KR20060060776A - Method for manufacturing polythiophene derivatives soluble in organic solvents and application thereof - Google Patents

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KR20060060776A
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오응주
임대식
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오형석
정유정
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오응주
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Abstract

본 발명은 유기 용매에 용해될 수 있는 하기 일반식(Ⅰ)로 표기되는 폴리(3,4-알콕시티오펜) 유도체 또는 일반식(II)로 표기되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체의 제조방법 및 그의 용도에 관한 것이다. The present invention provides a poly (3,4-alkoxythiophene) derivative represented by the following general formula (I) or a poly (3,4-ethylenedioxythiophene) represented by the general formula (II), which can be dissolved in an organic solvent. It relates to a process for the preparation of a derivative and its use.

Figure 112004056306592-PAT00001
Figure 112004056306592-PAT00001

(상기식에서 R1 은 C5 ~ C18의 긴 사슬 알킬기, 시크로 알킬기, 및 에틸렌옥시드계 치환기이며, R2 는 R1 과 같거나 -OR 및 -NR 및 -OAr 또는 -NAr의 유도체 계열의 방향족 치환기가 포함될 수 있다.) Wherein R 1 is a C 5 to C 18 long chain alkyl group, a cycloalkyl group, and an ethylene oxide substituent, and R 2 is the same as R 1 or a derivative of -OR and -NR and -OAr or -NAr. Aromatic substituents may be included.)

본 발명의 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체는 전도성 고분자 재료로서 유기투명전극, 고성능 에너지 저장 장치의 콘덴서, 전자파 차폐막, 커패시터, 전지 및 전계 효과 트랜지스터 (Field Effect Transister, FET) 등의 유기 박막 트렌지스터, 유기 EL 디스플레이, 태양전지 및 다광자 흡수 현상을 이용한 메모리 소자 등에 유기 고분자로서 유용하다. The organic solvent-soluble polythiophene derivatives of the present invention are organic thin film transistors such as organic transparent electrodes, capacitors of high-performance energy storage devices, electromagnetic shielding films, capacitors, batteries, and field effect transistors (FETs), organic as conductive polymer materials. It is useful as an organic polymer for an EL display, a solar cell, and a memory device using a multiphoton absorption phenomenon.

3,4-디옥시티오펜 유도체, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체, 투명전극, 표면저항, 투과도, 전계효과 트랜지스터, 유기 박막 트랜지스터, 전기전도도, 고분자 용해도3,4-dioxythiophene derivative, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) derivative, transparent electrode, surface resistance, transmittance, field effect transistor, organic thin film transistor, electrical conductivity, polymer solubility

Description

유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체의 제조방법 및 그의 용도 {METHOD FOR MANUFACTURING POLYTHIOPHENE DERIVATIVES SOLUBLE IN ORGANIC SOLVENTS AND APPLICATION THEREOF} Method for preparing organic solvent soluble polythiophene derivative and use thereof {METHOD FOR MANUFACTURING POLYTHIOPHENE DERIVATIVES SOLUBLE IN ORGANIC SOLVENTS AND APPLICATION THEREOF}             

도 1은 본 발명의 유기 용해성 폴리티오펜 유도체를 사용한 전계효과 트랜지스터(FET)의 단면 구성도이다. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a field effect transistor (FET) using the organic soluble polythiophene derivative of the present invention.

도 2는 본 발명의 유기 용해성 폴리티오펜 유도체를 사용하는 투명전극 회로도이다. 2 is a transparent electrode circuit diagram using the organic soluble polythiophene derivative of the present invention.

도 3은 본 발명의 유기 용해성 폴리티오펜 유도체들과 PEDOT의 용해도 곡선을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the solubility curve of the organic soluble polythiophene derivatives and PEDOT of the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 유기 용해성 폴리티오펜 유도체에 대한 저항/전압(I-V) 특성 곡선을 나타낸 그래프이다. 4A and 4B are graphs showing resistance / voltage (I-V) characteristic curves for the organic soluble polythiophene derivatives of the present invention.

도 5는 본 발명의 유기 용해성 폴리티오펜 유도체 화합물에 대한 자외선-가시광선/근적외선 스펙트럼(UV-Vis./NIR Spectra)을 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing ultraviolet-visible / near infrared spectra (UV-Vis./NIR Spectra) for the organic soluble polythiophene derivative compounds of the present invention. FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 기판 2 : 게이트1 substrate 2 gate

3 : 게이트 절연막 4 : 유기 반도체 박막 3: gate insulating film 4: organic semiconductor thin film                 

5 : 소스-드레인 전극 5: source-drain electrode

본 발명은 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체의 제조방법 및 그의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체는 전도성 고분자 재료로서 유기투명전극, 고성능 에너지 저장 장치의 콘덴서, 전자파 차폐막, 커패시터, 전지 및 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transister, FET) 등의 유기 박막 트렌지스터, 유기 EL 디스플레이, 태양전지 및 다광자 흡수 현상을 이용한 메모리 소자 등에 유기 고분자로서 응용할 목적으로 유용하다. The present invention relates to a process for the preparation of organic solvent soluble polythiophene derivatives and their use. The organic solvent-soluble polythiophene derivatives of the present invention are organic thin film transistors such as organic transparent electrodes, capacitors of high-performance energy storage devices, electromagnetic wave shielding films, capacitors, batteries, and field effect transistors (FETs), organic as conductive polymer materials. It is useful for the purpose of application as an organic polymer for an EL display, a solar cell, and a memory device using a multiphoton absorption phenomenon.

유기 고분자 소재는 기본적으로 탄소와 수소로 구성된 분자 재료로서, 그 구성 분자의 화학 구조를 합성화학을 통해 변환시킴으로써 다양한 물성을 손쉽게 얻을 수 있다는 장점을 갖고 있다. 더욱이 고분자 재료는 타 재료에 비해 저가이면서도 가볍고 강인하며 가공성이 우수하여, 섬유, 플라스틱, 필름, 코팅, 접착제, 페인트, 포장재 등 인류의 생활 소재로서 중요한 위치를 차지하고 있다. 또한 우수한 투명성에 의해 렌즈, 플라스틱 광섬유 (plastic optical fiber, POF), 칼라 필터, 반도체 미세 가공용 감광성 분자 (photoresist) 등의 광학소재로서 널리 이용되고 있다. Organic polymer material is basically a molecular material composed of carbon and hydrogen, and has an advantage of easily obtaining various physical properties by converting the chemical structure of the constituent molecule through synthetic chemistry. In addition, polymer materials are inexpensive, lightweight, tough and excellent in processability compared to other materials, and thus occupy an important position as living materials for human beings such as fibers, plastics, films, coatings, adhesives, paints, and packaging materials. In addition, due to its excellent transparency, it is widely used as an optical material such as a lens, a plastic optical fiber (POF), a color filter, and a photoresist for semiconductor microfabrication.

최근에는 파이(π)-공액 구조를 갖는 유기 고분자 재료는 그 분자 단위의 반도체적 성질 이 밝혀지면서 전기전도성 및 광기능성 유기반도체 소재로서 더욱 주 목 받고 있다. 또한 고분자가 갖는 우수한 특성(경량, 탄력성, 가소성, 대면적, 가공성, 경제성)을 살리고, 고분자가 갖는 도전율의 이방성과 분자배향 제어성을 살린 마이크로 배선, 전도성 고분자와 금속 및 무기반도체와의 계면을 이용한 대면적 태양전지, 도핑에 의한 화학 포텐셜 변화를 이용한 충방전가능한 축전지, 고분자의 높은 반사율, 도핑에 의한 변화를 이용한 광정보처리기억소자, 온도에 의한 도전율 변화, 금속 절연체전이를 이용한 온도 센서, 그 외에 분리막, 필터, 정전방지, 전자차폐, 광촉매 등의 폭넓은 이용이 기대된다. Recently, an organic polymer material having a pi (π) -conjugated structure has been attracting more attention as an electrically conductive and photofunctional organic semiconductor material with the discovery of its semiconducting properties. In addition, it utilizes the excellent properties (light weight, elasticity, plasticity, large area, processability, and economic efficiency) of the polymer, and utilizes the micro-wiring that utilizes the anisotropy of conductivity and molecular orientation control of the polymer, and the interface between the conductive polymer and the metal and inorganic semiconductor. Large area solar cell used, rechargeable battery using change of chemical potential by doping, high reflectivity of polymer, optical information memory device using change by doping, conductivity change by temperature, temperature sensor using metal insulator transition, In addition, it is expected to use a wide range of separators, filters, antistatic, electronic shielding, photocatalyst and the like.

금속이나 고체성 디스플레이를 보다 실용적인 형태로의 변환에 대한 관심의 증가로 유기트랜지스터의 각 소재와 디바이스 연구 개발은 학계와 산업계 모두 활발히 진행되고 있으며, 현재 상용화 가능한 유기 단분자와 전도성 고분자 소재에 대한 원천 특허가 상당히 부족한 상태에서 수입에 의존할 수밖에 없는 상황이다. 이러한 상황에서 이들 새로운 형태의 전도성 유기 고분자의 설계 및 원천기술 확보가 중요하다. With the growing interest in converting metal or solid displays into more practical forms, the research and development of each material and device of organic transistors is actively conducted in both academic and industrial fields, and is the source of commercially available organic monomolecules and conductive polymer materials. There is a situation where we have to rely on imports in the shortage of patents. Under these circumstances, it is important to design and source technologies for these new types of conductive organic polymers.

현재 우리나라의 평판디스플레이 분야의 국제 경쟁력이 높다는 것은 플렉시블 디스플레이 분야의 연구 개발에 상당한 도움이 되고 있으나 원천 기술의 부재로 발생하는 부가가치의 저하 및 원재료 확보의 어려움이 있다. 이를 해결하기 위하여 원재료에 확보에 필요한 원천기술의 확보에 대한 지원이 절실하며, 또한 개발된 원재료로부터 유용한 소자를 개발할 수 있는 기관과의 긴밀한 협조관계를 구축하는 것이 필요하다. At present, Korea's international competitiveness in the flat display field is very helpful in the research and development of the flexible display field, but there is a difficulty in securing added value and securing raw materials due to the lack of original technology. In order to solve this problem, there is an urgent need for securing the source technology necessary for securing raw materials, and it is necessary to establish close cooperative relations with institutions that can develop useful devices from the developed raw materials.

현재 전계효과 트랜지스터에 가장 많이 쓰이고 있는 반도체 재료는 비정질 실리콘이다. 그리고 전술한 바와 같이 유기물을 이용한 전계효과 트랜지스터는 성능면에서 비정질 실리콘을 이용한 소자를 능가하는 수준에 도달해 있다. 그러나, 최근 비정질 실리콘 대신 성능이 더 우수한 다결정 실리콘 (polysilicon)을 이용한 소자, 더 나아가서 단결정 실리콘 (single crystal silicon) 또는 단결정성 실리콘 (single crystal-like silicon)을 이용한 소자의 개발이 급속도로 진행 중에 있다. 그러나 유기 트랜지스터는 상온, 혹은 최소한 100℃ 이하의 저온에서 제작할 수 있다는 장점이 있다. 그리고 스핀코팅이나 진공 증착 등 단일 공정으로 가능하다. 이러한 많은 장점을 살리기 위해서는 몇가지 문제점들은 해결되어야 한다고 생각된다. The most common semiconductor material used in field effect transistors is amorphous silicon. As described above, the field effect transistor using organic material has reached a level that exceeds the device using amorphous silicon in terms of performance. Recently, however, development of devices using polysilicon, which has better performance than amorphous silicon, and further, devices using single crystal silicon or single crystal-like silicon are rapidly progressing. . However, there is an advantage that the organic transistor can be manufactured at room temperature or at a low temperature of at least 100 ° C. It is possible with a single process such as spin coating or vacuum deposition. In order to take advantage of these many advantages, I think some problems must be solved.

플렉시블 디스플레이용 유기투명전극은 아직 전세계적으로 시장이 형성되어 있지 않은 기술개발 단계에 있으므로 이번 원천기술개발로 유기투명전극 시장을 선점할 수 있을 것으로 기대되며, 현재 대부분 수입에 의존하고 있는 ITO 투명전극의 수입대체 및 역수출 효과가 기대된다. The organic transparent electrode for flexible display is in the stage of technology development that has not yet been established in the world, so the original technology development is expected to preoccupy the organic transparent electrode market, and ITO transparent electrode, which is mostly dependent on imports The effect of import substitution and reverse export is expected.

또한 유기투명전극 소재는 조성 및 두께를 조절함으로써 광투과도 80~90% 범위에서 면저항 300~수천Ω/sq까지 자유롭게 변화시킬 수 있기 때문에, 플렉시블 디스플레이뿐만 아니라 터치패널, 디지털 페이퍼, 전자파 차폐재, 면상발열체, 정전기 발생 억제재 등으로 활용이 가능하여 그 파급효과가 매우 큰 기술이다. In addition, the organic transparent electrode material can be freely changed from 80 to 90% of light transmittance in the range of 80 to 90% of sheet resistance by adjusting the composition and thickness, so that not only flexible displays but also touch panels, digital paper, electromagnetic shielding materials, and planar heating elements It can be used as a static electricity suppressing material, and its ripple effect is very big technology.

본 발명의 유기 용매 용해성 폴리티오펜계 유도체들은 유기투명전극 소재의 물성을 향상시킬것이라 기대되며, 회로 패터닝을 자유롭게 할 수 있는 프린팅 방식도 함께 개발에 도움이 되리라 기대된다. The organic solvent-soluble polythiophene derivatives of the present invention are expected to improve the physical properties of the organic transparent electrode material, and also a printing method that can freely pattern the circuit is expected to be helpful in development.                         

1980년대 중반에 단량체 3,4-에틸렌디옥시티오펜(EDOT)으로부터 화학적 산화 방법이나 전기적중합법으로 합성된 고분자 폴리티오펜 유도체(PEDOT : polyethylenedioxythiophene)는 높은 전기전도도(약 300 S/cm)을 가지며 박막이나 필름상태에서 높은 투과도와 산화상태에서의 안정성(공기 중 100℃에서 1000시간 동안 무변화)을 가짐에도 불구하고 물과 유기용매에 대한 용해도가 낮아 유용성이 떨어져 그의 용해도를 증가시키면서 전도도 등의 전기적 물성을 보다 향상시키는 연구가 지속되어 왔다. 1990년대 초 Bayer AG사에서는 단량체 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 물 용매 하에 도판트로 폴리스틸렌술폰산(PSS)을 사용하여 나노 분산한 액을 Baytron P라는 상품으로 판매하고 있다. 그러나 이것은 수용성 고분자이며 따라서 이의 사용은 제한적이라할 수 있다. Polymer polythiophene derivatives (PEDOT: polyethylenedioxythiophene) synthesized from monomer 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) by chemical oxidation or electropolymerization in the mid-1980s have high electrical conductivity (about 300 S / cm). Although it has high permeability in the thin film or film state and stability in the oxidation state (no change for 1000 hours at 100 ° C in air), it has low solubility in water and organic solvents, so that its usefulness decreases and its solubility is increased. Research has continued to improve physical properties. In the early 1990s, Bayer AG sold a solution of nano-dispersed monomer 3,4-ethylenedioxythiophene in water solvent using polystyrene sulfonic acid (PSS) as a Baytron P product. However, it is a water soluble polymer and therefore its use is limited.

이와 같이 고분자를 이용한 전도성 물질로의 응용의 경우 몇 가지의 연구결과는 보고되었지만 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체의 개발이 필요하다. 폴리아닐린 및 폴리티오펜계 나노입자 분산액을 제조하고 있으나 폴리티오펜계 전도성 고분자는 원천 특허를 확보하지 못한 상태이다. 상용화된 전도성 고분자를 이용한 전도성 필름 또는 코팅막에 대한 연구는 정전기 발생억제 및 전자파 차단용으로 진행되어왔으나 투명전극 수준의 광투과도 대비 전기전도도를 구현하지 못해왔다.As described above, some research results have been reported for the application of polymers to conductive materials, but there is a need to develop organic solvent-soluble polythiophene derivatives. Although polyaniline and polythiophene-based nanoparticle dispersions are prepared, polythiophene-based conductive polymers do not have a source patent. Research on conductive films or coating films using commercially available conductive polymers has been conducted for suppressing static electricity generation and blocking electromagnetic waves, but has not realized electrical conductivity compared to light transmittance at the level of transparent electrodes.

현재의 기술에 있어 90%투과도에 60Ω/sq인 투명전극을 개발한 상태이며, 터치패널 및 플렉시블 디스플레이용 전극으로 디바이스에 적용하는 연구 개발을 진행중에 있다. 이와 동시에 전도성 고분자액을 배선 재료로 사용하기 위하여 패턴가능한 프린팅액으로 개발하는 일을 진행하고 있다. In the current technology, a transparent electrode of 60 mA / sq at 90% transmittance has been developed, and research and development is being applied to the device as an electrode for a touch panel and a flexible display. At the same time, the development of a patternable printing solution for the use of a conductive polymer solution as a wiring material is underway.                         

플렉시블 디스플레이에 대한 관심의 증가로 유기 트랜지스터의 각 소재와 디바이스 연구 개발은 학계와 산업계 모두 활발히 진행되고 있으나 상대적으로 전극 재료에 대한 연구는 미진한 상태이다. 현재 상용화 가능한 전도성 고분자 소재에 대한 원천 특허가 상당히 부족한 상태여서 폴리아닐린이나 폴리티오펜계 고분자 분산액은 수입에 의존할 수밖에 없는 상황이며, 이들 전도성 고분자의 전도도를 향상시키고 패터닝 방법을 개발하여 투명전극 및 배선재료로 응용하고자 하는 연구 개발도 다양하게 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 그럼에도 불구하고 국내의 유기투명전극은 비록 터치패널용 전극으로 사용가능한 수준이기는 하나 세계 최고 수준에 도달해 있으며, 투명전극의 패터닝 방식도 조만간 개발될 예정이다. Due to the increasing interest in flexible displays, research and development of each material and device of organic transistors are actively conducted in both academic and industrial fields, but research on electrode materials is relatively poor. Due to the lack of original patents for commercially available conductive polymer materials, polyaniline or polythiophene-based polymer dispersions have no choice but to depend on imports, and improve the conductivity and patterning methods of these conductive polymers to develop transparent electrodes and wiring. The research and development to apply as a material is also not made a variety. Nevertheless, the organic transparent electrode in Korea has reached the world's highest level, although it can be used as a touch panel electrode, and the patterning method of the transparent electrode will be developed soon.

현재 우리나라의 평판디스플레이 분야의 국제 경쟁력이 높다는 것은 플렉시블 디스플레이 분야의 연구 개발에 상당한 도움이 되고 있으나 전극 관련 부품 소재 관련 기업의 수가 너무나 한정되어 있는 것은 투명전극 및 배선재료를 개발하는 데 걸림돌이 되고 있다. 전극재료의 원활한 개발을 위해서는 그 자체의 광투과율 및 전기전도도의 향상도 중요하지만 이를 박막화할 수 있는 기판 및 기판 표면처리기술, 프린팅 기술 및 장비 등의 뒷받침도 매우 중요하다. 현재 국내에는 전도성 고분자 관련 응용기술이 아닌 원천기술을 확보하고 있는 기업이 별로 없고 이를 부품화할 수 있는 인프라도 부족한 상황이다. 그럼에도 불구하고 현재까지 알려져 있는 투명전극 소재 가운데 최고 수준의 광투과도 대비 전기전도도를 나타내는 조성물들의 개발은 플렉시블 디스플레이의 국가 경쟁력을 높이는 데 일조할 것으로 판단된다.
The high international competitiveness of Korea's flat panel display field is a great help in the research and development of the flexible display field. However, the limited number of companies related to electrode parts and components is an obstacle to developing transparent electrodes and wiring materials. . Improvement of light transmittance and electric conductivity is important for the smooth development of electrode material, but it is also important to support substrate and substrate surface treatment technology, printing technology and equipment that can thin the film. Currently, there are few companies in Korea that have source technology that is not application technology related to conductive polymers, and there is a lack of infrastructure to make parts. Nevertheless, the development of compositions that exhibit electrical conductivity relative to the highest level of light transmission among transparent electrode materials known to date will help enhance the national competitiveness of flexible displays.

본 발명은 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체들의 제조방법을 제공하려는 것이다. The present invention seeks to provide a process for the preparation of organic solvent soluble polythiophene derivatives.

본 발명은 또한 상기 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체를 적용한 투명전극을 제공하려는 것이다. The present invention also provides a transparent electrode to which the organic solvent soluble polythiophene derivative is applied.

본 발명은 또한 상기 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체를 적용한 전계효과 트랜지스터를 제공하려는 것이다. The present invention also provides a field effect transistor to which the organic solvent soluble polythiophene derivative is applied.

본 발명의 또 다른 목적은 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체들의 단량체 합성방법을 제공하려는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for synthesizing monomers of organic solvent-soluble polythiophene derivatives.

본 발명은 유기 용매에 용해될 수 있는 하기 일반식(Ⅰ)로 표기되는 폴리(3,4-알콕시티오펜) 유도체 또는 일반식 (II)로 표기되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체의 제조방법을 제공한다. The present invention is a poly (3,4-alkoxythiophene) derivative represented by the following general formula (I) or a poly (3,4-ethylenedioxythiophene) represented by the general formula (II), which can be dissolved in an organic solvent. Provided are methods for preparing the derivatives.

Figure 112004056306592-PAT00002
Figure 112004056306592-PAT00002

(상기식에서 R1 은 C5 ~ C18의 긴 사슬 알킬기, 시크로 알킬기, 및 에틸렌옥시드계 치환기이며, R2 는 R1 과 같거나 -OR 및 -NR 및 -OAr 또는 -NAr의 유도체 계열의 방향족 치환기가 포함될 수 있다.) Wherein R 1 is a C 5 to C 18 long chain alkyl group, a cycloalkyl group, and an ethylene oxide substituent, and R 2 is the same as R 1 or a derivative of -OR and -NR and -OAr or -NAr. Aromatic substituents may be included.)

본 발명에 따른 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 유기 용매 용해성 고분자 화합물은 하기 일반식 (III)으로 표기되는 3,4-디옥시티오펜에스테르 화합물과 하기 일반식(Ⅳ)로 표기되는 화합물을 반응시켜 하기 일반식(Ⅴ)로 표기되는 화합물을 얻고, 일반식(Ⅴ)로 표기되는 화합물로부터 하기 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 화합물을 얻은 다음, 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 화합물로부터 하기 일반식(Ⅶ)로 표기되는 단량체를 얻은 후, 일반식(Ⅶ)로 표기되는 단량체를 중합시켜 제조할 수 있다. The organic solvent soluble high molecular compound represented by the general formula (I) according to the present invention reacts the 3,4-dioxythiophene ester compound represented by the following general formula (III) with the compound represented by the following general formula (IV) Obtaining the compound represented by the following general formula (V), and obtaining the compound represented by the following general formula (VI) from the compound represented by the general formula (V), and then from the compound represented by the general formula (VI) After obtaining the monomer represented by (iii), it can manufacture by superposing | polymerizing the monomer represented by general formula (iii).

Figure 112004056306592-PAT00003
Figure 112004056306592-PAT00003

(상기식에서 R1 은 C5 ~ C18의 긴 사슬 알킬기, 시클로 알킬기, 및 에틸렌옥시드계 치환기이며, 또한 X는 할로겐 또는 히드록시기를 말한다.)(Wherein R 1 is a C 5 to C 18 long chain alkyl group, a cyclo alkyl group, and an ethylene oxide substituent, and X is a halogen or a hydroxy group.)

본 발명의 제조방법에서 사용된 일반식(III)으로 표기되는 화합물인 3,4-디 히드록시티오펜-2,5-디카르복실산은 상기 합성반응식에서와 같이 출발물질로 티오디글리콜산을 사용하여 1959년 Sahasrabudhe 등이 합성한 방법 [Sahasrabudhe et al, Nature, Lond. 184 (1959) 202]에 의해 제조할 수 있으며, 그 유도체들은 1967년 Gogte 등이 합성한 방법 [Gogte et al, Tetrahedron 23 (1967) 2437]에 의해 제조할 수 있다. 3,4-dihydroxythiophene-2,5-dicarboxylic acid, which is a compound represented by formula (III), used in the preparation method of the present invention is a thiodiglycolic acid as a starting material, as in the above scheme. Synthesized by Sahasrabudhe et al . In 1959 [Sahasrabudhe et al, Nature, Lond. 184 (1959) 202, and derivatives thereof can be prepared by a method synthesized by Gogte et al. In 1967 (Gogte et al, Tetrahedron 23 (1967) 2437).

예를 들어, 일반식(III)으로 표기되는 디카르복실산 에틸에스터 유도체는 출발물질로서 티오디글리콜산(Thiodiglycolic acid)을 사용하여 황산 촉매하에서 에틸 에스터를 합성한 후, 에탄올 용매, 에톡시나트륨(NaOEt) 염기 하에서 디에틸옥살산(Diethyloxalate)를 반응시켜 3,4-디히드록시티오펜 디카르복실 에스터 나트륨 염을 합성한 후 산성화하여 디올 화합물(III)을 제조할 수 있다. For example, the dicarboxylic acid ethyl ester derivative represented by the general formula (III) is synthesized ethyl ester under sulfuric acid catalyst using thidiglycolic acid as starting material, and then ethanol solvent, ethoxy sodium Diethyloxalate may be reacted under (NaOEt) base to synthesize 3,4-dihydroxythiophene dicarboxylic ester sodium salt, followed by acidification, to prepare diol compound (III).

또한 합성한 화합물(III)과 탄산칼륨이나 탄산나트륨의 염조건에서 화합물 (IV)와 반응시켜 3,4-디알콕시 또는 디아릴옥시티오펜-2,5-디에틸에스터 화합물(V)을 합성한 후, 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 수용액 또는 알코올용액에서 가수분해하여 3,4-디히드록시티오펜-2,5-디카르복실산(VI)를 제조할 수 있다. Furthermore, by reacting the compound (III) with the compound (IV) under salt conditions of potassium carbonate or sodium carbonate, a 3,4-alkoxy or diaryloxythiophene-2,5-diethyl ester compound (V) was synthesized. 3,4-dihydroxythiophene-2,5-dicarboxylic acid (VI) may be prepared by hydrolysis in an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) or an alcohol solution.

일반식(VII)로 표시되는 단량체인 3,4-디알콕시 또는 디아릴옥시티오펜 화합물은 일반식(VI)으로 표시되는 디카르복실산의 Quinoline과 copper chromite를 사용한 탈카르복실산반응(Decarboxylation)에 의해 제조할 수 있다. Decarboxylation of 3,4-dialkoxy or diaryloxythiophene compounds, which are monomers represented by general formula (VII), using copper chromite and quinoline of dicarboxylic acid represented by general formula (VI) It can manufacture by.

상기 표기한 방법으로 일반식 (VII)로 표시되는 단량체를 제조하여 여러가지 종류의 고분자 합성방법, 예를들어 염화 철(III) (FeCl3, 문헌 : A. Kumar, et al, Macromolecules 1996, 29, 7629) 또는 트리톨루엔셀폰화 철(III) [Fe(OTs)3, 문헌 : D. M. de Leeuw, et al, Synth. Met. 1994, 66, 263]을 사용한 산화-화학적중합법(Oxidative chemical polymerization)과 전기를 이용한 전기화학적중합법(Electrochemical polymerization, 문헌 : Q. Pei, et al, Polymer 1994, 35, 1347) 및 단량체에 디할로겐을 치환하여 전이금속을 이용한 전이금속 중개 고분자중합법(Transition metal-mediated polymerization, 문헌 : T. Yamamoto, et al, Synth. Met 1999, 100, 237)등으로 유기 용매 용해성 고분자 (I)를 제조할 수 있다. The monomer represented by the general formula (VII) is prepared by the above-described method, and various kinds of polymer synthesis methods, for example, iron (III) chloride (FeCl 3 , A. Kumar, et al, Macromolecules 1996, 29 , 7629) or tritoluene selfonated iron (III) [Fe (OTs) 3 , Literature: DM de Leeuw, et al, Synth. Met. 1994, 66 , 263], Oxidative Chemical Polymerization using Electrochemical and Electrochemical Polymerization using electricity. Literature: Q. Pei, et al, Polymer 1994, 35 , 1347) and transition metal-mediated polymerization using transition metals by substituting dihalogens for monomers. Literature: T. Yamamoto, et al, Synth. Met 1999, 100 , 237) and the like can be used to prepare the organic solvent soluble polymer (I).

또한, 본 발명에 따른 일반식(II)로 표기되는 유기 용매 용해성 고분자 화합물은 상기 기술한바와 같은 방법으로 일반식(III)으로 표기되는 화합물을 제조하고 이것과 하기 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 1,2-디할로겐화합물 또는 1,2-디히드록시화합물을 반응시켜 하기 일반식(Ⅷ)로 표기되는 화합물을 얻고, 일반식(Ⅷ)로 표기되는 화합물로부터 하기 일반식(Ⅸ)로 표기되는 화합물을 얻은 다음, 일반식(Ⅸ)로 표기되는 화합물로부터 Quinoline과 copper chromite를 사용한 탈카르복실산반응(Decarboxylation)에 의해 하기 일반식(Ⅹ)로 표기되는 단량체를 제조할 수 있다. 그 단량체를 상기 설명한 여러 종류의 방법으로 중합시켜 유기 용매 용해성 고분자(II)를 제조할 수 있다.
In addition, the organic solvent soluble polymer compound represented by the general formula (II) according to the present invention to prepare a compound represented by the general formula (III) in the same manner as described above and is represented by the general formula (VI) A 1,2-dihalogen compound or 1,2-dihydroxy compound is reacted to obtain a compound represented by the following general formula (VII), and represented by the following general formula (VII) from a compound represented by the general formula (VII) After obtaining the compound, a monomer represented by the following general formula (VII) can be prepared by decarboxylation using Quinoline and copper chromite from the compound represented by the general formula (VII). The monomer can be polymerized by the various kinds of methods described above to produce the organic solvent soluble polymer (II).

Figure 112004056306592-PAT00004
Figure 112004056306592-PAT00004

(상기식에서 R2 는 R1과 같거나 -OR 및 -NR 및 -OAr 또는 -NAr의 유도체 계열의 방향족 치환기가 포함될 수 있다. 또한 X는 할로겐 또는 히드록시기를 말한다.) (Wherein R 2 may be the same as R 1 or may include aromatic substituents of a series of derivatives of —OR and —NR and —OAr or —NAr. In addition, X refers to a halogen or a hydroxyl group.)

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 일반식(Ⅳ)로 표기되는 화합물로서 적합한 것으로는 예를 들면, 모노할로겐 유도체(1-Haloalkanes 유도체)로는 1-Bromohexane, 1-Bromooctane, 1-Bromodecane, 1-Bromododecane, 1-Bromotetradecane, 1-Bromohexadecane, 1-Bromooctadecane, 1-Bromodocosane, 2-Bromoethyl ether 유도체, 또는 하기 일반식으로 표시되는 Amino acid-2-(2-bromoethoxy)ethyl ester 유도체와 같은 화합물을 들 수 있고,
As a compound represented by the above general formula (IV) that can be used in the present invention, for example, a monohalogen derivative (1-Haloalkanes derivative) includes 1-Bromohexane, 1-Bromooctane, 1-Bromodecane, 1-Bromododecane, And compounds such as 1-Bromotetradecane, 1-Bromohexadecane, 1-Bromooctadecane, 1-Bromodocosane, 2-Bromoethyl ether derivatives, or Amino acid-2- (2-bromoethoxy) ethyl ester derivatives represented by the following general formulas,

Figure 112004056306592-PAT00005

Figure 112004056306592-PAT00005

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 화합물로서 적합한 것으로는 예를 들면, 디할로겐 유도체(1,2-Dihaloalkanes 유도체)로는 1,2-Bromohexane, 1,2-Bromooctane, 1,2-Bromodecane, 1,2-Bromododecane, 1,2-Bromotetradecane, 1,2-Bromohexadecane, 1,2-Bromooctadecane, 1,2-Bromodocosane 등이 있으며 이 유도체들은 구입 또는 1-alkene에 브롬화 반응을 하여 얻을 수 있다. As the compound represented by the general formula (VI) that can be used in the present invention, for example, dihalogen derivatives (1,2-Dihaloalkanes derivatives) include 1,2-Bromohexane, 1,2-Bromooctane, 1, 2-Bromodecane, 1,2-Bromododecane, 1,2-Bromotetradecane, 1,2-Bromohexadecane, 1,2-Bromooctadecane, 1,2-Bromodocosane, etc. These derivatives are obtained by purchase or by bromination to 1-alkene Can be.

또한 본 발명에서 사용될 수 있는 상기 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 화합물로서 적합한 것으로는 예를 들면, 대칭성 디할로겐 유도체로는 3,4-Dibromohexane, 2,5-Dibromo-3,4-hexanedione, 2,3-Dibromo-1,3-diphenyl-1-propanone, 7,8-Dibromobicyclo[4.2.0]octa-1,3,5-triene, 1-[1,2-Dibromo-2-(3,5-dimethylphenyl)ethyl]-3,5-dimethylbenzene 및 1-Cyclodecene, 1-Cyclododecene, (5E)-5-Decene, (7E)-7-Tetradecene 등에 브롬화 반응을 하여 얻을 수 있다. 또한 디히드록시 화합물도 이에 속한다. Also suitable as compounds represented by the general formula (VI) that can be used in the present invention, for example, symmetric dihalogen derivatives are 3,4-Dibromohexane, 2,5-Dibromo-3,4-hexanedione, 2 , 3-Dibromo-1,3-diphenyl-1-propanone, 7,8-Dibromobicyclo [4.2.0] octa-1,3,5-triene, 1- [1,2-Dibromo-2- (3,5 -dimethylphenyl) ethyl] -3,5-dimethylbenzene and 1-Cyclodecene, 1-Cyclododecene, (5E) -5-Decene, (7E) -7-Tetradecene and the like can be obtained by bromination. Dihydroxy compounds also belong to this.

발명의 유기 전계효과 트랜지스터(Organic Field Effect Transisiter: OFET) 는 도 1에 도시된 바와 같이 절연성 기판 (Substrate) 위에 단결정이 아닌 반도체 박막을 본 발명의 상기 일반식 (Ⅰ) 또는 (II)로 표기되는 폴리티오펜 유도체를 이용하여 구성한 유기 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)로 정의 할 수 있다. The organic field effect transistor (OFET) of the present invention is a semiconductor thin film on the insulating substrate (Substrate) as shown in Figure 1 is represented by the general formula (I) or (II) of the present invention It can be defined as an organic thin film transistor (TFT) constructed using a polythiophene derivative.

다른 종류의 트랜지스터와 마찬가지로 유기 전계효과 트랜지스터 (OFET)도 게이트 (Gate) 전극, 드레인 (Drain) 및 소오스 (Source)의 세 단자를 가진 소자이며, 가장 주된 기능은 스위칭과 증폭이다. 유기 전계효과 트랜지스터 (OFET)의 동작 원리는 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)과 매우 유사하다. 다만, MOSFET은 게이트 전극에 인가된 전압에 의해 반도체 층과 게이트 절연막 계면에 소수 캐리어 채널이 반전(Inversion)되어 형성된 상태에서 동작하지만, 박막 트랜지스터 (TFT)는 계면에 다수 캐리어 채널이 축적 (Accumulation) 형성된 상태에서 동작한다는 것이다. 박막 트랜지스터 (TFT)는 SRAM이나 ROM에도 응용되지만, 주된 사용 분야는 능동 행렬형 평판 디스플레이 (Active Matrix Flat Panel Display)의 화소 스위칭 소자이다. 액정 디스플레이 (Liquid Crystal Display: LCD)나 유기 전계발광 디스플레이(Organic Electro-luminescence Display: OELD) 화소의 스위칭 소자나 전류 구동 소자로 TFT가 사용되고 있다. 스위칭 소자로 사용되는 TFT는 주위 화소들의 전기적 영향으로부터 각 화소를 독립시켜 주고 화소에 전기적 신호를 전달해 주는 역할을 하게 된다. 현재 TFT에 사용되는 반도체로는 비정질 실리콘 (Amorphous Si, 이하 a-Si)과 다결정 실리콘 (Polycrystalline Si, 이하 Poly-Si)이 주로 사용되고 있으며, 최근에는 펜타센, 티오펜 올리고머 등 유기 반도체들도 사용되고 있다. Like other transistors, an organic field effect transistor (OFET) is a device with three terminals: a gate electrode, a drain, and a source. The main functions are switching and amplification. The principle of operation of an organic field effect transistor (OFET) is very similar to that of a metal oxide semiconductor FET (MOSFET). However, the MOSFET operates in a state where the minority carrier channel is inverted at the interface between the semiconductor layer and the gate insulating layer by the voltage applied to the gate electrode. However, the TFT has a large number of carrier channels accumulated at the interface. It works in the formed state. Thin film transistors (TFTs) are also applied to SRAMs and ROMs, but their primary applications are pixel switching devices in active matrix flat panel displays. TFT is used as a switching element or a current driving element of a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescence display (OELD) pixel. The TFT used as the switching element makes each pixel independent from the electrical influence of the surrounding pixels and plays a role of transmitting electrical signals to the pixels. Currently, amorphous silicon (a-Si) and polycrystalline Si (poly-Si) are mainly used as TFTs, and recently, organic semiconductors such as pentacene and thiophene oligomers are also used. have.

본 발명의 전계효과 트랜지스터는 다중 공액계 비스벤즈이미다졸 유도체를 이 활성층에 유기 반도체로 사용한 것이다. 유기 전계효과 트랜지스터 (OFET)는 기본적으로 드레인과 소오스 두 단자 사이의 On/Off 상태를 제3의 전극인 게이트에 공급하는 전압 유무에 따라서 제어하는 트랜지스터이다. Off 동작 시에는 드레인과 소오스 두 단자 사이의 전류흐름이 전혀 없고, On 동작 시에는 전류흐름이 원활하게 된다. 게이트 전압이 특정전압(문턱전압) 이상 되면 트랜지스터는 On 상태로 변화된다. The field effect transistor of the present invention uses a multiconjugated bisbenzimidazole derivative as an organic semiconductor in this active layer. The organic field effect transistor (OFET) is basically a transistor for controlling the on / off state between the drain and source two terminals in accordance with the voltage supply to the gate, the third electrode. In the Off operation, there is no current flow between the drain and the source two terminals. In the On operation, the current flows smoothly. When the gate voltage is above a certain voltage (threshold voltage), the transistor is turned on.

TFT의 동작영역은 기존에 DRAM (Dynamic Random Access Memory) 기억소자로 사용되는 MOSFET과 마찬가지로 크게 선형 영역(Linear Region)과 포화 영역 (Saturation Region)의 두 영역으로 구분된다. 드레인 전압이 작을 때는 드레인과 소오스 사이의 특성이 기본적으로 오믹 (Ohmic) 특성을 나타내므로 드레인 전류는 드레인 전압에 비례하게 된다. 드레인 전압이 커져서 게이트 전압이 중성화되게 되면 채널이 드레인 쪽으로부터 사라지게 되고(Pinch Off), 드레인 전류가 더 이상 증가하지 않고 드레인 전압의 증가에 관계없이 일정한 값을 가지는 특성을 나타낸다. The operation region of the TFT is divided into two regions, a linear region and a saturation region, similarly to a MOSFET used as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) memory device. When the drain voltage is small, the drain current is proportional to the drain voltage since the characteristic between the drain and the source basically exhibits ohmic characteristics. When the drain voltage is increased and the gate voltage is neutralized, the channel disappears from the drain side (Pinch Off), and the drain current does not increase any more and has a constant value regardless of the increase of the drain voltage.

전계효과 트랜지스터 (FET)의 소자특성을 평가하는 성능지수로는 전계효과이동도[field effect mobility :μFET (㎠/Vs)], 문턱전압[threshold voltage : VT (V)] 전류점멸비(I on /I off ratio) 등이 있다. 먼저 전계효과이동도는 트랜지스터의 성 능 중 가장 중요한 요소로 단위 전계 1V/cm에 의하여 이동하는 거리를 나타내며, 각종 산란요소(불순물산란, 입자산란 등)들에 의해 결정된다. Performance indexes for evaluating device characteristics of field effect transistors (FET) include field effect mobility (μ FET (cm2 / Vs)) and threshold voltage (V T). (V)] Current flicker ratio ( I on / I off ratio). First of all, the field effect mobility is the most important factor of the transistor's performance and represents the distance traveled by the unit electric field 1V / cm, and is determined by various scattering factors (impurity scattering, particle scattering, etc.).

전계효과이동도는 드레인 전류 대 소스-드레인 전압(ID vs. VDS) 곡선으로부터 계산이 가능하다. 드레인 전류는, 드레인 전류 대 소스-드레인 전압 곡선의 선형영역과 포화영역에 대하여, 각각 아래의 식(1)과 (2)로 표현되며, 이때 μ는 전계효과이동도, W는 채널의 폭, L은 채널의 길이, C i 는 게이트 절연체의 단위 면적당 커패시턴스(capacitance)를 나타낸다. VG와 VT는 각각 게이트 전압과 문턱전압을 의미한다. 이때 드레인 전류 대 소스-드레인 전압곡선으로부터 드레인 전류 대 게이트 전압 (ID-VG)의 관계 그래프를 각각 플롯하여 그 기울기를 나타내는 식(3)과 (4)에 적용하여 선형영역과 포화영역에서의 전계효과 이동도를 각각 구할 수 있다. Field effect mobility is the drain current versus source-drain voltage (I D vs. V DS ) can be calculated from the curve. The drain current is expressed by the following equations (1) and (2) for the linear and saturation regions of the drain current versus source-drain voltage curve, where μ is the field effect mobility, W is the width of the channel, L is the length of the channel, C i is the capacitance per unit area of the gate insulator. V G and V T represent the gate voltage and the threshold voltage, respectively. At this time, plot the relationship graph of drain current vs. gate voltage (I D -V G ) from the drain current vs. source-drain voltage curve and apply them to equations (3) and (4) indicating their slopes in the linear and saturation regions. We can obtain the field effect mobility of.

무기물(비정질 실리콘) 트랜지스터의 경우 일반적으로 요구되는 이동도는 1~10 ㎠/Vs 이다. 현재까지 보고된 공액고분자를 이용한 트랜지스터는 poly(3-hexylthiophene)을 활성층으로 하여 제작된 경우이며, 0.1 ㎠/Vs으로 가장 높은 값을 나타내었다. 문턱전압은 게이트와 유기반도체의 일함수 차이 그리고 게이트 절연막의 내부전하 및 계면전하 등에 의하여 결정된다. 드레인 전류 대 게이트 전압 (ID-VG)을 그래프화 하였을 때 x축의 절편이 문턱전압이 된다. In the case of inorganic (amorphous silicon) transistors, the required mobility is generally 1 to 10 cm 2 / Vs. The transistors using conjugated polymers reported to date are manufactured using poly (3-hexylthiophene) as an active layer, and have the highest value of 0.1 cm 2 / Vs. The threshold voltage is determined by the work function difference between the gate and the organic semiconductor, the internal charge and the interfacial charge of the gate insulating film. When the drain current versus gate voltage (I D -V G ) is graphed, the intercept on the x-axis becomes the threshold voltage.

전류점멸비는 소자 구동시 중요한 성능지수이며, 차단상태 (off-state)에서의 흐르는 전류가 적을수록 증가한다. 차단상태의 전류는 식(4)로 나타내어진다. 이때 σ는 전기전도도, t는 활성층의 두께, NA는 도핑동도이다. 따라서 차단상태의 전류는 전기전도도가 낮고, 활성층의 두께가 얇으며, 도핑농도가 작아야 낮아진다. 무기물 트랜지스터의 경우 요구되는 전류점멸비는 107이상이다. 공액고분자를 활성층에 사용한 경우는 아직 그 수준에는 못 미치나 poly(3-hexylthiophene)을 사용한 경우 >106에 이르는 전류점멸비가 보고 되었다.
The current blink ratio is an important figure of merit when driving a device and increases as the current flowing in the off- state decreases. The current in the interrupted state is represented by equation (4). Where σ is the electrical conductivity, t is the thickness of the active layer, and N A is the doping dynamics. Therefore, the current in the blocking state is low when the electrical conductivity is low, the thickness of the active layer is thin, and the doping concentration is small. In the case of the inorganic transistor, the required current blink ratio is 10 7 or more. The use of conjugated polymers in the active layer is still below that level, but the use of poly (3-hexylthiophene) results in current flash rates up to> 10 6 .

Figure 112004056306592-PAT00006

Figure 112004056306592-PAT00006

유기 단분자 전계효과 트랜지스터의 제작은 도 1에서와 같이 기판(Substrate, 1)과, 상기 기판(1) 상에 구성되는 게이트(Gate, 2)와, 상기 게이트(2) 전극에 접하여 구성되는 게이트 절연막(Insulator, 3)과, 상기 게이트 절연 막(3)에 접하여 구성되는 유기 반도체 박막(Semiconducting materials, 4)과, 상기 유기 반도체 박막(4)에 접하여 구성되는 적어도 한 쌍의 소스-드레인(source-drain) 전극(5)으로 구성되어 있다. 이를 좀 더 자세히 설명하면 그 전체 구조는 실리콘을 기반으로 한 트랜지스터와 크게 차이가 없다. 게이트에 전압을 가하게 되면 절연막 때문에 전류가 흐르지 않고 반도체에 전기장(전계)이 걸리므로 전계 효과 트랜지스터라는 이름이 붙여졌다. 소자에 흐르는 전류는 소스와 드레인 사이에 전압을 인가하여 얻게 되며, 이때 소스는 접지되어 있어 전자나 홀의 공급처 역할을 하게 된다. 그 위에 표시된 층이 유기 반도체 층이다. Fabrication of the organic monomolecular field effect transistor is performed by contacting the substrate (Substrate 1), the gate (Gate) 2 formed on the substrate 1, and the gate 2 electrode as shown in FIG. An insulating film 3, an organic semiconductor thin film 4 formed in contact with the gate insulating film 3, and at least one pair of source-drains formed in contact with the organic semiconductor thin film 4. -drain) electrode (5). To illustrate this in more detail, the overall structure is not much different from a silicon-based transistor. When a voltage is applied to the gate, a current is not flown due to the insulating layer, and an electric field (electric field) is applied to the semiconductor, which is called a field effect transistor. The current flowing through the device is obtained by applying a voltage between the source and the drain, where the source is grounded to serve as a source of electrons or holes. The layer indicated thereon is an organic semiconductor layer.

소자의 동작원리를 p-형 반도체를 중심으로 살펴보면, 우선 소스와 드레인, 게이트에 전압을 인가하지 않으면 유기물 반도체 내의 전하들은 모두 반도체 내에 고루 퍼져 있게 된다. 이때 소스와 드레인 사이에 전압을 인가하여 전류를 흘리면 낮은 전압 하에서는 전압에 비례하는 전류가 흐르게 된다. 여기에 만약 게이트에 양의 전압을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전기장에 의하여 양의 전하인 정공들은 모두 위로 밀려 올라가게 된다. 따라서 절연체에 가까운 부분에는 전도 전하가 없는 층이 생기게 되고, 이 층을 공핍층(depletion layer)이라 부른다. 이런 상황에서 소스와 드레인에 전압을 인가하면 전도 가능한 전하 운반자가 줄어들어 있기 때문에 게이트에 전압을 인가하지 않았을 때 보다 더 낮은 전류의 양이 흐르게 될 것이다. 반대로 게이트에 음의 전압을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전기장의 효과로 유기물과 절연체 사이에 양의 전하가 유도되고, 따라서 절연체와 가까운 부분에 전하의 양이 많은 층이 형성된다. 이 층을 축적층(accumulation layer)이라 부른다. 이 때 소스와 드레인에 전압을 인가하여 전류를 측정하면 더 많은 전류를 흘릴 수 있게 되는 것이다. 따라서 소스와 드레인 사이에 전압을 인가한 상태에서 게이트에 양의 전압과 음의 전압을 교대로 인가하여 줌으로써 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있는 것이다. 이 전류량의 비를 점멸비 (on/off ratio)라 한다. 우수한 성능의 트랜지스터 소자가 되기 위해서는 이 점멸비가 커야 한다. Referring to the operation principle of the device centering on the p-type semiconductor, if the voltage is not applied to the source, drain, and gate first, all the charges in the organic semiconductor is evenly spread in the semiconductor. At this time, when a current is applied by applying a voltage between the source and the drain, a current proportional to the voltage flows under a low voltage. If a positive voltage is applied to the gate, all of the positive charge holes are pushed up by the electric field caused by the applied voltage. As a result, a layer free of conductive charges is formed near the insulator, which is called a depletion layer. In this situation, applying a voltage to the source and drain will reduce the conduction charge carriers, which will result in a lower amount of current than when no voltage is applied to the gate. On the contrary, when a negative voltage is applied to the gate, a positive charge is induced between the organic material and the insulator by the effect of the electric field due to the applied voltage, and thus a high amount of charge layer is formed in the portion close to the insulator. This layer is called an accumulation layer. At this time, if current is measured by applying voltage to the source and drain, more current can flow. Therefore, the amount of current flowing between the source and the drain can be controlled by alternately applying a positive voltage and a negative voltage to the gate while a voltage is applied between the source and the drain. This ratio of the amount of current is called an on / off ratio. In order to be a transistor device of good performance, this flashing ratio must be large.

기판 재료로는 박판상의 유리소재와 플라스틱소재가 사용되고 있으며 LCD용으로 사용되는 유리는 통상의 창유리로도 사용되고 있는 소다라임 타입과 무알카라 타입 등이 사용되고 있다. 최근의 LCD 용도는, 경량·박형이라고 하는 특징을 살려 주로 소형 어플리케이션에 채용되고 있어 손목시계, 카드형 계산기, 휴대용 초소형 무선 호출기, PDA, 휴대전화, 노트북 컴퓨터 등에 사용되고 이 용도에서는 경박단소화의 방향으로 개발이 진행되고 있으므로 최근 전세계적으로 이 요구를 실현 가능한 플라스틱 기판을 이용한 유기 TFT 및 OLED 등 디스플레이에 대한 연구가 활발히 이루어지면서, 이들 소자의 안정성에 대한 연구 역시 활기를 띠고 있다. 특히 유기 TFT의 경우 대기 중에 존재하는 수분 및 산소에 의해 그 특성이 크게 변화되어 안정적인 소자 특성을 얻기 위해서는 고기능성의 보호막이 필수적이다. 또한 유기물의 경우 온도에도 매우 민감한 반응을 하는 것으로 알려져 있어 이에 대한 연구도 진행되고 있다. As a substrate material, a thin glass material and a plastic material are used, and the glass used for the LCD uses a soda lime type and an alkali free type, which are also used as general window glass. In recent years, LCD applications are mainly used for small applications, taking advantage of light weight and thinness, and are used in watches, card type calculators, portable micro pagers, PDAs, mobile phones, and notebook computers. As the development is progressing, researches on displays such as organic TFT and OLED using plastic substrates that can realize this demand have been actively conducted worldwide, and research on the stability of these devices is also vigorous. In particular, in the case of the organic TFT, its properties are greatly changed by moisture and oxygen present in the air, and a high functional protective film is essential to obtain stable device characteristics. In addition, organic materials are known to react very sensitive to temperature, and research on this is being conducted.

상기 기판 상에 구성되는 게이트 (Gate)로는 인디늄-주석산화물 (Indium-Tin Oxide)를 주로 사용한다. ITO의 표면일함수는 기판 표면의 오염, 수분의 부착 등의 영향으로 0.5eV에서 1.0eV 로 다소 증가하게 된다. ITO기판의 전처리 기술은 ITO의 표면전위를 HTL의 표면전위에 가능한한 최대한 근접한 값을 갖게 함으로써 양극으로 사용되는 ITO로부터 정공이 보다 원활하게 발광층까지 이동할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다고 하겠다. ITO기판의 전 처리에는 다음의 세가지 방법이 주로 사용된다. 첫째 Glow discharge를 이용한 표면산화법, 둘째 UV 광원에 의해 생성된 오존에 의한 ITO 표면산화법 및 플라즈마에 의해 생성된 산소 라디칼을 이용한 ITO 표면산화법등의 세가지 방법의 기판의 상태에 따라 선택적으로 적용될 수 있다. 어떤 방법을 사용하든 중요한 것은 ITO 박막으로부터 산소의 이탈을 방지하고, 그 표면으로부터 수분이나 유기물 형성을 제거하고 표면을 산화시켜, ITO층과 HIL층과의 접촉 계면에 적절한 일함수를 얻도록 하는 것이다. Indium-tin oxide is mainly used as a gate configured on the substrate. The surface work function of ITO is slightly increased from 0.5 eV to 1.0 eV due to contamination of the substrate surface and adhesion of moisture. The purpose of the pretreatment technology of ITO substrate is to make the surface potential of ITO as close as possible to the surface potential of HTL so that holes can move more smoothly from the ITO used as the anode to the light emitting layer. The following three methods are mainly used for pretreatment of ITO substrates. It can be selectively applied according to the state of the substrate in three ways: surface oxidation method using glow discharge, ITO surface oxidation method using ozone generated by UV light source, and ITO surface oxidation method using oxygen radical generated by plasma. Whichever method is used, it is important to prevent the escape of oxygen from the ITO thin film, to remove moisture or organic matter formation from the surface and to oxidize the surface to obtain a work function appropriate for the interface between the ITO layer and the HIL layer. .

지금까지 소자에 가장 많이 쓰여진 유전체 (또는 절연체)는 SiO2이다. 이는 절연율이 높고 기판으로 가장 많이 쓰여진 Si 위에 쉽게 형성할 수 있기 때문으로 생각된다. 그러나 비정질 구조이고, 유전율이 3.9 정도로 높지 않기 때문에 최적의 유전체라고 보기는 어렵다. 연구의 추세로 볼 때 플라스틱 기판의 사용이 예상되는데 이를 고려한다면 다음의 몇 가지 조건을 갖추어야 한다고 생각된다. 우선 낮은 온도에서 박막 형성이 가능해야 한다. 플라스틱 기판의 특성상 유리전이 온도가 낮아 (PET의 경우 80℃ 부근) 온도를 높이기가 힘들기 때문이다. 그리고 유전율이 커야 한다. By far the most common dielectric (or insulator) used in devices is SiO 2 . This is considered to be because it can be easily formed on Si, which has high insulation rate and is most often used as a substrate. However, because it is an amorphous structure and the dielectric constant is not as high as 3.9 it is difficult to see the optimal dielectric. As a trend of research, the use of plastic substrate is expected. First, thin film formation should be possible at low temperatures. This is because it is difficult to raise the temperature due to the low glass transition temperature (near 80 ° C in the case of PET). And the permittivity must be large.

전계효과 트렌지스터의 동작 원리를 보면 게이트에 전압을 인가하여 이 인가 된 전압으로 인해 유전체 양단에 전하들이 모이고, 이 전하들로 인한 전기장(전계)이 축적층과 공핍층을 만드는 것이다. 따라서 유전율이 크다는 것은 낮은 전압에서도 많은 전하를 유전체 양단에 모을 수 있다는 뜻이고, 다른 말로는 낮은 전압에서 소자를 구동할 수 있다는 뜻이다. 유전율과 더불어 절연 특성이 좋아야 한다. 누설 전류는 유전체 양단에 모인 전하를 중화시키는 작용을 하므로 장시간 전하를 유지하지 못하고 자주 refresh 해 주어야 하는 구동상 문제를 야기하게 된다. 또한 열팽창율이 기판과 같거나 비슷해야 한다. 소자의 특성상 전류를 흘리기 때문에 필연적으로 열이 발생한다. 이러한 열에 잘 견디기 위해서는 열 팽창율이 비슷한 소재가 가장 이상적일 것이다. 또한 구부림이 가능한 플라스틱 기판 위에 시용하기 위해서는 일정 정도의 구부림에 균열 발생이 없어야 한다. 최근 국내에서는 열이나 자외선으로 경화되는 아크릴계 고분자가 많이 사용되고 있다. The operation principle of the field effect transistor is to apply a voltage to the gate, which causes charges to accumulate across the dielectric, and the electric fields (fields) from these charges create an accumulation layer and a depletion layer. Thus, a high dielectric constant means that a lot of charge can be collected across the dielectric even at low voltages, and in other words, the device can be driven at low voltages. In addition to the dielectric constant, the insulation properties should be good. Since leakage current acts to neutralize the charge collected across the dielectric, it causes driving problems that cannot be maintained for a long time and must be refreshed frequently. In addition, the coefficient of thermal expansion should be the same or similar to the substrate. Due to the nature of the device, current flows inevitably because of the current. To withstand this heat well, materials with similar thermal expansion rates would be ideal. In addition, there should be no cracking in a certain degree of bending in order to be applied on a plastic substrate that can be bent. Recently, many acrylic polymers that are cured by heat or ultraviolet rays have been used in Korea.

회전 도포방식으로 증착되어 온도를 높이거나 자외선을 조사하면 cross-link가 일어나 불용설 고분자 막을 형성하는 원리를 이용한 것이다. 그러나 열을 이용할 경우 플라스틱 기판과의 열팽창율 차이 등으로 인해 기판이 휘는 문제가 발생할 수 있고, 패터닝이 어렵다는 문제도 발생한다.It is applied by the principle of forming the insoluble polymer film by cross-linking when it is deposited by rotating coating to increase the temperature or irradiate UV rays. However, when the heat is used, the substrate may be bent due to the difference in thermal expansion rate with the plastic substrate, and the problem of patterning is difficult.

유기 단분자의 박막 형성은 10-5torr 수준의 고진공 상태에서 진공증착 방식을 이용하여 기판의 표면에 순차적으로 형성된다. 이 박막들이 증착되는 진공 챔버의 구성은 재료의 증발원, 막두께 제어 센서, 유리 기판과 금속새도마스크를 고정세로 정렬할 수 있는 기구 및 재료를 증발시키기 위한 전원 공급원(power supply) 등으로 이뤄져 있다. 사용되는 대부분의 유기재료는 무기재료에 비해 증기압이 높고, 증발 온도범위가 광범위하고(100~500℃) 증발온도가 제각기 달라서 물질마다의 정교한 온도제어가 필수적이다. 유기물의 증발원은 일반적으로 높은 열전도도를 가진 세라믹 도가니(crucible)가 사용되며 단계적이고 지속적인 증발제어가 가능하여 유기물이 튀는 현상(spitting)이 없도록 설계 제작되어야 한다. 증발원의 온도상승이 적절히 이루어지지 않아 지나치게 짧은 시간에 증발온도까지 도달한 유기물은 튀는 현상이 발생되어 유기물 증발원의 입구가 막히게 되고 이로 인해 유기물의 증착속도가 변하여 원하는 박막특성을 얻지 못하며, 아울러 유기물질이 증착 도중에 변색 또는 탈색되어 다시 사용할 수가 없다. Thin film formation of the organic monomolecule is sequentially formed on the surface of the substrate using a vacuum deposition method in a high vacuum state of 10 -5 torr level. The vacuum chamber where these thin films are deposited consists of an evaporation source of the material, a film thickness control sensor, a device capable of precisely aligning the glass substrate and the metal shadow mask, and a power supply for evaporating the material. . Most of the organic materials used have higher vapor pressure, wider evaporation temperature range (100 ~ 500 ℃) and different evaporation temperatures compared to inorganic materials, so precise temperature control for each material is essential. The organic evaporation source is generally a ceramic crucible having a high thermal conductivity, and should be designed and manufactured so that organic matters can be splashed because it can be controlled stepwise and continuously. When the temperature of the evaporation source is not properly raised, the organic material that reaches the evaporation temperature in an excessively short time is splashed, and the inlet of the organic material evaporation source is blocked. As a result, the deposition rate of the organic material is changed to obtain the desired thin film characteristics. It is discolored or discolored during this deposition and cannot be used again.

또한, 각각의 유기물은 그 물질에 따라 증발을 위해 기화(sublimation)되는 것과 용해(melt)되는 것이 있으며 이들은 각각 다른 증발 특성을 가지게 되므로 재료별로 최적의 증발조건을 제어할 수 있는 기능이 매우 중요하다. 유기박막층은 오픈마스크를 이용한 기계적 어라인먼트(±200미크론)가 가능한 수준의 장치가 필요하다. 유기물을 증착할 수 있는 별도의 독립 챔버로 구성하여 상호 오염을 최소화하고 높은 생산성을 확보해야 한다. In addition, each organic material is sublimated and melted for evaporation depending on the material, and each of them has different evaporation properties, so the ability to control the optimal evaporation conditions for each material is very important. . The organic thin film layer needs a device capable of mechanical alignment (± 200 microns) using an open mask. It should be configured as a separate independent chamber for depositing organic materials to minimize cross contamination and ensure high productivity.

상기 유기 반도체 박막에 접하여 구성되는 적어도 한 쌍의 소스-드레인 전극은 일반적으로 금을 쓰고 있다. 진공 열증착으로 쉽게 증착할 수 있으면서도 일함수(work function)가 높아 p-형인 유기물 반도체에 쉽게 홀을 주입할 수 있기 때문이다. 그러나 금 박막 위에 고분자 박막을 스핀코팅으로 박막을 형성하는 경우 고분자 막과 금 박막 사이의 접착력이 좋지 못하여 부가적 저항으로 작용하여 소자의 특성을 나쁘게 할 수 있다. At least one pair of source-drain electrodes formed in contact with the organic semiconductor thin film generally uses gold. This is because it is easy to deposit by vacuum thermal evaporation, but also has a high work function, so that holes can be easily injected into the p-type organic semiconductor. However, in the case of forming a thin film by spin coating a polymer thin film on the gold thin film, the adhesion between the polymer film and the gold thin film is poor, which may act as an additional resistance, thereby deteriorating the device characteristics.

따라서 전도 특성이 좋고, 일함수가 높고, 유기물과 접착력이 우수한 재료와 공정의 개발이 필요하다. 최근 유기 반도체인 pentacene과 금사이의 계면 특성을 XPS와 UPS를 이용하여 조사한 논문이 발표되었다. 이 논문의 실험 결과에 의하면 pentacene과 금의 증착 순서와 관계없이 금과 pentacene 사이에는 화학적 결합은 없고 물리적인 힘에 의해서만 결합되어 있다고 한다. 이는 어떤 방법으로 두 물질을 결합하더라도 ohmic contact은 되지 않는다는 것을 말해준다. 이는 트랜지스터 특성 곡선에서 낮은 드레인 전압에서 전류가 선형적으로 증가하지 않는 현상으로 나타나게 된다. 또한 전극에서 유기 반도체로 전하가 효과적으로 주입이 되지 못하여 전류의 양도 감소하게 되고, 따라서 전하 이동도도 낮게 나타난다.Therefore, it is necessary to develop materials and processes having good conductive properties, high work functions, and excellent adhesion to organic materials. Recently, a paper on the interfacial properties between pentacene and gold, an organic semiconductor, was investigated using XPS and UPS. Experimental results in this paper show that there is no chemical bond between gold and pentacene, but only physical force, regardless of the order of pentacene and gold deposition. This tells us that no matter how we combine the two materials, there is no ohmic contact. This appears to be a phenomenon in which the current does not increase linearly at a low drain voltage in the transistor characteristic curve. In addition, since the charge is not effectively injected from the electrode to the organic semiconductor, the amount of current is reduced, and thus the charge mobility is also low.

그리고, p-type의 경우 금과 유기 반도체의 일함수가 거의 비슷하여 contact 문제만 해결하면 되지만 n-type의 경우에는 일함수의 차이가 너무 커 금속의 일함수를 shift 시켜줄 수 있는 기술이 필요하다. 이러한 현상을 해결하기 위하여 금속 표면에 유기 단분자 막을 자기 조립법에 의해 제작한 후 그 위에 유기 반도체를 증착하는 방법이 시도되었다. 이 단분자 막은 금 금속과는 화학적 결합을 통하여 공유 결합을 형성하고, 상부의 유기 반도체와는 유기물끼리의 접합으로 쉽게 ohmic contact을 형성하여 전체적으로 전하를 쉽게 금속 전극으로부터 유기 반도체로 주입할 수 있게 한다. In the case of p-type, the work functions of gold and organic semiconductors are almost the same, so only the contact problem needs to be solved. However, in the case of n-type, the difference in work function is so large that a technique is needed to shift the metal work function . In order to solve this phenomenon, a method of fabricating an organic monomolecular film on a metal surface by self-assembly and then depositing an organic semiconductor thereon has been attempted. This monomolecular film forms covalent bonds through chemical bonds with gold metals, and easily forms ohmic contacts by bonding organic materials with upper organic semiconductors so that charges can be easily injected from metal electrodes to organic semiconductors as a whole. .

본 발명의 전계효과 트랜지스터는 기판(Substrate)으로 유리에 게이트로 인디늄-주석산화물(Indium-Tin Oxide)이 입혀진 박판을 사용하여, 상기 게이트 전극 에 접하여 구성되는 게이트 절연막(Insulator)과, 상기 게이트 절연막에 접하여 구성되는 유기 반도체 박막(Semiconducting materials)과, 상기 유기 반도체 박막에 접하여 구성되는 적어도 한 쌍의 소스-드레인 전극을 구비하는 유기 전계효과 트랜지스터에 있어서, 상기 유기 반도체 박막이 본 발명에 따른 일반식(Ⅰ) 또는 일반식(II)로 표기되는 폴리티오펜 유도체로 형성된 것을 특징으로 한다.The field effect transistor of the present invention uses a thin plate coated with indium tin oxide (Indium-Tin Oxide) as a gate to glass as a substrate, a gate insulating film (Insulator) formed in contact with the gate electrode, and the gate In an organic field effect transistor having an organic semiconductor thin film (Semiconducting materials) formed in contact with the insulating film and at least a pair of source-drain electrodes formed in contact with the organic semiconductor thin film, the organic semiconductor thin film is a general in accordance with the present invention It is characterized by being formed from the polythiophene derivative represented by Formula (I) or General formula (II).

본 발명의 전계효과 트랜지스터는 상기 일반식(Ⅰ) 또는 일반식(II)로 표기되는 폴리티오펜 유도체를 도 1의 활성층에 유기 반도체로 사용한 것이다. 기판(Substrate)과, 상기 기판 상에 구성되는 게이트 (Gate(ITO))와, 상기 게이트 전극에 접하여 구성되는 게이트 절연막(Insulator)과, 상기 게이트 절연막에 접하여 구성되는 유기 반도체 박막(Semiconducting materials)과, 상기 유기 반도체 박막에 접하여 구성되는 적어도 한 쌍의 소스-드레인 전극을 구비하는 유기 전계효과 트랜지스터에 있어서, 상기 유기 반도체 박막이 본 발명에 따른 상기 일반식(Ⅰ) 또는 일반식(II)로 표기되는 폴리티오펜 유도체로 형성된 것을 특징으로 한다. In the field effect transistor of the present invention, the polythiophene derivative represented by the general formula (I) or (II) is used as the organic semiconductor in the active layer of FIG. Substrate (Substrate), and the gate (Gate (ITO)) is configured on the substrate, a gate insulating film (Insulator) that is configured in contact with the gate electrode, an organic semiconductor thin film (Semiconducting materials) consisting of in contact with the gate insulating film and In an organic field effect transistor having at least a pair of source-drain electrodes configured to be in contact with the organic semiconductor thin film, the organic semiconductor thin film is represented by the general formula (I) or the general formula (II) according to the present invention. Characterized in that it is formed of a polythiophene derivative.

또한 발명의 플렉시블 디스플레이용 유기 투명전극 (Transparent Organic Electrode for Flexible Display)는 도 2에 도시된 바와 같이 절연성 기판 (Substrate) 위에 ITO(인듐-주석 산화물, Indium Tin Oxide)이 아닌 유기반도체 물질을 본 발명의 상기 일반식(Ⅰ) 또는(II)로 표기되는 폴리티오펜 유도체를 이용하여 회로화 할 수 있는 유기 유기 투명전극으로 정의 할 수 있다. In addition, the organic transparent electrode for the flexible display (Transparent Organic Electrode for Flexible Display) is an organic semiconductor material other than ITO (Indium Tin Oxide) on an insulating substrate (Substrate), as shown in FIG. It can be defined as an organic organic transparent electrode that can be circuitized using a polythiophene derivative represented by the general formula (I) or (II).

정보디스플레이는 브라운관에서 출발하여 LCD, PDP를 거쳐 이제 꿈의 디스플레이라 할 수 있는 플렉시블 디스플레이 시대가 다가올 것으로 전망된다. 접거나 구부릴 수 있는 플렉시블 디스플레이가 만들어지기 위해서는 기판 재료의 개발뿐만 아니라, 광투과도 및 전기전도도가 우수하고 유연한 전극 재료의 개발이 이루어져야만 한다. The information display is expected to come from the CRT, go through LCD and PDP, and come to the age of flexible display which is the dream display. In order to produce a flexible display that can be folded or bent, not only the development of the substrate material but also the development of a flexible electrode material having excellent light transmittance and electrical conductivity must be made.

현재 LCD, PDP 등 유리 기판을 사용하는 평판디스플레이에는 ITO(인듐-주석 산화물, Indium Tin Oxide) 투명전극이 사용되고 있으며, ITO 투명전극을 만들기 위해서는 진공증착, 에칭 등 고가의 장비 및 부식성 화공약품을 사용하여야 하므로 경제성이 낮을 뿐만 아니라 환경오염 등 부수적인 문제점을 갖고 있다. Currently, ITO (Indium Tin Oxide) transparent electrodes are used for flat panel displays that use glass substrates such as LCD and PDP.In order to make ITO transparent electrodes, expensive equipment such as vacuum deposition and etching and corrosive chemicals are used. As it should be, not only economic efficiency is low, but also side effects such as environmental pollution.

플렉시블 디스플레이는 기존의 유리 기판을 투명하고 유연한 플라스틱 기판으로 대체하여야 하는데, 플라스틱 기판 위에 ITO 투명전극을 사용할 경우 기판과의 열팽창계수의 차이에 의한 변형으로 면저항이 증가되며, 외부 충격에 의해 쉽게 끊어지는 문제점이 발생할 수 있다. Flexible display should replace the existing glass substrate with a transparent and flexible plastic substrate. When ITO transparent electrode is used on the plastic substrate, the sheet resistance increases due to the deformation caused by the difference in thermal expansion coefficient with the substrate, and is easily broken by external impact. Problems may arise.

이를 해결하기 위하여 투명전극 소재로 유기물인 전도성 고분자를 이용하고자 하는 연구가 진행되고 있으나, 현재까지 외국에서 개발된 대부분의 투명전극용 전도성 고분자는 가시광선 영역의 빛을 흡수하기 때문에, 광투과도가 80%일 때 면저항이 500Ω/sq 이상으로 매우 높아 플렉시블 디스플레이용으로 사용하기에 적합하지 않았다. In order to solve this problem, researches on using a conductive polymer as an organic material as a transparent electrode material have been conducted. However, since most of the conductive polymers developed in foreign countries absorb light in the visible range, light transmittance is 80 At%, the sheet resistance is very high above 500 mA / sq, which is not suitable for use in flexible displays.

현재 개발되고 있는 유기투명전극은 폴리티오펜계 전도성 고분자 나노입자의 도핑 상태 조절과 첨가제의 도입을 통해 필름의 미세 상구조를 조절함으로써 코팅 필름의 광투과율과 전기전도도를 함께 향상시킨 것으로, 플라스틱 기판에 코팅하였을 때 기판을 포함한 가시광선 영역의 광투과율 80% 이상, 면저항 300Ω/sq 이하인 유기투명전극의 제조가 가능하다. The organic transparent electrode, which is currently being developed, improves the light transmittance and electrical conductivity of a coating film by controlling the fine phase structure of the film by controlling the doping state of polythiophene-based conductive polymer nanoparticles and introducing an additive. When coated on the substrate, it is possible to manufacture an organic transparent electrode having a light transmittance of 80% or more and a sheet resistance of 300 mW / sq or less in the visible light region including the substrate.

이하 실시예에 의해 본 발명을 더욱 자세히 설명할 것이나 본 발명이 이에 국한하지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명에 따른 유기 용해성 폴리티오펜 고분자를 사용하는 전계효과 트랜지스터(FET)의 단면 구성도이고, 1 is a cross-sectional view of a field effect transistor (FET) using an organic soluble polythiophene polymer according to the present invention,

도 2는 유기 용해성 폴리티오펜 고분자를 사용하는 투명전극 회로도로서 하기 [실시예 7]에서의 방법으로 합성한 여러 종류의 일반식 (I)과 (II)로 표시되는 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체 화합물을 반도체 소자(Semiconducting materials)로 사용하여 도 2와 같은 구조의 투명 전극용 회로를 잉크젯 프린트를 이용하여 제작한 예이다. FIG. 2 is a transparent electrode circuit diagram using an organic soluble polythiophene polymer, and an organic solvent soluble polythiophene derivative represented by various kinds of general formulas (I) and (II) synthesized by the method in the following [Example 7] Using a compound as a semiconductor device (Semiconducting materials) is an example of manufacturing a circuit for a transparent electrode of the structure shown in Figure 2 using an inkjet print.

도 3은 유기 용해성 폴리티오펜 고분자들과 PEDOT의 용해도 곡선으로서 도 3은 하기 [실시예 8]에서와 같은 방법으로 유기반도체 물질로 [실시예 7]에서 합성한 일반식 (I)과 (II)로 표시되는 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체 화합물의 여러 가지의 유기용매에 대한 용해도와 전기전도도를 PEDOT과 비교 측정하여 [표 1]과 같은 결과를 얻고, 이것을 도식화 하여 도 3과 같은 그림을 얻었다. 3 is a solubility curve of organic soluble polythiophene polymers and PEDOT, and FIG. 3 shows general formulas (I) and (II) synthesized in [Example 7] with organic semiconductor materials in the same manner as in [Example 8]. The solubility and electrical conductivity of the organic solvent-soluble polythiophene derivative compound represented by) in various organic solvents were measured and compared with PEDOT to obtain the results as shown in [Table 1]. .

도 3의 결과로부터 PEDOT보다는 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물들이 극성도 0에서 5사이의 유기용매(n-헥산, 클로로포름, 테트라히드로퓨란, 에틸아세테이트)에 대하여 용해도가 좋음을 알 수 있으며 극성도 5이상의 유기용매(에탄올 및 디메틸포름아미드)에서는 모든 고분자들이 거의 용해되지 않음을 알 수 있다. The solubility of the alkoxy polymer compounds having 10, 12, 14, 16, and 18 carbon atoms than that of PEDOT in organic solvents having a polarity of 0 to 5 (n-hexane, chloroform, tetrahydrofuran, ethyl acetate) is higher than that of PEDOT. It can be seen that in the organic solvents (ethanol and dimethylformamide) having a polarity of 5 or more, almost all polymers are hardly dissolved.                     

또한 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물들 중에서 탄소수 12인 고분자화합물의 용해도가 가장 우수한 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that among the alkoxy polymer compounds having 10, 12, 14, 16 and 18 carbon atoms, the solubility of the polymer compound having 12 carbon atoms is excellent.

또한 전기전도도의 경우, PEDOT보다는 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물들이 더 좋게 나타났으며, 그 중 탄소수 16인 고분자화합물의 전기전도도가 가장 우수한 것을 알 수 있다.In addition, in the case of electrical conductivity, alkoxy polymer compounds having 10, 12, 14, 16 and 18 carbon atoms were better than PEDOT, and among them, it was found that the highest electrical conductivity of the polymer compound having 16 carbon atoms.

도 4a 및 도 4b는 폴리(디도데실옥시티오펜) {[일반식 II]에서 R1이 -(CH2)11CH3} 유도체에 대한 저항/전압 (I-V) 특성 곡선이다.4A and 4B are resistance / voltage (IV) characteristic curves for R 1 of-(CH 2 ) 11 CH 3 } derivative in poly (didodecyloxythiophene) {[formula II].

도 4a 및 도 4b는 게이트 전압을 0V에서 -5V로 변환시킬 때, 소스와 드레인 사이의 전압을 게이트 각 전압 당 0V에서 -50V까지 변환시켜 얻은 그래프 (I/V curve)이다. 4A and 4B are graphs (I / V curves) obtained by converting a voltage between a source and a drain from 0V to -50V for each gate voltage when converting a gate voltage from 0V to -5V.

도 4a 및 도 4b와 같은 저항/전압 (I-V) 특성 곡선으로부터 음의 전압을 걸었을 때 I/V곡선이 음의 영역에서 나오는 것으로 보아 유기반도체물질의 Charge carrier는 +전하 즉 정공 (hole)으로 보이며. 따라서 이 소자재료에서 사용한 물질은 p-type 물질임을 확인하였다. When the negative voltage is applied from the resistance / voltage (IV) characteristic curve as shown in FIGS. 4A and 4B, the I / V curve is derived from the negative region. Therefore, the charge carrier of the organic semiconductor material is positively charged, that is, a hole. Visible. Therefore, the material used in this device material was confirmed to be a p-type material.

도 5는 폴리티오펜 유도체 화합물에 대한 자외선-가시광선/근적외선 스펙트럼(UV-Vis./NIR Spectra)이다. 이는 유기고분자 투명전극으로의 사용 가능성 여부를 알 수 있다. FIG. 5 is an UV-Vis./NIR Spectra for polythiophene derivative compounds. This can be seen whether the use as an organic polymer transparent electrode.

도 5는 [실시예 8]에서와 같은 방법으로 유기반도체 물질로 [실시예 7]에서 합성한 PEDOT과 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물 유도체 화합물에 대한 자외선-가시광선/근적외선 스펙트럼(UV-Vis./NIR Spectra)을 조사하여 얻는 그래프이다. FIG. 5 is an ultraviolet-visible light ray of an alkoxy polymer compound derivative compound having PEDOT and C 10, 12, 14, 16, and 18 synthesized in [Example 7] as an organic semiconductor material in the same manner as in [Example 8] It is a graph obtained by examining the near-infrared spectrum (UV-Vis./NIR Spectra).

단색광의 경우 빨강(700~610㎚), 주황(610~590㎚), 노랑(590~570㎚), 초록(570~500㎚), 파랑(500~450㎚), 보라(450~400㎚)의 영역으로 표시되며, 본 물질이 띄는 색을 주황과 빨강색(약간의 노란색으로도 나타남)으로 이루어져 있어 대략 700~570nm영역에서의 투과율을 관찰할 수 있다. For monochromatic light, red (700-610 nm), orange (610-590 nm), yellow (590-570 nm), green (570-500 nm), blue (500-450 nm), violet (450-400 nm) It is expressed in the area of, and the color of the material is composed of orange and red (also shown in a little yellow), so the transmittance in the area of about 700 ~ 570nm can be observed.

또한 위에서 표기한 영역에서의 투과율은 90%이상의 높은 투과율을 가지고 있으며, 반도체급 정도의 전기전도도를 나타내고 있음을 보여준다.
In addition, the transmittance in the above-described region has a high transmittance of 90% or more, and shows that the electrical conductivity is about the semiconductor level.

[실시예 1] : 일반식(III)으로 표기되는 "디에틸 3,4-디히드록시티오펜-2,5-티카르복실에스터"의 합성 Example 1 Synthesis of "Diethyl 3,4-dihydroxythiophene-2,5-ticarboxylester" represented by General Formula (III)

위 화합물의 합성은 아래와 같이 3단계에 걸쳐 합성하였다. Synthesis of the above compound was synthesized in three steps as follows.

< 1 단계> : 디에틸 티오디글리코테이트의 합성<Step 1>: Synthesis of Diethyl Thioglycolate

둥근바닥 이구 플라스크 (1 L)에 티오디글리콜산 50g (333 mmol)을 무수 에탄올 (250 mL)에 녹여 넣고 농황산 (20 mL)을 천천히 부가한 후, 환류 교반하였다. 출발물질이 모두 반응할 때 까지 24시간을 환류교반한 후, 얼음물 (300 mL)에 부어 반응을 종결하고 디에틸에테르 (200 mL)로 세 번 추출하여 모은 유기층을 포화 탄산나트륨 수용액, 물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압하 용매을 제거하여 조생성물 (VI, 59.8g, 87%)을 얻었다. 기체크로마토그래피/메스선택적검출기 (GC/MSD)로 순도 측정 후 다음 반응에 바로 사용하였다. In a round-bottom flask (1 L), 50 g (333 mmol) of thiodiglycolic acid was dissolved in anhydrous ethanol (250 mL), and concentrated sulfuric acid (20 mL) was slowly added thereto, followed by stirring under reflux. The mixture was refluxed for 24 hours until all of the starting materials reacted. Then, the mixture was poured into iced water (300 mL) to terminate the reaction. The mixture was extracted three times with diethyl ether (200 mL), and the combined organic layers were washed with saturated aqueous sodium carbonate solution and water. After drying over magnesium sulfate, the solvent was removed under reduced pressure to obtain a crude product (VI, 59.8 g, 87%). Purity was measured by gas chromatography / mass selective detector (GC / MSD) and used immediately for the next reaction.                     

GC/MSD retention time (min) 7.79, (m/z) 60, 70, 77, 88, 105, 115, 121, 133, 149, 160 (100), 177, 206 (M+), 순도 >99%
GC / MSD retention time (min) 7.79, (m / z) 60, 70, 77, 88, 105, 115, 121, 133, 149, 160 (100), 177, 206 (M + ), purity> 99%

< 2 단계 > : 디에틸 3,4-디히드록시티오펜-2,5-디카르복실에스터 디나트륨 염의 합성<Step 2>: Synthesis of Diethyl 3,4-dihydroxythiophene-2,5-dicarboxylate disodium salt

둥근바닥 이구 플라스크 (1 L)에 NaOC2H5 37.9g (558 mmol)을 무수 에탄올 (300 mL)에 녹여 넣고, 0℃에서 [실시예 1]에서 합성한 디에틸 티오디글리코테이트(VI) 25.3g (VI, 123 mmol)과 디에틸 옥살산 45.1 mL (332 mmol)을 섞은 용액을 서서히 적가 하였다. 온도가 천천히 오르도록 한 후, 출발물질이 모두 반응할 때까지 2시간 환류교반하였다. 용액을 상온이 될 때까지 방치하여 생성된 노란색의 침전물을 여과하여 얻고, 무수 에탄올로 세척하고 건조하여 조생성물을 얻어 다음 반응에 바로 사용하였다.
37.9 g (558 mmol) of NaOC 2 H 5 was dissolved in anhydrous ethanol (300 mL) in a round-bottomed flask (1 L), and diethyl thioglycolate (VI) synthesized in [Example 1] at 0 ° C. A solution of 25.3 g (VI, 123 mmol) and 45.1 mL (332 mmol) of diethyl oxalic acid was slowly added dropwise. After allowing the temperature to rise slowly, the mixture was stirred under reflux for 2 hours until all of the starting materials reacted. The solution was allowed to stand at room temperature until the resulting yellow precipitate was filtered off, washed with anhydrous ethanol and dried to give the crude product which was used directly in the next reaction.

< 3 단계 > : 디에틸 3,4-디히드록시티오펜-2,5-디카르복실에스터 (III)의 합성 <Step 3>: Synthesis of Diethyl 3,4-dihydroxythiophene-2,5-dicarboxylate (III)

삼각 플라스크 (500mL)에 나트륨염 화합물 37.4g (VII, 123 mmol)을 물 200 mL에 부유시키고 0℃에서 농염산 (20mL)으로 산성화시킨다. 1시간 가량 교반하여 완전히 염해리하여 생성된 디올 침전물 20.8g (VIII, 2-3단계 총 65%)을 얻었다. In a Erlenmeyer flask (500 mL), 37.4 g (VII, 123 mmol) of sodium salt compound are suspended in 200 mL of water and acidified with concentrated hydrochloric acid (20 mL) at 0 ° C. Stirring for about 1 hour to completely dissociate gave 20.8 g of diol precipitate (VIII, total of 65% in 2-3 steps).

GC/MSD retention time (min) 15.18 (m/z) 60, 70, 77, 88, 105, 115, 121, 133, 149, 160 (100), 177, 260 (M+)GC / MSD retention time (min) 15.18 (m / z) 60, 70, 77, 88, 105, 115, 121, 133, 149, 160 (100), 177, 260 (M + )

1H NMR (300MHz, CDCl3, TMS) δ1.36 (t, J=7.14Hz, 6H, CH3 x 2), 4.33 (2H x 2, q, J=7.14Hz), 4.39 (4H, m) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 , TMS) δ 1.36 (t, J = 7.14 Hz, 6H, CH 3 x 2), 4.33 (2H x 2, q, J = 7.14 Hz), 4.39 (4H, m)

13C NMR (75MHz, CDCl3, TMS) δ64.3, 65.2, 110.7, 141.7, 180.1 (좌우대칭)
13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 , TMS) δ64.3, 65.2, 110.7, 141.7, 180.1 (left-right symmetry)

[실시예 2] : 디에틸 3,4-디테트라데실옥시티오펜-2,5-디카르복실에스터 [V에서 R1이 -(CH2)13CH3]의 합성Example 2 Synthesis of Diethyl 3,4-ditetradecyloxythiophene-2,5-dicarboxylate [V in R 1 to-(CH 2 ) 13 CH 3 ]

둥근바닥 이구 플라스크 (250 mL)에 디올 화합물 7.00g (III, 27 mmol)과 1-브로모테트라데칸 16.47g (17.68 mL, 59.40mmol, 2.2eq) 을 디메틸포름아미드 (DMF, 100 mL)에 녹이고 탄산칼륨 8.2g (59.50 mmol, 2.2eq)을 부가하여 출발물질이 모두 반응할 때까지 48시간 동안 환류 교반하였다. 용액을 상온으로 하여 얼음물 (200 mL)에 부어 반응을 종결하고 에틸아세테이트 (100 mL, 2회)로 추출한 후 소금물과 물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압하 용매을 제거하여 조생성물 (IX, 13g)을 얻었다. 무수 에탄올로 재결정하여 순수한 화합물 11.65g (IX, 63%)을 얻었다.
In a round-bottomed flask (250 mL), 7.00 g (III, 27 mmol) of diol compound and 16.47 g (17.68 mL, 59.40 mmol, 2.2 eq) of 1-bromotetradecane were dissolved in dimethylformamide (DMF, 100 mL). 8.2 g (59.50 mmol, 2.2 eq) of potassium carbonate was added and the mixture was stirred under reflux for 48 hours until all the starting materials reacted. The solution was cooled to room temperature and poured into iced water (200 mL) to terminate the reaction. The mixture was extracted with ethyl acetate (100 mL, 2 times), washed with brine and water, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain a crude product (IX, 13g). ) Recrystallization with anhydrous ethanol afforded 11.65 g (IX, 63%) of pure compound.

1H NMR (300MHz, CDCl3, TMS) δ0.88 (t, J=6.59Hz, 6H, CH3 x 2), 1.21-1.28 (m, 40H, CH2 x 20), 1.37 (t, J=7.04Hz, 6H, CH3 x 2), 1.40-1.49 (m, 4H, CH 2 x 2), 1.70-1.79 (m, 4H, CH2 x 2), 4.14 (t, J=6.60Hz, 4H, CH2 x 2), 4.34 (q, J=7.14Hz, 4H, -OCH2 x 2)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 , TMS) δ0.88 (t, J = 6.59 Hz, 6H, CH 3 x 2), 1.21-1.28 (m, 40H, CH 2 x 20), 1.37 (t, J = 7.04 Hz, 6H, CH 3 x 2), 1.40-1.49 (m, 4H, CH 2 x 2), 1.70-1.79 (m, 4H, CH 2 x 2), 4.14 (t, J = 6.60 Hz, 4H, CH 2 x 2), 4.34 (q, J = 7.14 Hz, 4H, -OCH 2 x 2)

[실시예 3] : 2-(6-카르복시헥실-3-옥틸-2,3-디히드로티엔오[3,4-b]-1,4-디옥신-5,7-디카르복실 산 {2-(6-Carboxyhexyl)-3-octyl-2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine-5,7-dicarboxylic acid diethyl ester} [VIII에서 R2이 -(CH2) 7CH3과 R'2이 -(CH2)7COOH]의 합성 Example 3 2- (6-carboxyhexyl-3-octyl-2,3-dihydrothieno [3,4-b] -1,4-dioxin-5,7-dicarboxylic acid { 2- (6-Carboxyhexyl) -3-octyl-2,3-dihydrothieno [3,4-b] [1,4] dioxine-5,7-dicarboxylic acid diethyl ester} [In VIII, R 2 is-(CH 2 ) 7 CH 3 and R ' 2 is-(CH 2 ) 7 COOH] Synthesis

둥근바닥 이구 플라스크 (250 mL)에 디올 화합물 1.00g (III, 3.86 mmol)과 Khan, N. A.의 방법 [Khan, N. A. 등 Organic Syntheses (1957), 77-9]으로부터 얻은 9,10-디브로모옥타데칸카르복실산 (Dibromooctadecanoic acid) 1.65g (3.86mmol) 을 디메틸포름아미드 (DMF, 40 mL)에 녹이고 탄산칼륨 1.17g (8.49 mmol, 2.2eq)을 부가하여 출발물질이 모두 반응할 때까지 48시간 동안 환류 교반하였다. 용액을 상온으로 하여 얼음물 (80 mL)에 부어 반응을 종결하고 에틸아세테이트 (50 mL, 2회)로 추출한 후 소금물과 물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압하 용매을 제거하여 조생성물 (IX, 1.5g)을 얻었다. 무수 에탄올로 재결정하여 순수한 화합물 874mg (43%)을 얻었다.
9,10-dibromoocta obtained from 1.00 g (III, 3.86 mmol) of the diol compound and Khan, NA et al. Organic Syntheses (1957), 77-9] in a round-bottomed flask (250 mL). Dissolve 1.65 g (3.86 mmol) of dibromooctadecanoic acid in dimethylformamide (DMF, 40 mL) and add 1.17 g (8.49 mmol, 2.2 eq) of potassium carbonate for 48 hours until all the starting materials react. Stirred at reflux. The solution was cooled to room temperature, poured into iced water (80 mL) to terminate the reaction, extracted with ethyl acetate (50 mL, twice), washed with brine and water, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain a crude product (IX, 1.5). g) was obtained. Recrystallization with anhydrous ethanol gave 874 mg (43%) of pure compound.

[실시예 4] : 2,3-비스데실-2,3-디히드로티오엔-[3,4-b]-1,4-디옥신-5,7-디카르복실 산 {2,3-Bisdecyl-2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine-5,7-dicarboxylic acid diethyl ester} [VIII에서 R2이 -(CH2)9CH3]의 합성Example 4 2,3-bisdecyl-2,3-dihydrothioene- [3,4-b] -1,4-dioxin-5,7-dicarboxylic acid {2,3- Bisdecyl-2,3-dihydrothieno [3,4-b] [1,4] dioxine-5,7-dicarboxylic acid diethyl ester} [Synthesis of R 2 by-(CH 2 ) 9 CH 3 ] in VIII

둥근바닥 이구 플라스크 (250 mL)에 디올 화합물 1.00g (III, 3.86 mmol)과 11,12-도코산디올 (Docosanediol) 1.32g (3.86mmol) 을 테트라히드로퓨란 (THF, 20 mL)에 녹이고 트리부틸포스핀 (TBP, 1.95g, 2.40mL, 9.65 mmol, 2.5eq)을 부가하고 상온에서 디이소프로필아조디카록실레이트 (diisopropylazodicarboxylate, DIAD, 1.95g, 1.90mL, 9.65 mmol, 2.5eq)를 30분에 걸쳐 서서히 적가하였다. 출발물질이 모두 반응할 때까지 40℃에서 48시간 동안 교반하였다. 용매를 감압하 제거하여 생성된 노란색의 오일성 고체에 n-헥산 (10mL)을 부어 침전물을 여과하여 얻은 후, 조생성물을 실리카겔 컬럼분리 (n-헥산:에틸아세테이트=10:1)한 후, 에틸아세테이트로 재결정하여 순수한 단량체 화합물 1.14g (52%)을 얻었다.
In a round-bottom flask (250 mL), 1.00 g (III, 3.86 mmol) of diol compound and 1.32 g (3.86 mmol) of 11,12-docosanediol were dissolved in tetrahydrofuran (THF, 20 mL) and tributyl Phosphine (TBP, 1.95 g, 2.40 mL, 9.65 mmol, 2.5eq) was added and diisopropylazodicarboxylate (DIAD, 1.95 g, 1.90 mL, 9.65 mmol, 2.5eq) was added at room temperature for 30 minutes. Slowly dropwise over. Stir at 40 ° C. for 48 hours until all starting materials reacted. After removing the solvent under reduced pressure, n-hexane (10 mL) was poured into the yellow oily solid, and the precipitate was obtained by filtration. The crude product was subjected to silica gel column separation (n-hexane: ethyl acetate = 10: 1), followed by ethyl. Recrystallization from acetate gave 1.14 g (52%) of the pure monomer compound.

[실시예 5] : 3,4-디테트라데실옥시티오펜-2,5-디카르복실산 [VI에서 R1이 -(CH2)13CH3]의 합성 Example 5 Synthesis of 3,4-ditetradecyloxythiophene-2,5-dicarboxylic acid [R 1 to-(CH 2 ) 13 CH 3 in VI]

삼각 플라스크 (250 mL)에 디에틸 3,4-디테트라데실옥시티오펜-2,5-디카르복실에스터 [V에서 R1이 -(CH2)13CH3] 5.08g (10 mmol)와 10% KOH 수용액 (50 mL)을 넣고 1시간 환류하며 교반하였다. 용액을 상온으로 하여 부유물을 여과하여 제거하고, 여액을 0℃에서 2몰 염산수용액으로 산성화시킨다. 1시간 가량 교반하여 완전 히 염해리하여 생성된 디카르복실산 침전물 6.2g을 얻었다. 이 침전물을 무수 메탄올로 재결정하여 흰색의 침상 생성물 5.41g (86%)을 얻었다.
In an Erlenmeyer flask (250 mL) with 5.08 g (10 mmol) of diethyl 3,4-ditetradecyloxythiophene-2,5-dicarboxylate [R 1 in-(CH 2 ) 13 CH 3 ] 10% KOH aqueous solution (50 mL) was added thereto, and the mixture was stirred under reflux for 1 hour. The solution is brought to room temperature, the suspension is filtered off, and the filtrate is acidified with 2 molar aqueous hydrochloric acid solution at 0 ° C. The mixture was stirred for about 1 hour to completely dissociate to give 6.2 g of a dicarboxylic acid precipitate. This precipitate was recrystallized from anhydrous methanol to give 5.41 g (86%) of white needles.

1H NMR (300MHz, DMSO-d6, TMS) δ0.83 (t, J=6.63Hz, CH3 x 2), 1.20-1.28 (m, 40H, CH2 x 20), 1.35-1.42 (m, 4H, CH2 x 2), 1.57-1.69 (m, 4H, CH2 x 2), 4.06 (q, J=6.59Hz, -OCH2 x 2)
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d 6 , TMS) δ 0.83 (t, J = 6.63 Hz, CH 3 x 2), 1.20-1.28 (m, 40H, CH 2 x 20), 1.35-1.42 (m, 4H, CH 2 x 2), 1.57-1.69 (m, 4H, CH 2 x 2), 4.06 (q, J = 6.59 Hz, -OCH 2 x 2)

[실시예 6] : 3,4-디도데실옥시티오펜 [VII에서 R1이 -(CH2)11CH 3]의 합성 (Decarboxylation)Example 6 Synthesis of 3,4-didodecyloxythiophene [R 1 to-(CH 2 ) 11 CH 3 in VII (Decarboxylation)

둥근바닥 이구 플라스크 (250 mL)에 3,4-디도데실옥시티오펜-2,5-디카르복실산 화합물 4.00g (III, 7.00 mmol)과 촉매로 4% copper chromite (1g)를 포함하는 퀴놀린 (25mL)을 넣은 후, 180℃에서 10시간 가열 교반하였다. 출발물질이 모두 반응한 후, 상온으로 냉각하여 부유물을 celitefh 여과하여 제거하고 1M 염산수용액으로 세척하였다. 여과액을 에틸에테르 (30mL, 5회) 추출한 후 소금물과 물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조한 후 감압하 용매을 제거하여 조생성물 (3.2g)을 얻었다. 조생성물을 실리카겔 컬럼분리 (n-헥산:에틸아세테이트=20:1)한 후, 에틸아세테이트로 재결정하여 순수한 모노머 화합물 1.90g (IX, 56%)을 얻었다.
Quinoline containing 4.00 g (III, 7.00 mmol) of 3,4-didodecyloxythiophene-2,5-dicarboxylic acid compound and 4% copper chromite (1 g) as catalyst in a round bottom two-necked flask (250 mL) After adding (25 mL), the mixture was heated and stirred at 180 ° C. for 10 hours. After all of the starting materials reacted, the mixture was cooled to room temperature and the suspended solids were removed by filtration through celitefh and washed with 1M aqueous hydrochloric acid. The filtrate was extracted with ethyl ether (30 mL, 5 times), washed with brine and water, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain a crude product (3.2 g). The crude product was purified by silica gel column separation (n-hexane: ethyl acetate = 20: 1) and recrystallized with ethyl acetate to obtain 1.90 g (IX, 56%) of a pure monomer compound.

1H NMR (300MHz, CDCl3, TMS) δ0.88 (t, J=6.78Hz, CH3 x 2), 1.20-1.28 (m, 36H, CH2 x 18), 1.30-1.38 (m, 4H, CH2 x 2), 1.76-1.82 (m, 4H, CH2 x 2), 3.96 (t, J=6.78Hz, 4H, -OCH2 x 2), 6.15 (s, thiophene CH x 2) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 , TMS) δ 0.98 (t, J = 6.78 Hz, CH 3 x 2), 1.20-1.28 (m, 36H, CH 2 x 18), 1.30-1.38 (m, 4H, CH 2 x 2), 1.76-1.82 (m, 4H, CH 2 x 2), 3.96 (t, J = 6.78 Hz, 4H, -OCH 2 x 2), 6.15 (s, thiophene CH x 2)

이 탈카르복실산 반응(decarboxylation)은 촉매없이 200~250℃로 가열하여 얻을 수도 있으나 수율 및 분리 정제의 어려움이 있다.
The decarboxylation reaction can be obtained by heating to 200 ~ 250 ℃ without a catalyst, but there is a difficulty in yield and separation purification.

[실시예 7] : 폴리(디도데실옥시티오펜) [II에서 R1이 -(CH2)11CH 3]의 합성 (Polymerization) Example 7 Synthesis of Poly (didodecyloxythiophene) [R 1 in-(CH 2 ) 11 CH 3 ] in II

둥근바닥 이구 플라스크 (100 mL)에 3,4-디도데실옥시티오펜 모노머 화합물 4.84g (III, 1.00 mmol)을 클로로포름 (50mL)에 녹인 후, 산화제 FeCl3 5.4g (2.00mmol, 2eq.)을 클로로포름 (20mL)에 녹인 용액을 질소 하 적가하였다. 상온에서 24시간 교반하여 생성한 검은색의 폴리머를 여과하고 메탄올로 세척하여 진공에서 36시간 건조하여 생성물 (4g)를 얻었다. 4.84 g (III, 1.00 mmol) of 3,4-didodecyloxythiophene monomer compound was dissolved in chloroform (50 mL) in a round bottom two-necked flask (100 mL), and then 5.4 g (2.00 mmol, 2eq.) Of oxidizing agent FeCl 3 was dissolved. The solution dissolved in chloroform (20 mL) was added dropwise under nitrogen. The black polymer produced by stirring for 24 hours at room temperature was filtered, washed with methanol and dried in vacuo for 36 hours to obtain the product (4g).

위와 같은 방법에서 산화제의 양을 0.5당량, 1당량, 2당량 및 3당량으로 변화시켜 실험한 결과 2당량을 사용할 때 고분자량, 전기전도도 및 생성율에서 가장 우수 하였다.
In the above method, the amount of oxidizing agent was changed to 0.5 equivalent, 1 equivalent, 2 equivalent and 3 equivalent, and the result of experiment was the highest in high molecular weight, electrical conductivity and production rate.

[실시예 8] : 전계효과 트랜지스터 제작 Example 8 Fabrication of Field Effect Transistor                     

상기 [실시예1 내지 7]에서의 방법으로 합성한 여러 종류의 일반식 (I)과 (II)로 표시되는 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체 화합물을 반도체 소자(Semiconducting materials)로 사용하여 [도 1]과 같은 구조의 전계효과 트랜지스터(전자소자)를 제작하였다. Using various kinds of organic solvent-soluble polythiophene derivative compounds represented by general formulas (I) and (II) synthesized by the method in Examples 1 to 7 as a semiconductor device (FIG. 1) A field effect transistor (electronic device) having the structure

구체적으로, ITO가 입혀진 Glass를 구입하여 3cm/3cm으로 자른 후, 이 유리판을 에탄올/아세톤/이소프로필알코올/증류수를 이용하여 세척을 한 다음, 그 유리판 위에 게이트로 사용할 부분을 케톤테입(진공테입)로 가리고 유리판 위에 4중량(wt)% PMMA를 2000rpm으로 스핀코팅을 하였다. 스핀코팅을 한 후 케톤테입을 제거하고 유리판을 오븐에서 2시간 동안 200℃에서 보관하여 건조하였다. 유리판을 증착 장비에 넣고 5x10-5torr 이하로 떨어졌을 때, (상기 합성예 7에서 합성한)유기반도체 물질을 Shadow mask를 이용하여 열 증착하였다. 이때 Thickness monitor을 이용하여 두께를 측정한 결과 700nm 이었다. Substrate를 실온까지 낮춘 후, Shadow mask를 이용하여 그 위에 Gold을 400nm 두께로 열증착하여 전계효과 트랜지스터(전자소자)를 제작하였다. 실온으로 낮춘 후, 전계효과 트랜지스터 특성을 조사하였다.
Specifically, ITO-coated Glass was cut into 3cm / 3cm, and the glass plate was washed with ethanol / acetone / isopropyl alcohol / distilled water, and then the ketone tape (vacuum tape) was used as a gate on the glass plate. ) And 4 wt (wt)% PMMA was spin-coated at 2000 rpm on the glass plate. After the spin coating, the ketone tape was removed, and the glass plate was dried at 200 ° C. for 2 hours in an oven. When the glass plate was placed in the deposition apparatus and dropped below 5 × 10 −5 torr, the organic material (synthesized in Synthesis Example 7) was thermally deposited using a shadow mask. At this time, the thickness was measured using a thickness monitor was 700nm. After the substrate was lowered to room temperature, a gold mask was thermally deposited to a thickness of 400 nm using a shadow mask to fabricate a field effect transistor (electronic device). After lowering to room temperature, the field effect transistor characteristics were investigated.

[실시예 9] : 유명전극용 회로 제작 [Example 9]: Fabrication of well electrode

상기 [실시예1 내지 7]에서의 방법으로 합성한 여러 종류의 일반식 (I)과 (II)로 표시되는 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체 화합물을 반도체 소자(Semiconducting materials)로 사용하여 [도 2]와 같은 구조의 유명전극용 회로를 제작하였다.
Using various kinds of organic solvent-soluble polythiophene derivative compounds represented by general formulas (I) and (II) synthesized by the method in Examples 1 to 7 as a semiconductor device (FIG. 2) Circuit for a well-known electrode having the same structure as that of

[시험예 1] : 일반식 (I)과 (II)로 표시되는 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체 화합물들의 용해도와 전기전도도 및 PEDOT과의 비교 시험.[Test Example 1]: Comparative tests of solubility, electrical conductivity and PEDOT of organic solvent-soluble polythiophene derivative compounds represented by General Formulas (I) and (II).

상기 [실시예 8]에서와 같은 방법으로 유기반도체 물질로 [실시예 7]에서 합성한 일반식 (I)과 (II)로 표시되는 유기 용매 용해성 폴리티오펜 유도체 화합물의 여러 가지의 유기용매에 대한 용해도와 전기전도도를 PEDOT과 비교 측정하여 하기 [표 1]과 같은 결과를 얻고, 이것을 도식화 하여 [도 3]과 같은 그림을 얻었다. In the same manner as in [Example 8], the organic semiconductor material was prepared in various organic solvents of the organic solvent-soluble polythiophene derivative compounds represented by the general formulas (I) and (II) synthesized in [Example 7]. The solubility and electrical conductivity of PEDOT were measured and compared to PEDOT, and the results as shown in [Table 1] were obtained.

하기 [표 1]과 [도 3]의 결과로부터 PEDOT보다는 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물들이 극성도 0에서 5사이의 유기용매(n-헥산, 클로로포름, 테트라히드로퓨란, 에틸아세테이트)에 대하여 용해도가 좋음을 알 수 있으며 극성도 5이상의 유기용매(에탄올 및 디메틸포름아미드)에서는 모든 고분자들이 거의 용해되지 않음을 알 수 있다. From the results of [Table 1] and [FIG. 3], the alkoxy polymer compounds having 10, 12, 14, 16, and 18 carbon atoms than PEDOT have an organic solvent having a polarity of 0 to 5 (n-hexane, chloroform, tetrahydrofuran). , Ethyl acetate) can be seen that the solubility is good and almost all the polymers are hardly dissolved in the organic solvent (ethanol and dimethylformamide) of polarity 5 or more.

또한 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물들 중에서 탄소수 12인 고분자화합물의 용해도가 가장 우수한 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that among the alkoxy polymer compounds having 10, 12, 14, 16 and 18 carbon atoms, the solubility of the polymer compound having 12 carbon atoms is excellent.

또한 전기전도도의 경우, PEDOT보다는 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물들이 더 좋게 나타났으며, 그 중 탄소수 16인 고분자화합물의 전기전도도가 가장 우수한 것을 알 수 있다.
In addition, in the case of electrical conductivity, alkoxy polymer compounds having 10, 12, 14, 16 and 18 carbon atoms were better than PEDOT, and among them, it was found that the highest electrical conductivity of the polymer compound having 16 carbon atoms.

Figure 112004056306592-PAT00007
Figure 112004056306592-PAT00007

위 표 1은 PEDOT과 [실시예 7]의 방법으로 합성한 일반식 1에서 R1이 C10, C12, C14, C16 및 C18인 고분자의 전기전도도(Conductivity)와 용해도(Solubility)를 비교한 것이다. 여기서 P.S(partial soluble)는 10~20%(부피/부피), S.S(Sparing soluble)는 5~10%(부피/부피), I.S(Insoluble)는 0~5%(부피/부피)을 나타낸다.
Table 1 shows the electrical conductivity and solubility of the polymers having R 1 of C 1 0, C 12 , C 14 , C 16 and C 18 in the general formula 1 synthesized by the method of PEDOT and [Example 7]. ) Is a comparison. Here, PS (partial soluble) represents 10-20% (volume / volume), SS (Sparing soluble) represents 5-10% (volume / volume), and IS (Insoluble) represents 0-5% (volume / volume).

[시험예 2] : 전계효과 트랜지스터 재료로서의 전자소자 특성 시험[Test Example 2]: Electronic device characteristics test as field effect transistor material

상기 [실시예 8]에서와 같은 방법으로 유기반도체 물질로 [실시예 7]에서 합성한 폴리(디도데실옥시티오펜) [II에서 R1이 -(CH2)11CH3] 유도체 화합물에 대한 저항/전압 (I-V) 특성을 조사하였다. In the same manner as in [Example 8], R 1 is-(CH 2 ) 11 CH 3 ] derivative of poly (didodecyloxythiophene) [II] synthesized in [Example 7] as an organic semiconductor material. The resistance / voltage (IV) characteristics were investigated.

Gate 전압을 0V에서 -5V로 변환시킬 때, Source와 Drain사이의 전압을 Gate 각 전압 당 0V에서 -50V까지 변환시켜 도 4a 및 도 4b와 같은 그래프 (I/V curve)를 얻었다. When converting the gate voltage from 0V to -5V, the voltage between the source and the drain was converted from 0V to -50V for each gate voltage to obtain a graph (I / V curve) as shown in FIGS. 4A and 4B.

도 4a 및 도 4b의 저항/전압 (I-V) 특성 곡선으로부터 음의 전압을 걸었을 때 I/V곡선이 음의 영역에서 나오는 것으로 보아 유기반도체물질의 Charge carrier는 +전하 즉 정공 (hole)으로 보이며. 따라서 이 소자재료에서 사용한 물질은 p-type 물질임을 확인하였다.
When the negative voltage is applied from the resistance / voltage (IV) characteristic curves of FIGS. 4A and 4B, the I / V curve comes out of the negative region. Therefore, the charge carrier of the organic semiconductor material appears to be a positive charge, that is, a hole. . Therefore, the material used in this device material was confirmed to be a p-type material.

[시험예 3] : 투명전극 재료로서의 전자소자 특성 시험Test Example 3 Electronic Device Characteristic Test as Transparent Electrode Material

상기 [실시예 8]에서와 같은 방법으로 유기반도체 물질로 [실시예 7]에서 합성한 PEDOT과 탄소수 10, 12, 14, 16 및 18를 가지는 알콕시고분자화합물 유도체 화합물에 대한 자외선-가시광선/근적외선 스펙트럼(UV-Vis./NIR Spectra)을 조사하여 [도 5]와 같은 그래프를 얻었다. Ultraviolet-visible / near infrared rays for the PEDOT synthesized in [Example 7] and the alkoxy polymer compound derivative compound having 10, 12, 14, 16, and 18 carbon atoms as organic semiconductor materials in the same manner as in [Example 8] The spectrum (UV-Vis./NIR Spectra) was examined to obtain a graph as shown in FIG. 5.

단색광의 경우 빨강(700~610㎚), 주황(610~590㎚), 노랑(590~570㎚), 초록(570~500㎚), 파랑(500~450㎚), 보라(450~400㎚)의 영역으로 표시되며, 본 물질이 띄는 색을 주황과 빨강색(약간의 노란색으로도 나타남)으로 이루어져 있어 대략 700~570nm영역에서의 투과율을 관찰할 수 있다. For monochromatic light, red (700-610 nm), orange (610-590 nm), yellow (590-570 nm), green (570-500 nm), blue (500-450 nm), violet (450-400 nm) It is expressed in the area of, and the color of the material is composed of orange and red (also shown in a little yellow), so the transmittance in the area of about 700 ~ 570nm can be observed.

위에서 표기한 영역에서의 투과율은 90%이상의 높은 투과율을 가지고 있으며, 반도체급 정도의 전기전도도를 나타내고 있음을 보여준다.
The transmittance in the above-described area has a high transmittance of more than 90%, and shows that the electrical conductivity is about the semiconductor level.

본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 유기용매 용해성 폴리(3,4-알콕시티오펜) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체는 전계 효과 트랜지스터 외에도 전자파 차폐막, 카패시터, 유기 EL 디스플레이 등의 유기 박막 트렌지스터, 태양전지 및 다광자 흡수 현상을 이용한 메모리 소자등에 유기 단분자로서 유용하다.
The organic solvent soluble poly (3,4-alkoxythiophene) or poly (3,4-ethylenedioxythiophene) derivative prepared by the production method of the present invention may be used for electromagnetic wave shielding film, capacitor, organic EL display, etc. in addition to the field effect transistor. It is useful as organic monomolecules in organic thin film transistors, solar cells and memory devices using multiphoton absorption.

Claims (7)

유기용매 용해성 폴리(3,4-알콕시티오펜) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체의 제조방법에 있어서, 하기 일반식(III)으로 표기되는 3,4-디옥시티오펜에스테르 화합물과 하기 일반식(Ⅳ)로 표기되는 화합물을 반응시켜 하기 일반식(Ⅴ)로 표기되는 화합물을 얻고, 일반식(Ⅴ)로 표기되는 화합물로부터 하기 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 화합물을 얻은 다음, 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 화합물로부터 하기 일반식(Ⅶ)로 표기되는 단량체를 얻은 후, 일반식(Ⅶ)로 표기되는 단량체를 중합시키는 것을 특징으로 하는 하기 일반식(I)로 표기되는 유기용매 용해성 폴리(3,4-알콕시티오펜) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체의 제조방법.In the method for producing an organic solvent soluble poly (3,4-alkoxythiophene) or poly (3,4-ethylenedioxythiophene) derivative, A 3,4-dioxythiophene ester compound represented by the following general formula (III) is reacted with a compound represented by the following general formula (IV) to obtain a compound represented by the following general formula (V), and a general formula (V) The compound represented by the following general formula (VI) was obtained from the compound represented by the following formula. Then, the monomer represented by the following general formula (VII) was obtained from the compound represented by the general formula (VI), and then represented by the general formula (VII). A method for producing an organic solvent soluble poly (3,4-alkoxythiophene) or poly (3,4-ethylenedioxythiophene) derivative represented by the following general formula (I), wherein the monomer is polymerized.
Figure 112004056306592-PAT00008
Figure 112004056306592-PAT00008
(상기식에서 R1 은 C5 ~ C18의 긴 사슬 알킬기, 시클로 알킬기, 및 에틸렌옥시드계 치환기이며, 또한 X는 할로겐 또는 히드록시기를 말한다.)(Wherein R 1 is a C 5 to C 18 long chain alkyl group, a cyclo alkyl group, and an ethylene oxide substituent, and X is a halogen or a hydroxy group.)
유기용매 용해성 폴리(3,4-알콕시티오펜) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체의 제조방법에 있어서, 하기 일반식(III)으로 표기되는 3,4-디옥시티오펜에스테르 화합물과 하기 일반식(Ⅵ)으로 표기되는 화합물을 반응시켜 하기 일반식(Ⅷ)로 표기되는 화합물을 얻고, 일반식(Ⅷ)로 표기되는 화합물로부터 하기 일반식(Ⅸ)로 표기되는 화합물을 얻은 다음, 일반식(Ⅸ)로 표기되는 화합물을 합성한 후, 상기 일반식(Ⅸ)로 표기되는 화합물로부터 하기 일반식(Ⅹ)로 표기되는 단량체를 얻은 후, 그 단량체를 중합시키는 것을 특징으로 하는 하기 일반식(II)로 표기되는 유기용매 용해성 폴리(3,4-알콕시티오펜) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체의 제조방법. In the method for producing an organic solvent soluble poly (3,4-alkoxythiophene) or poly (3,4-ethylenedioxythiophene) derivative, A 3,4-dioxythiophene ester compound represented by the following general formula (III) and a compound represented by the following general formula (VI) are reacted to obtain a compound represented by the following general formula (VII). After obtaining the compound represented by the following general formula (VII) from the compound represented by the following, synthesize | combining the compound represented by the general formula (VII), and then from the compound represented by the said general formula (VII) The organic solvent soluble poly (3,4-alkoxythiophene) or poly (3,4-ethylenedioxythiophene represented by the following general formula (II) characterized by superposing | polymerizing the monomer after obtaining the monomer represented by ) Preparation of Derivatives.
Figure 112004056306592-PAT00009
Figure 112004056306592-PAT00009
(상기식에서 R2 는 R1 과 같거나 -OR 및 -NR 및 -OAr 또는 -NAr의 유도체 계열의 방향족 치환기가 포함될 수 있다. 또한 X는 할로겐 또는 히드록시기를 말한 다.) (Wherein R 2 is the same as R 1 or aromatic substituents of derivatives of -OR and -NR and -OAr or -NAr may also be included. X also refers to a halogen or a hydroxy group.)
기판(Substrate)과, 상기 기판 상에 구성되는 게이트(Gate, ITO)와, 상기 게이트 전극에 접하여 구성되는 게이트 절연막(Insulator)과, 상기 게이트 절연막에 접하여 구성되는 유기 반도체 박막(Semiconducting materials)과, 상기 유기 반도체 박막에 접하여 구성되는 적어도 한 쌍의 소스-드레인 전극을 구비하는 유기 전계효과 트랜지스터에 있어서, Substrate (Substrate), and a gate that is configured on the substrate (Gate, ITO) and, with the gate insulating film (Insulator) that is configured in contact with the gate electrode, and an organic semiconductor thin film (Semiconducting materials) consisting of in contact with the gate insulating film, An organic field effect transistor having at least a pair of source-drain electrodes configured to be in contact with the organic semiconductor thin film, 상기 유기 반도체 박막이 상기 청구항1 또는 청구항2에 기재된 제조방법에 의해 제조된 일반식(Ⅰ) 또는 일반식 (II)로 표기되는 유기 용매 용해성 폴리(3,4-디알콕시티오펜) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계효과 트랜지스터. The organic-solvent soluble poly (3,4-dialkoxythiophene) or poly () wherein the organic semiconductor thin film is represented by general formula (I) or general formula (II) produced by the production method according to claim 1 or 2 above. An organic field effect transistor, characterized in that formed of 3,4-ethylenedioxythiophene) derivative. 제 3항에 있어서, 상기 기판(Substrate)이 실리콘, 유리 또는 플라스틱 중에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 유기 전계효과 트랜지스터. The organic field effect transistor according to claim 3, wherein the substrate is one selected from silicon, glass or plastic. 제 3항에 있어서, 상기 게이트(Gate)가 ITO (indium-tin oxide) 또는 ATO (antimony-tin oxide)인 것을 특징으로 하는 유기 전계효과 트랜지스터. 4. The organic field effect transistor of claim 3, wherein the gate is indium-tin oxide (ITO) or antimony-tin oxide (ATO). 제 3항에 있어서, 상기 게이트 절연막(Insulator)이 BCB, Polyimid, Parylene, PMMA 또는 CYPEdls 로 이루어지는 유기물 중에서 선택되는 1종이거나, SiO2, SiNx, AlN, AlON, Al2O3, Ta 2O5, La2O5, BZT 또는 PZT로 이루어지는 무기물 중에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 유기 전계효과 트랜지스터. The method of claim 3, wherein the gate insulating layer (Insulator) is one selected from organic materials consisting of BCB, Polyimid, Parylene, PMMA or CYPEdls, SiO 2 , SiN x , AlN, AlON, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , La 2 O 5 , An organic field effect transistor, characterized in that one kind selected from inorganic substances consisting of BZT or PZT. 상기 청구항1 또는 청구항2에 기재된 제조방법에 의해 제조된 일반식 (Ⅰ) 또는 일반식 (II)로 표기되는 유기 용매 용해성 폴리(3,4-디알콕시티오펜) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 유도체로 반도체 소자(Semiconducting materials)가 형성된 것을 특징으로 하는 투명 전극용 회로.Organic solvent-soluble poly (3,4-dialkoxythiophene) or poly (3,4-ethylene represented by general formula (I) or general formula (II) produced by the production method according to claim 1 or 2 above. A circuit for transparent electrodes, wherein a semiconductor element is formed of a deoxythiophene derivative.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100885855B1 (en) * 2007-05-11 2009-02-26 세현케미칼 주식회사 Manufacturing method for organic silicon monomer
KR100933441B1 (en) * 2008-09-09 2009-12-23 (주)수양켐텍 Process for producing water-based poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) solutions using anionic surfactants and the solutions
KR100945056B1 (en) * 2008-05-20 2010-03-05 (주)수양켐텍 Process for producing solutions of organic-solvent-based poly3,4-ethylenedioxythiophene, solutions produced according to said method
WO2010114330A2 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Heo Mun Suk Conductive polymer, capacitor comprising the same a fabrication method of the capacitor
WO2020254337A1 (en) 2019-06-19 2020-12-24 Rhodia Operations New quaternary ammonium compounds
EP3939956A1 (en) 2020-07-17 2022-01-19 Rhodia Operations New diols and new quaternary ammonium compounds

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100885855B1 (en) * 2007-05-11 2009-02-26 세현케미칼 주식회사 Manufacturing method for organic silicon monomer
KR100945056B1 (en) * 2008-05-20 2010-03-05 (주)수양켐텍 Process for producing solutions of organic-solvent-based poly3,4-ethylenedioxythiophene, solutions produced according to said method
KR100933441B1 (en) * 2008-09-09 2009-12-23 (주)수양켐텍 Process for producing water-based poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) solutions using anionic surfactants and the solutions
WO2010114330A2 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Heo Mun Suk Conductive polymer, capacitor comprising the same a fabrication method of the capacitor
WO2010114330A3 (en) * 2009-04-03 2010-12-23 Heo Mun Suk Conductive polymer, capacitor comprising the same a fabrication method of the capacitor
WO2020254337A1 (en) 2019-06-19 2020-12-24 Rhodia Operations New quaternary ammonium compounds
EP3939956A1 (en) 2020-07-17 2022-01-19 Rhodia Operations New diols and new quaternary ammonium compounds

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