface morphology.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역은 기판 상에 자기조립 단분자층 또는 소수성 고분자층이 형성된 것일 수 있다. 상세하게, 기판의 표면 성질을 개질하기 위해 기판 상에 소수성 고분자로 코팅하여 기판의 표면 성질을 소수성으로 개질시킬 수 있으며, 소수성 고분자는 스핀 코팅과 같은 공지의 수단을 통해 코팅될 수 있으며, 이는 당업계에 공지이므로 상세한 설명은 생략한다. 또한 기판의 표면 성질을 개질하기 위해 자기조립 단분자층으로 박막을 형성하여 기판의 표면 성질을 소수성으로 개질시킬 수 있다. 기판은 자기조립 단분자층을 형성할 수 있는 자기조립 화합물의 반응성 관능기와 반응할 수 있는 관능기를 포함할 수 있으며, 자기조립 화합물의 반응성 관능기와 기판의 관능기가 서로 반응함으로써 결합을 형성할 수 있다. 상기 반응을 통해 기판의 표면은 자기조립 화합물로 자발적으로 정렬된 결정 구조를 가지는 자기조립 단분자층을 포함할 수 있으며 기판의 표면성질이 자기조립 단분자층의 표면성질로 개질될 수 있다. 자기조립 화합물로 기판의 표면을 개질하는 방법은 용매에 자기조립 화합물을 용해하고, 제조된 용액에 기판의 표면을 침지하거나 분무하는 방법이 사용될 수 있으며, 용매의 종류, 용액의 농도 및 처리방법은 당업계에 공지된 것을 제한 없이 사용할 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention, the first region of the substrate having the first surface property may be a self-assembled monolayer or a hydrophobic polymer layer formed on the substrate. Specifically, in order to modify the surface properties of the substrate, the surface properties of the substrate can be hydrophobically modified by coating with a hydrophobic polymer on the substrate, and the hydrophobic polymer can be coated through known means such as spin coating, which is a sugar. Since it is known in the industry, detailed description is omitted. In addition, in order to modify the surface properties of the substrate, a thin film may be formed of a self-assembled monolayer to modify the surface properties of the substrate to hydrophobicity. The substrate may include a functional group capable of reacting with a reactive functional group of a self-assembled compound capable of forming a self-assembled monolayer, and a reactive functional group of a self-assembled compound and a functional group of a substrate may react with each other to form a bond. Through the reaction, the surface of the substrate may include a self-assembled monolayer having a crystal structure that is spontaneously aligned with a self-assembled compound, and the surface properties of the substrate may be modified with the surface properties of the self-assembled monolayer. As a method of modifying the surface of the substrate with a self-assembled compound, a method of dissolving the self-assembled compound in a solvent and immersing or spraying the surface of the substrate in the prepared solution may be used. What is known in the art can be used without limitation.

자기조립 화합물은 반응성 관능기와 소수기를 포함할 수 있으며, 반응성 관능기의 비한정적 일 예로는 알코올, 아민, 카르복실산 및 티올로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 소수성 기로는 알킬, 아릴 및 다른 치환기나 헤테로원소로 치환된 알킬 및 아릴로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적인 일 예로 기판이 유리일 경우 유리의 표면은 친수성이며, 표면에 존재하는 실라놀기와 반응하기 위해 알킬트리클로로실란과 같은 알킬실란계 화합물이 자기조립 화합물로 바람직하게 선택될 수 있으며, 기판이 금속일 경우 알킬티올계 화합물이 바람직하게 선택될 수 있다.The self-assembled compound may include a reactive functional group and a hydrophobic group, and a non-limiting example of the reactive functional group may be any one or more selected from the group consisting of alcohol, amine, carboxylic acid and thiol, and hydrophobic groups include alkyl, aryl and It may be any one or more selected from the group consisting of alkyl and aryl substituted with other substituents or hetero elements. As a specific example, when the substrate is glass, the surface of the glass is hydrophilic, and an alkylsilane-based compound such as alkyltrichlorosilane may be preferably selected as a self-assembled compound to react with a silanol group present on the surface, and the substrate is a metal. In one case, an alkylthiol-based compound may be preferably selected.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 제1단계는 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역에 자기조립 화합물을 도포하는 단계를 포함하고, 상기 자기조립 화합물은 알코올, 아민, 카르복실산 및 티올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 관능기를 포함하는 화합물일 수 있다. 기판에 자기조립 화합물을 도포하는 단계는 제1영역에만 선택적으로 도포하는 것으로, 제1영역을 제외한 기판의 다른 영역과 자기조립 화합물이 도포된 제1영역은 서로 상이하며 서로 다른 표면성질을 가지는 것을 의미한다. 자기조립 화합물의 도포는 특정의 제1영역에 도포되는 것이기 때문에 통상적인 침지 방법이나 분무하는 방법보다 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing) 또는 딥펜 나노리소그래피(dip-pen nanolithography)와 같은 프린팅 공정을 통해 도포되는 것일 수 있다. 상술한 바와 같이 제1영역에 자기조립 화합물을 선택적으로 도포함에 따라 하나의 공정으로 표면성질이 상이한 패턴이 제조될 수 있으며, 에멀전을 기판 위에 단순히 코팅함에도 불구하고 특정 영역에 정밀하게 형성된 유기 반도체 고분자 패턴을 제조할 수 있으며, 보다 선폭이 작은 미세패턴을 제조하는데 유리할 수 있다.In the method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention, the first step includes applying a self-assembled compound to a first region of a substrate having a first surface property, wherein the self-assembled compound is alcohol , It may be a compound containing any one or more functional groups selected from the group consisting of amines, carboxylic acids and thiols. The step of applying the self-assembled compound to the substrate is to selectively apply only to the first region, and the other regions of the substrate except the first region and the first region to which the self-assembled compound is applied are different from each other and have different surface properties. it means. Since the application of the self-assembled compound is applied to a specific first region, it is applied through a printing process such as microcontact printing or dip-pen nanolithography rather than a conventional immersion or spraying method. May be As described above, by selectively applying the self-assembled compound to the first region, a pattern having different surface properties can be produced in one process, and the organic semiconductor polymer precisely formed in a specific region despite simply coating the emulsion on the substrate. A pattern can be produced, and it can be advantageous to manufacture a fine pattern with a smaller line width.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법에 있어서, 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역을 제2표면성질로 표면처리하는 제1단계; 유기 반도체 고분자를 내상에 포함하고, 계면활성제를 포함하는 에멀전을 기판위에 코팅하는 제2단계; 및 상기 코팅된 기판을 건조하고 알코올로 세척하는 제3단계;를 포함하는 단위 코팅 공정을 2회 이상 포함하되, 각 단위 코팅 공정에 포함되는 유기 반도체 고분자는 동일하거나 상이할 수 있다.In a method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern according to an embodiment of the present invention, a first step of surface-treating a first area of a substrate having a first surface property with a second surface property; A second step of including an organic semiconductor polymer on the inner phase and coating an emulsion containing a surfactant on the substrate; And a third step of drying the coated substrate and washing with alcohol. The organic semiconductor polymer included in each unit coating process may be the same or different.

단위 코팅 공정 및 이를 통해 제조된 유기 반도체 고분자 패턴을 각각 제1 단위 코팅 공정 및 제1패턴이라 명명하고, 상기 제1패턴은 상술한 바와 같이 낮은 표면에너지를 가짐에 따라 유기 용매로 처리하지 않는 이상 패턴이 손상되거나 고분자의 패킹 또는 결정화도에 영향을 받지 않는다. 따라서 제2 단위 코팅 공정을 수행하더라도 제1패턴의 물리화학적 특성은 그대로 유지되고, 제2 단위 코팅 공정을 통해 제조된 제2패턴 역시 제1패턴과 마찬가지로 높은 균일성, 우수한 평탄성 및 연속적인 표면 몰폴로지를 가질 수 있다.The unit coating process and the organic semiconductor polymer pattern prepared therefrom are respectively referred to as a first unit coating process and a first pattern, and the first pattern is not treated with an organic solvent as it has low surface energy as described above. The pattern is not damaged or affected by the packing or crystallinity of the polymer. Therefore, even if the second unit coating process is performed, the physicochemical properties of the first pattern are maintained, and the second pattern manufactured through the second unit coating process also has high uniformity, excellent flatness and continuous surface mole like the first pattern. You can have a pologe.

특히 유기발광다이오드(OLED)의 RGB방식의 독립 픽셀 방식에서 각각의 픽셀에서 RGB가 독립적으로 발광되어야하는 경우 발광을 위한 패턴이 각각 독립적으로 형성될 필요가 있다. 기존의 잉크젯 공정에서 RGB 패턴의 제작시 패턴이 매우 낮은 균일도 및 높은 불량률과 낮은 성능을 보이고 있으며, 또한 잉크젯 공정 특성상 공정 생산성이 크게 낮은 단점이 있었다. 이를 해결하기 위해 용액 공정을 채용할 수 있으나, 기 제조된 패턴이 후속적으로 수행되는 용액 공정에 의한 패턴의 제조 공정에서 패턴이 손상되는 문제가 발생하기 때문에 용액 공정으로 연속적인 패턴을 제조하는데 한계를 가진다. 그러나 본 발명에 일 예에 따라 단위 코팅 공정을 연속적으로 수행하더라도 제조된 제1패턴은 낮은 표면에너지를 가지며, 소수성 특성을 가지기 때문에 제2 단위 코팅 공정에 포함되는 에멀전이나 물에 의해 팽윤되거나 패턴이 손상되는 문제가 원천적으로 차단되므로 패턴의 균일성, 평탄성 및 연속적인 표면 몰폴로지를 그대로 유지할 수 있다. 따라서 RGB 패턴의 연속적인 제작시 제1 단위 코팅 공정, 제2 단위 코팅 공정 및 제3 단위 코팅 공정을 연속적으로 실시하여 패턴의 손상없이 각각의 RGB패턴을 독립적으로 제작할 수 있다. 각각의 단위 코팅 공정의 제1단계에서 표면처리되어 제2표면성질로 개질되는 제1영역은 면 방향에서 서로 상이할 수 있으며, 각각 상이한 제1영역에서 RGB 각각의 패턴이 제조됨으로써 독립화소 방식의 유기발광다이오드 소자가 제작될 수 있다.In particular, in the case where the RGB must be independently emitted from each pixel in the independent pixel method of the RGB method of the organic light emitting diode (OLED), it is necessary to form the patterns for light emission independently. In the case of manufacturing an RGB pattern in the existing inkjet process, the pattern has a very low uniformity, high defect rate and low performance, and also has a disadvantage in that the process productivity is very low due to the characteristics of the inkjet process. To solve this, a solution process may be employed, but there is a problem in that a pattern is damaged in a process of manufacturing a pattern by a solution process in which a previously manufactured pattern is subsequently performed, and thus there is a limit in manufacturing a continuous pattern with a solution process Have However, even if the unit coating process is continuously performed according to an embodiment of the present invention, the first pattern produced has low surface energy and has hydrophobic properties, so that the pattern or the pattern swelled by the emulsion or water included in the second unit coating process. Since the damage problem is fundamentally blocked, the uniformity, flatness and continuous surface morphology of the pattern can be maintained. Therefore, in the continuous production of the RGB pattern, the first unit coating process, the second unit coating process, and the third unit coating process can be continuously performed to independently fabricate each RGB pattern without damaging the pattern. The first regions, which are surface-treated in the first step of each unit coating process and modified with the second surface properties, may be different from each other in the plane direction, and each of the RGB patterns in each of the different first regions is manufactured to produce an independent pixel method. An organic light emitting diode device can be fabricated.

본 발명의 변형된 일 예에 따르면, 제1 단위 코팅 공정, 제2 단위 코팅 공정 및 제3 단위 코팅 공정을 동일한 제1영역에서 수행할 수 있으며, 이때 유기 반도체 고분자 패턴이 형성되는 면 방향의 위치는 모두 동일하고, 수직 방향으로 적층되는 탠덤 구조(tandem structure)일 수 있다. 각각의 단위 코팅 공정의 제1영역이 동일하기 때문에 제1영역을 제2표면성질로 표면처리하는 단계는 제1 단위 코팅 공정에서만 수행되고 나머지 단위 코팅 공정에서는 생략될 수 있다. 이때 제1 단위 코팅 공정을 통해 제조된 유기 반도체 고분자 패턴의 표면은 소수성 표면성질을 가지기 때문에 에멀전을 기판 위에 코팅할 때 약한 상호작용에 의해 자발적으로 표면에 코팅되지 않을 수 있다. 따라서 기판의 제1표면성질은 유기 반도체 고분자 패턴의 소수성 표면성질보다 더 소수성을 가질 필요가 있으며, 일 예로 초소수성 표면일 수 있다. 기판의 제1표면성질을 초소수성으로 개질함으로써 비록 제1 단위 코팅 공정을 통해 제조된 유기 반도체 고분자 패턴의 표면이 소수성을 가지더라도 후속적인 에멀전 코팅 시 유기 반도체 고분자 패턴에 에멀전이 선택적으로 위치하여 수직 방향으로 제2패턴 및 제3패턴을 형성할 수 있다.According to a modified example of the present invention, the first unit coating process, the second unit coating process, and the third unit coating process may be performed in the same first region, where the position of the surface direction in which the organic semiconductor polymer pattern is formed Is all the same, and may be a tandem structure stacked in a vertical direction. Since the first area of each unit coating process is the same, the step of surface treating the first area with the second surface property may be performed only in the first unit coating process and may be omitted in the remaining unit coating process. At this time, since the surface of the organic semiconductor polymer pattern prepared through the first unit coating process has a hydrophobic surface property, it may not spontaneously be coated on the surface due to weak interaction when the emulsion is coated on the substrate. Therefore, the first surface property of the substrate needs to have more hydrophobicity than the hydrophobic surface property of the organic semiconductor polymer pattern, for example, a superhydrophobic surface. By modifying the first surface property of the substrate to be superhydrophobic, even if the surface of the organic semiconductor polymer pattern produced through the first unit coating process has hydrophobicity, the emulsion is selectively positioned on the organic semiconductor polymer pattern during subsequent emulsion coating to vertically The second pattern and the third pattern may be formed in the direction.

본 발명은 상술한 바와 같은 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법으로 제조된 유기 반도체 고분자 패턴을 제공한다. 본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴은 친환경적이면서도 진공 공정을 이용하지 않고, 대기 환경에서 간단하고 경제적인 공정을 이용함에도 패턴이 균일하며, 평탄하고 연속적인 표면 몰폴로지를 가지는 패턴일 수 있다. 패턴의 두께는 단위 코팅 공정에 포함되는 유기 반도체 고분자 에멀전의 농도, 코팅 양 및 코팅 회수에 따라 조절될 수 있는바 얇은 박막에서 두꺼운 후막까지 필름의 두께를 자유롭게 조절할 수 있다.The present invention provides an organic semiconductor polymer pattern manufactured by the method for manufacturing an organic semiconductor polymer pattern as described above. The organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention may be a pattern having a uniform, flat and continuous surface morphology even though it is environmentally friendly and does not use a vacuum process and uses a simple and economical process in an atmospheric environment. . The thickness of the pattern can be adjusted according to the concentration of the organic semiconductor polymer emulsion included in the unit coating process, the amount of coating, and the number of coatings, so that the thickness of the film can be freely controlled from a thin film to a thick thick film.

서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자를 용액 공정으로 순차적으로 패터닝할 때 후속적인 패터닝 공정에 의해 이미 형성된 유기 반도체 고분자 패턴에 필연적으로 부정적인 영향이 발생할 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 유기 반도체 고분자 패턴은 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자가 순차적으로 패터닝됨에도 불구하고 서로 다른 복수의 유기 반도체 고분자 패턴 모두가 균일한 고품질 박막을 형성할 수 있는 점에서 우수한 특성을 가진다.When sequentially patterning a plurality of different organic semiconductor polymers into a solution process, a negative influence may inevitably occur on the organic semiconductor polymer pattern already formed by a subsequent patterning process. However, the organic semiconductor polymer pattern produced by the manufacturing method according to the present invention is capable of forming a uniform high-quality thin film in all of a plurality of different organic semiconductor polymer patterns even though a plurality of different organic semiconductor polymers are sequentially patterned. It has excellent properties.

본 발명의 일 예에 따른 유기 반도체 고분자 패턴은 광전소자에 포함될 수 있으며, 일 예로 OLED 소자, 면조명, e-페이퍼, e-북, 터치패널 및 태양전지에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 예에 따른 광전소자는 친환경적이면서 경제적임에도 하나 또는 둘 이상의 서로 다른 유기 반도체 고분자 패턴 모두가 균일한 고품질 박막 특성을 가지고 있어 상술한 바와 같은 광전소자에서 특히 뛰어난 유용성을 가질 수 있다. 일 예로 본 발명에 따른 광전소자는 전하 이동도가 0.01 cm2/V·s 이상일 수 있으며, 바람직하게는 0.03 cm2/V·s 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.06 cm2/V·s 이상일 수 있다.The organic semiconductor polymer pattern according to an example of the present invention may be included in a photoelectric device, and for example, it may be any one selected from OLED devices, surface lighting, e-paper, e-books, touch panels, and solar cells. The photovoltaic device according to an example of the present invention is eco-friendly and economical, but one or two or more different organic semiconductor polymer patterns have uniform high-quality thin film properties, and thus may have particularly excellent usefulness in the photoelectric device as described above. For example, the photoelectric device according to the present invention may have a charge mobility of 0.01 cm 2 / V · s or more, preferably 0.03 cm 2 / V · s or more, and more preferably 0.06 cm 2 / V · s or more. Can be.

본 발명에 따른 유기 고분자 패턴의 제조방법, 이로부터 제조된 유기 고분자 패턴 및 광전소자는 간단하고 친환경적인 용액공정으로 우수한 전하 이동도를 나타낼 수 있으며, 연속적으로 유기 고분자 패턴을 제조하더라도 각각의 유기 고분자 패턴에 대해 부정적인 효과가 전혀 없는 점에서 반도체 산업분야, 전자소자 및 광전소자 산업분야에 폭넓게 이용될 수 있다.The method of manufacturing the organic polymer pattern according to the present invention, the organic polymer pattern and the photoelectric device produced therefrom can exhibit excellent charge mobility in a simple and eco-friendly solution process, and each organic polymer is produced even if the organic polymer pattern is continuously produced. Since there is no negative effect on the pattern, it can be widely used in the semiconductor industry, electronic devices, and photoelectric devices industry.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but these are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.

[제조예 1][Production Example 1]

자기조립 단분자층으로 코팅된 ITO 기판의 제조Preparation of self-assembled monolayer coated ITO substrate

자기조립 화합물로서 옥틸트리클로로실란(OTS)를 톨루엔에 용해하여 OTS의 농도가 5 부피%가 되도록 한 용액을 제조하고, ITO 기판을 상온에서 상기 용액에 10분 동안 침지하여 자기조립 단분자층으로 코팅된 ITO 기판을 제조하였다.As a self-assembled compound, a solution was prepared by dissolving octyl trichlorosilane (OTS) in toluene so that the concentration of OTS was 5% by volume, and then immersing the ITO substrate in the solution for 10 minutes at room temperature to be coated with a self-assembled monolayer. An ITO substrate was prepared.

자기조립 단분자층으로 코팅된 ITO 기판 상에 패턴화된 마스크를 이용하여 제1영역에만 국부적으로 0.35 mbar 압력 조건에서 산소 플라즈마로 처리하여 제1영역에만 ITO 기판 표면이 노출되도록 패턴을 제조하였다.Using a patterned mask on an ITO substrate coated with a self-assembled monolayer, a pattern was prepared so that the surface of the ITO substrate was exposed only to the first region by treating with oxygen plasma at a pressure of 0.35 mbar only locally in the first region.

[제조예 2][Production Example 2]

소수성 고분자로 코팅된 ITO 기판의 제조Preparation of ITO substrate coated with hydrophobic polymer

불소계 용매 (CTL-809M, Asahi Glass Co., Ltd., Japan)에 poly[perfluoro(4-vinyloxy-1-butene)] (Cytop)을 용해하여 상온 및 상압에서의 7.5 부피% 농도의 소수성 고분자 용액을 제조한 후, ITO 기판상에 상기 소수성 고분자 용액을 1000 rpm의 조건에서 60초 동안 상온에서 스핀코팅하였다. 소수성 고분자로 코팅된 ITO 기판은 180℃에서 30분 동안 어닐링하였다. Dissolve poly [perfluoro (4-vinyloxy-1-butene)] (Cytop) in a fluorine-based solvent (CTL-809M, Asahi Glass Co., Ltd., Japan), and a hydrophobic polymer solution having a concentration of 7.5% by volume at normal temperature and pressure After preparing, the hydrophobic polymer solution on an ITO substrate was spin-coated at 1000 rpm for 60 seconds at room temperature. The ITO substrate coated with the hydrophobic polymer was annealed at 180 ° C for 30 minutes.

어닐링된 ITO 기판 상에 패턴화된 마스크를 이용하여 제1영역에만 국부적으로 산소 플라즈마로 처리하여 제1영역에만 ITO 기판 표면이 노출되도록 패턴을 제조하였다.Using a patterned mask on the annealed ITO substrate, a pattern was prepared so that the surface of the ITO substrate was exposed only in the first region by treatment with oxygen plasma locally in only the first region.

[실험예 1][Experimental Example 1]

재료의 분석Analysis of materials

유기 반도체 고분자 패턴의 표면 및 절단면은 주사 전자현미경(High Resolution Field Emission Scanning Electron Microscope, SU8020/Hitachi) 및 포커스 이온 빔 기술로 측정하였다. 에멀전 입자의 크기는 동적 광산란법(Zetasizer, Nano-ZS90/Malvern)으로 측정하였으며, FT-IR 흡광 스펙트럼은 FT-IR spectrometer(FT/IR 4700/JASCO)로 측정하였다.The surface and cut surface of the organic semiconductor polymer pattern were measured by a high resolution field emission scanning electron microscope (SU8020 / Hitachi) and focus ion beam technology. The size of the emulsion particles was measured by a dynamic light scattering method (Zetasizer, Nano-ZS90 / Malvern), and the FT-IR absorption spectrum was measured by an FT-IR spectrometer (FT / IR 4700 / JASCO).

Grazing-Incidence X-ray Diffraction (GIXD) 측정은 PLS-II 3C, 9AU-SAXS 빔라인으로 측정하였으며, in-vacuum undulator (IVU)로부터 입사되는 X선은 Si(111) 더블 크리스탈을 이용하여 단색화된 후, K-B focusing mirror system을 이용하여 검출기로 조사되었다. 수평 및 수직 빔 크기는 각각 300 μm 및 30 μm이었으며, 입사각은 임계각 이상인 0.12°로 설정되었다. GIXD 패턴은 2D CCD 검출기(Rayonix, SX-165)로 기록되었으며, 산란각은 미리 표준화된 슈크로즈(Monoclinic, P21)를 이용하여 표준화되었으며, 샘플과 검출기 사이의 거리는 약 229 mm였다. Grazing-Incidence X-ray Diffraction (GIXD) was measured by PLS-II 3C and 9AU-SAXS beamlines, and the X-rays incident from the in-vacuum undulator (IVU) were monochromated using a Si (111) double crystal. , KB focusing mirror system was used to inspect the detector. The horizontal and vertical beam sizes were 300 μm and 30 μm, respectively, and the incident angle was set to 0.12 ° above the critical angle. The GIXD pattern was recorded with a 2D CCD detector (Rayonix, SX-165), the scattering angle was normalized using a pre-standardized sucrose (Monoclinic, P21), and the distance between the sample and the detector was about 229 mm.

[실험예 2][Experimental Example 2]

전기적 특성의 분석Analysis of electrical properties

고분자 전계효과 트랜지스터(PFET) 및 상보형 인버터(complementary inverter)는 semiconductor parameter analyzer (Keithley 4200A-SCS/Keithley)를 이용하여 측정하였고, 포토다이오드의 전기적 특성은 150W 1/8 m 단색광 분광기, Stanford Research SR830 Lock-in Amplifier, AFG310 arbitrary function generator (Tektronix) 및 an OEM infrared green laser source (LSR532NL-300)가 구비된 제논 아크 램프로 조사하여 Keithley 2400 Source Meter로 측정하였다. Polymer field effect transistors (PFETs) and complementary inverters were measured using a semiconductor parameter analyzer (Keithley 4200A-SCS / Keithley), and the electrical properties of the photodiode were 150W 1/8 m monochromatic light spectrometer, Stanford Research SR830 It was irradiated with a xenon arc lamp equipped with a lock-in amplifier, AFG310 arbitrary function generator (Tektronix) and an OEM infrared green laser source (LSR532NL-300), and measured with a Keithley 2400 Source Meter.

PNDI-TVT 고분자 패턴의 제조Preparation of PNDI-TVT polymer pattern

n형 유기 반도체 고분자인 poly[(E)-2,7-bis(2-decyltetradecyl)-4-methyl-9-(5-(2-(5-methylthiophen-2-yl)vinyl)thiophen-2-yl)benzo[lmn][3,8] phenanthroline-1,3,6,8(2H,7H)-tetraone] (PNDI-TVT) 5 mg을 2 ml의 클로로포름 용매에 2.5 mg/ml 농도로 용해하여 유기 반도체 고분자가 용해된 유기상 용액을 제조하였다.poly ((E) -2,7-bis (2-decyltetradecyl) -4-methyl-9- (5- (2- (5-methylthiophen-2-yl) vinyl) thiophen-2-, an n-type organic semiconductor polymer yl) benzo [lmn] [3,8] phenanthroline-1,3,6,8 (2H, 7H) -tetraone] (PNDI-TVT) 5 mg dissolved in 2 ml of chloroform solvent at a concentration of 2.5 mg / ml An organic phase solution in which an organic semiconductor polymer was dissolved was prepared.

수상 용액의 제조를 위해, 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드(Cetyl trimethylammonium bromide, C16TAB) 30 mg을 6 ml의 증류수에 용해하여 수상 용액을 제조하였다.For the preparation of the aqueous solution, 30 mg of cetyl trimethylammonium bromide (C 16 TAB) was dissolved in 6 ml of distilled water to prepare an aqueous solution.

상기 두 용액을 혼합하여 혼합액을 제조하되, 유기상 용액을 20 ml, 수상 용액을 6 ml 비율로 혼합한 후, 1분간 교반하고 초음파 처리(Branson Model 8510 Ultrasonic Cleaner)하였다. 용액의 색상이 더 이상 변하지 않을 때까지 교반 및 초음파 처리를 반복하여 미니 에멀전을 제조한 후, 1시간 동안 더 교반하였다. 이어서 미니 에멀전을 65℃로 승온하여 교반하면서 클로로포름을 완전히 증발시켜 제거함으로써 PNDI-TVT 에멀전을 제조하였다.The two solutions were mixed to prepare a mixed solution, and the organic phase solution was mixed in a ratio of 20 ml and the aqueous solution in a ratio of 6 ml, followed by stirring for 1 minute and sonication (Branson Model 8510 Ultrasonic Cleaner). After stirring and sonication were repeated until the color of the solution no longer changed, a mini-emulsion was prepared, followed by further stirring for 1 hour. Subsequently, the PNDI-TVT emulsion was prepared by completely evaporating and removing chloroform while stirring the mini-emulsion to 65 ° C.

상기 제조된 PNDI-TVT 에멀전을 제조예 1에서 제조된 기판에 스프레이 코팅하고 물을 증발시킴으로서 필름을 제조하였다. 상기 필름은 3분 동안 상온의 에탄올에 침지하여 C16TAB을 제거하고 10 분동안 200℃의 온도에서 어닐링을 수행함으로써 PNDI-TVT 고분자 패턴을 제조하였다.A film was prepared by spray coating the prepared PNDI-TVT emulsion on the substrate prepared in Preparation Example 1 and evaporating water. The film was immersed in ethanol at room temperature for 3 minutes to remove C16TAB, and annealing was performed at a temperature of 200 ° C for 10 minutes to prepare a PNDI-TVT polymer pattern.

PNDI-TVT 고분자 패턴의 제조Preparation of PNDI-TVT polymer pattern

실시예 1에서 기판을 제조예 1에서 제조된 기판 대신 제조예 2에서 제조된 기판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 고분자 패턴을 제조하였다.A polymer pattern was prepared in the same manner as in Example 1, except that the substrate prepared in Example 1 was used instead of the substrate prepared in Preparation Example 1.

[실시예 3 내지 실시예 8][Examples 3 to 8]

PNDI-TVT 고분자 패턴의 제조Preparation of PNDI-TVT polymer pattern

실시예 1에서 계면활성제를 sodium dodecyl sulfate (SDS, 실시예 3), sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS, 실시예 4), benzyl dodecyl ammonium bromide (BDAB, 실시예 5), decyl trimethyl ammonium bromide (C10TAB, 실시예 6), dodecyl trimethyl ammonium bromide (C12TAB, 실시예 7), hexadecyltrimethyl ammonium bromide (C14TAB, 실시예 8)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하였다.The surfactant in Example 1 was sodium dodecyl sulfate (SDS, Example 3), sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS, Example 4), benzyl dodecyl ammonium bromide (BDAB, Example 5), decyl trimethyl ammonium bromide (C 10 TAB , Example 6), and was prepared in the same manner as in Example 1, except that dodecyl trimethyl ammonium bromide (C 12 TAB, Example 7) and hexadecyltrimethyl ammonium bromide (C 14 TAB, Example 8) were used.

[실시예 9][Example 9]

PPDT2FBT 고분자 패턴의 제조Preparation of PPDT2FBT polymer pattern

실시예 1에서 PNDI-TVT 대신 PPDT2FBT을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 PPDT2FBT 고분자 패턴을 제조하였다.A PPDT2FBT polymer pattern was prepared in the same manner as in Example 1, except that PPDT2FBT was used instead of PNDI-TVT in Example 1.

[실시예 10][Example 10]

PPDT2FBT/F8T2 고분자 패턴의 제조Preparation of PPDT2FBT / F8T2 polymer pattern

실시예 9에서 제조된 PPDT2FBT 고분자 패턴이 형성된 기판 상에, 패턴화된 다른 마스크를 이용하여, 실시예 1에서 제조된 고분자 패턴과는 다른 제2영역에 국부적으로 산소 플라즈마로 처리하여 제2영역에만 ITO 기판 표면이 노출되도록 패턴을 제조하였다.On the substrate on which the PPDT2FBT polymer pattern prepared in Example 9 was formed, a second pattern different from the polymer pattern prepared in Example 1 was used locally in the second region by using a different patterned mask. A pattern was prepared so that the surface of the ITO substrate was exposed.

구체적으로, 유기 반도체 고분자인 Poly(9,9-dioctylfluorene-alt-bithiophene), (F8T2) 5 mg을 2 ml의 클로로포름 용매에 2.5 mg/ml 농도로 용해하여 유기 반도체 고분자가 용해된 유기상 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 9의 유기 반도체 고분자 에멀전을 제조하는 방법과 동일하게 제조된 F8T2 에멀전을 상기 패턴이 형성된 ITO 기판에 스프레이 코팅하고 물을 증발시킴으로서 필름을 제조하였다. 상기 필름은 3분 동안 상온의 에탄올에 침지하여 C16TAB을 제거하고 10 분동안 170℃의 온도에서 어닐링을 수행함으로써 PPDT2FBT와 PBTTT이 각각 패턴화된 고분자 패턴을 제조하였다.Specifically, 5 mg of poly (9,9-dioctylfluorene-alt-bithiophene), (F8T2), an organic semiconductor polymer, was dissolved in a 2 ml chloroform solvent at a concentration of 2.5 mg / ml to prepare an organic phase solution in which the organic semiconductor polymer was dissolved. A film was prepared by spray coating an F8T2 emulsion prepared in the same manner as in the method for preparing an organic semiconductor polymer emulsion of Example 9 on an ITO substrate on which the pattern was formed and evaporating water, except for one. The film was immersed in ethanol at room temperature for 3 minutes to remove C 16 TAB, and annealing was performed at a temperature of 170 ° C. for 10 minutes to prepare a polymer pattern in which PPDT2FBT and PBTTT were patterned, respectively.

[실시예 11 및 실시예 12][Example 11 and Example 12]

PDPP-SVS 및 PIID-SVS 고분자 패턴의 제조Preparation of PDPP-SVS and PIID-SVS polymer patterns

실시예 1에서 유기 반도체 고분자를 PNDI-TVT 대신 PDPP-SVS(실시예 11) 및 PIID-SVS(실시예 12)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하였다.The organic semiconductor polymer in Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that PDPP-SVS (Example 11) and PIID-SVS (Example 12) were used instead of PNDI-TVT.

[비교예 1][Comparative Example 1]

알코올 추출 단계가 없는 PNDI-TVT 고분자 패턴의 제조Preparation of PNDI-TVT polymer pattern without alcohol extraction step

실시예 1에서 에탄올에 침지하여 C16TAB을 제거하는 단계를 수행하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 PNDI-TVT 고분자 패턴을 제조하였다.A PNDI-TVT polymer pattern was prepared in the same manner as in Example 1, except that the step of removing C 16 TAB by immersion in ethanol in Example 1 was not performed.

[비교예 2][Comparative Example 2]

투석법을 이용한 PNDI-TVT 고분자 패턴의 제조Preparation of PNDI-TVT polymer pattern using dialysis method

PNDI-TVT 에멀전의 제조방법은 실시예 1과 동일하게 수행하되, 제조된 PNDI-TVT 에멀전에서 계면활성제를 제거하기 위해 반투막 튜브를 이용하여 6시간 동안 연속적으로 증류수를 교체하면서 C16TAB을 제거하였다. 이어서 필터가 있는 튜브에 넣어 8000 rpm으로 원심분리하고 PNDI-TVT를 나노입자로 농축시킨 후 PNDI-TVT를 분리하였다. 이때 PNDI-TVT 대비 C16TAB의 질량비는 FT-IR에 의한 분석 결과 1:2.2로 나타났다.The method of preparing the PNDI-TVT emulsion was performed in the same manner as in Example 1, but C 16 TAB was removed while continuously replacing distilled water for 6 hours using a semi-permeable membrane tube to remove the surfactant from the prepared PNDI-TVT emulsion. . Subsequently, it was put into a tube with a filter, centrifuged at 8000 rpm, and PNDI-TVT was concentrated to nanoparticles, and then PNDI-TVT was separated. At this time, the mass ratio of C 16 TAB compared to PNDI-TVT was 1: 2.2 as a result of analysis by FT-IR.

분리된 PNDI-TVT를 증류수에 재분산하여 얻어진 PNDI-TVT 나노입자 분산액을 제조예 1에서 제조된 기판에 스프레이 코팅하고 물을 증발시킴으로서 필름을 제조하였다. 상기 필름은 10 분동안 200℃의 온도에서 어닐링을 수행함으로써 PNDI-TVT 고분자 패턴을 제조하였다.The PNDI-TVT nanoparticle dispersion obtained by redispersing the separated PNDI-TVT in distilled water was spray-coated on the substrate prepared in Preparation Example 1 and water was evaporated to prepare a film. The film was prepared by performing annealing at a temperature of 200 ° C for 10 minutes to prepare a PNDI-TVT polymer pattern.

도 1의 (a), (b), (c), (d)는 각각 동적 광산란 법에 의해 측정된 실시예 3 내지 5 및 7에 따른 에멀전 입자의 크기 분포를 도시한 것으로 모든 계면활성제에 대해 평균 입경이 50 내지 200 nm에 분포하고 있음을 보여주고 있다.(A), (b), (c), and (d) of FIG. 1 show the size distribution of emulsion particles according to Examples 3 to 5 and 7, respectively, measured by dynamic light scattering, and for all surfactants. It shows that the average particle diameter is distributed in 50 to 200 nm.

도 2의 (e), (f), (g) 및 (h)는 각각 실시예 3 내지 5 및 7에 따라 제조된 PNDI-TVT 고분자 패턴의 표면을 주사 전자현미경 사진을 도시한 것이다. 상기 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 음이온성 지방족 계면활성제를 사용한 실시예 3의 경우 표면이 매우 거친 패턴이 얻어진 반면 실시예 5 내지 7은 평탄한 표면이 얻어졌다. 특히 지방족 양이온성 계면활성제의 경우 매우 평탄한 표면이 얻어짐을 확인할 수 있는데, 이는 양이온성 계면활성제가 알코올에 의해 실질적으로 모두 제거됨에 따라 PNDI-TVT 입자들의 필름 전체에서 균일하게 합일 현상이 발생했기 때문이다.2 (e), (f), (g), and (h) show scanning electron micrographs of the surfaces of the PNDI-TVT polymer patterns prepared according to Examples 3 to 5 and 7, respectively. As can be seen from FIG. 2, in the case of Example 3 using an anionic aliphatic surfactant, a very rough pattern was obtained while Examples 5 to 7 had flat surfaces. Particularly, in the case of an aliphatic cationic surfactant, it can be seen that a very flat surface is obtained, because the cationic surfactant is substantially all removed by alcohol, and the phenomenon of uniform mixing occurs across the film of PNDI-TVT particles. .

도 3의 (a), (b), (c)는 각각 실시예 6, 실시예 8 및 실시예 1로부터 제조된 유기 반도체 고분자 패턴을 에탄올로 세척하기 전 및 후의 패턴의 FT-IR 결과를 도시한 것이다. 에탄올로 세척하기 전에는 계면활성제의 특정 흡수 피크(1320~1500cm-1)가 강하게 나타났으나 세척 후에는 흡수 피크가 대폭 감소되어 노이즈 수준으로 나타나는 것을 볼 때 유기 반도체 고분자 패턴의 에탄올 세척을 통해 계면활성제를 효과적으로 제거할 수 있음을 시사하고 있다.3 (a), (b), and (c) show the FT-IR results of the patterns before and after washing the organic semiconductor polymer patterns prepared from Examples 6, 8, and 1 with ethanol, respectively. Did. Before washing with ethanol, the specific absorption peak of the surfactant (1320 ~ 1500cm-1) appeared strongly, but after washing, the surfactant was absorbed through ethanol washing of the organic semiconductor polymer pattern when it was seen that the absorption peak was significantly reduced and appeared as a noise level. It suggests that can be effectively removed.

도 4는 실시예 1 및 실시예 6 내지 실시예 8로부터 제조된 PNDI-TVT 고분자 패턴의 GIXD 이미지를 도시한 것으로 양이온성 계면활성제의 탄소수가 증가함에 따라 PNDI-TVT 고분자 패턴의 결정성이 보다 향상됨을 보여주고 있다. PNDI-TVT 고분자의 측쇄의 탄소수는 총 24개이며, 이중 측쇄의 직쇄형 알킬기의 탄소수는 14개이므로 양이온성 계면활성제의 탄소수가 이와 동일하거나 유사할 경우 유기 반도체 고분자의 패킹이 효과적으로 유도되어 유기 반도체 고분자의 결정화도가 더욱 향상됨을 의미한다.FIG. 4 shows the GIXD image of the PNDI-TVT polymer pattern prepared from Examples 1 and 6 to 8, and the crystallinity of the PNDI-TVT polymer pattern is improved as the carbon number of the cationic surfactant increases. Is showing. Since the number of carbon atoms in the side chain of the PNDI-TVT polymer is 24, and the number of carbon atoms in the straight-chain alkyl group of the double side chain is 14, the packing of the organic semiconductor polymer is effectively induced when the carbon number of the cationic surfactant is the same or similar. This means that the crystallinity of the polymer is further improved.

도 5는 실시예 6 내지 8 및 1의 고분자 패턴을 포함하는 PFET의 n-타입 트랜스퍼 특성을 도시한 것이며 (b)는 PNDI-TVT를 디클로로벤젠에 용해하고 기판에 코팅하여 제조된 PFET의 n-타입 트랜스퍼 특성을 도시한 것이다. 트랜스퍼 커브는 VDS=30V인 포화조건에서 측정되었다. 실시예 및 비교예의 전하 이동도를 측정한 결과, 하기 표와 같이 나타났으며, 음이온성 계면활성제를 사용한 실시예 3 및 4의 경우 낮은 전하 이동도를 나타낸 반면 양이온성 계면활성제를 사용한 실시예 1 및 5 내지 8은 전하 이동도의 평균값이 모두 0.01 cm2/V·s 이상의 값을 나타냈으며, 알킬기의 탄소수가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내어 실시예 1의 경우 평균값이 0.71 cm2/V·s을 나타내었고 최고값은 0.1 cm2/V·s의 값을 나타냈다. 그에 반해 비교예 1 및 비교예 2의 경우 높은 계면활성제의 함량으로 인해 매우 낮은 전하 이동도를 나타내었다.Figure 5 shows the n-type transfer properties of the PFETs containing the polymer patterns of Examples 6 to 8 and 1 (b) is PNDI-TVT dissolved in dichlorobenzene and coated on a substrate n-type PFET It shows the type transfer characteristics. The transfer curve was measured at saturation condition of V DS = 30V. As a result of measuring the charge mobility of the Examples and Comparative Examples, it was shown as in the following table, and Examples 3 and 4 using anionic surfactants showed low charge mobility while Example 1 using a cationic surfactant. And 5 to 8, the average value of charge mobility was all 0.01 cm 2 / V · s or more, and the tendency to increase as the number of carbon atoms in the alkyl group increased, and in Example 1, the average value was 0.71 cm 2 / V · s. The highest value was 0.1 cm 2 / V · s. In contrast, Comparative Examples 1 and 2 exhibited very low charge mobility due to the high surfactant content.

실시예 11에서 제조된 PDPP-SVS 고분자 패턴 및 실시예 12에서 제조된 PIID-SVS 고분자 패턴의 경우, 각각 2.4 cm2/V·s 및 0.90 cm2/V·s의 전하 이동도를 나타냈다. 상기 전하 이동도는 클로르포름에 PDPP-SVS 및 PIID-SVS를 각각 용해하여 제조된 고분자 패턴의 전하 이동도인 3.7 cm2/V·s 및 1.3 cm2/V·s에 근접하는 것으로, 이론값의 64% 및 69%에 해당하는 높은 값에 해당한다. 따라서 본 발명에 따른 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법은 대기 환경에서 간단하며 경제적인 패터닝 공정을 이용함에도 불구하고 이론 전하 이동도의 60%, 바람직하게는 65% 이상의 값을 가지는 균일한 고품질 유기 반도체 고분자 박막을 형성할 수 있음을 시사하고 있다.In the case of the PDPP-SVS polymer pattern prepared in Example 11 and the PIID-SVS polymer pattern prepared in Example 12, charge mobility of 2.4 cm 2 / V · s and 0.90 cm 2 / V · s was shown, respectively. The charge mobility is close to the charge mobility of the polymer pattern prepared by dissolving PDPP-SVS and PIID-SVS in chlorform, respectively, 3.7 cm 2 / V · s and 1.3 cm 2 / V · s, the theoretical value It corresponds to a high value corresponding to 64% and 69% of. Therefore, the method of manufacturing the organic semiconductor polymer pattern according to the present invention is a uniform high-quality organic semiconductor polymer having a value of 60%, preferably 65% or more of the theoretical charge mobility, despite using a simple and economical patterning process in an atmospheric environment. It suggests that a thin film can be formed.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, it has been described by specific matters and limited embodiments and drawings, which are provided to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention Various modifications and variations can be made by those skilled in the art.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is not limited to the described embodiments, and should not be determined. It will be said that not only the claims described below, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims are within the scope of the spirit of the present invention.

Claims (14)

제1표면성질을 가진 기판의 제1영역을 제2표면성질로 표면처리하는 제1단계;
유기 반도체 고분자를 내상에 포함하고, 계면활성제를 포함하는 에멀전을 상기 기판 위에 코팅하는 제2단계; 및
상기 코팅된 기판을 건조하고 알코올로 세척하여 계면활성제를 제거하는 제3단계;를 단위 코팅 공정으로 포함하며,
상기 제1표면성질 및 상기 제2표면성질은 각각 친수성 또는 소수성이며 서로 상이한 것을 특징으로 하는 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
A first step of surface-treating the first area of the substrate having the first surface property with the second surface property;
A second step of including an organic semiconductor polymer in the inner phase and coating an emulsion containing a surfactant on the substrate; And
A third step of removing the surfactant by drying the coated substrate and washing with alcohol; includes a unit coating process,
The first surface property and the second surface property are hydrophilic or hydrophobic, respectively, and the manufacturing method of the organic semiconductor polymer pattern, characterized in that different from each other.
제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 에멀전은 수중유형(oil-in-water) 에멀전인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
The method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern in which the emulsion in the second step is an oil-in-water emulsion.
제1항에 있어서,
상기 유기 반도체 고분자의 측쇄와 계면활성제의 소수기는 동족체인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
Method for producing an organic semiconductor polymer pattern of the side chain of the organic semiconductor polymer and a hydrophobic group of a surfactant.
제1항에 있어서,
상기 유기 반도체 고분자의 측쇄의 직쇄상 탄소수 CP와 계면활성제의 소수기의 직쇄상 탄소수 CS는 하기 관계식을 만족하는 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
[관계식 1]
0.8 < CP/CS < 1.2
According to claim 1,
A method for producing an organic semiconductor polymer pattern in which the straight chain carbon number C P of the side chain of the organic semiconductor polymer and the linear carbon number C S of the hydrophobic group of the surfactant satisfy the following relationship.
[Relationship 1]
0.8 <C P / C S <1.2
제1항에 있어서,
상기 계면활성제는 (C10-C16)지방족 양이온성 계면활성제인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
The surfactant is (C10-C16) a method for producing an organic semiconductor polymer pattern that is an aliphatic cationic surfactant.
제1항에 있어서,
상기 단위 코팅 공정을 친수성 기판의 제1영역과 다른 영역에서 수행하는 것을 더 포함하는 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern further comprising performing the unit coating process in a region different from the first region of the hydrophilic substrate.
제1항에 있어서,
상기 알코올은 (C2-C4)알코올을 포함하는 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
The alcohol is a method for producing an organic semiconductor polymer pattern containing (C2-C4) alcohol.
제1항에 있어서,
상기 고분자 패턴의 두께는 10 내지 100 nm인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
The method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern having a thickness of the polymer pattern is 10 to 100 nm.
제1항에 있어서,
상기 패턴의 표면조도(Rrms)는 10 nm 이하인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
Method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern having a surface roughness (R rms ) of the pattern is 10 nm or less.
제1항에 있어서,
상기 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역은 기판 상에 자기조립 단분자층 또는 소수성 고분자층이 형성된 것인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern in which a first self-assembled monolayer or hydrophobic polymer layer is formed on a substrate in the first region of the substrate having the first surface property.
제1항에 있어서,
상기 제1단계는, 제1표면성질을 가진 기판의 제1영역에 자기조립 화합물을 도포하는 단계를 포함하고, 상기 자기조립 화합물은 알코올, 아민, 카르복실산 및 티올로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 관능기를 포함하는 화합물인 것인 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
The first step includes applying a self-assembled compound to a first region of a substrate having a first surface property, wherein the self-assembled compound is selected from the group consisting of alcohol, amine, carboxylic acid, and thiol. Method for producing an organic semiconductor polymer pattern that is a compound containing any one or more functional groups.
제1항에 있어서,
상기 단위 코팅 공정을 2회 이상 포함하되, 각 단위 코팅 공정에 포함되는 유기 반도체 고분자는 동일하거나 상이할 수 있는 유기 반도체 고분자 패턴의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing an organic semiconductor polymer pattern including the unit coating process at least twice, but the organic semiconductor polymer included in each unit coating process may be the same or different.
제1항 내지 제12항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 유기 반도체 고분자 패턴.An organic semiconductor polymer pattern produced by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 12. 제13항의 유기 반도체 고분자 패턴을 포함하는 광전소자.An optoelectronic device comprising the organic semiconductor polymer pattern of claim 13.
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