KR20150111094A - Diketopyrrolopyrrole polymer and organic electronic device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기 전자 소자용 유기반도체 화합물인 다이케토피롤로피롤 중합체 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것이다. 본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체는 높은 파이전자 겹칩을 가지는 새로운 유기반도체 화합물로서 이를 채용한 유기 전자 소자는 전하이동도 및 점멸비가 우수하다.The present invention relates to a diketopyrrolopyrrole polymer which is an organic semiconductor compound for an organic electronic device and an organic electronic device including the same. The diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention is a novel organic semiconductor compound having a high pi electron-ply chip, and the organic electronic device employing it is excellent in charge mobility and flickering ratio.
21세기 정보통신의 발달과 개인 휴대용 통신기기에 대한 욕구는 크기가 작고, 중량이 가볍고, 두께가 얇고, 사용하기 편리한 정보통신기기를 가능하게 하는 초미세 가공, 초고집적회로를 제작할 수 있는 고성능 전기전자재료, 신개념의 디스플레이를 가능케 하는 새로운 정보통신 재료를 필요로 하고 있다. 그 중에서도 유기 박막 트랜지스터(OTFT)는 휴대용 컴퓨터, 유기 EL소자, 스마트 카드(smart card), 전자 태그(electric tag), 호출기, 휴대전화 등의 디스플레이 구동기 및 현금 거래기, 인식표 등의 메모리 소자 등의 플라스틱 회로부의 중요한 구성요소로 사용될 수 있는 가능성으로 인하여 많은 연구의 대상이 되고 있다.The development of information communication in the 21st century and the desire for personal portable communication devices are required for ultra-fine processing that enables information communication devices that are small in size, light in weight, thin in thickness, and easy to use, Electronic materials, and new information communication materials that enable new concept display. Among them, the organic thin film transistor (OTFT) can be applied to a display device such as a portable computer, an organic EL device, a smart card, an electric tag, a pager, a cellular phone, The possibility of being used as an important component of the plastic circuit part has been the subject of much research.
유기 반도체를 이용한 유기 박막 트랜지스터는 지금까지의 비정질 실리콘 및 폴리실리콘을 이용한 유기 박막 트랜지스터에 비해 제조공정이 간단하고, 저비용으로 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 플렉서블 디스플레이의 구현을 위한 플라스틱 기판들과 호환성이 뛰어나다는 장점 등으로 인해 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다. 특히, 고분자 유기반도체를 이용할 경우 용액공정으로 쉽게 박막을 형성할 수 있다는 장점 때문에 저분자 유기반도체 화합물에 비해 제조 원가가 절감 될 수 있다는 장점을 가지고 있다.Organic thin film transistors using organic semiconductors have advantages over conventional amorphous silicon and polysilicon organic thin film transistors because they are simple to manufacture and can be manufactured at low cost. Compatibility with plastic substrates for the implementation of flexible displays And the advantages such as the superiority of the recent research is being done. In particular, when a polymer organic semiconductor is used, the manufacturing cost can be reduced as compared with a low molecular weight organic semiconductor compound because it can easily form a thin film by a solution process.
현재까지 개발된 대표적인 고분자계 유기 박막 트랜지스터용 반도체 화합물로는 P3HT[폴리(3-헥실티오펜)]과 F8T2[폴리(9,9-디옥틸플루오렌-코-비티오펜)]이 있다. OTFT의 성능은 여러 가지가 있으나, 그 중 중요한 평가척도는 전하이동도와 점멸비(on/off ratio)이며, 가장 중요한 평가 척도는 전하이동도이다. 전하이동도는 반도체 재료의 종류, 박막형성방법(구조 및 형태학), 구동전압 등에 따라 다르게 나타난다.Typical semiconductor compounds for polymeric organic thin film transistors developed to date include P3HT [poly (3-hexylthiophene)] and F8T2 [poly (9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene)]. The performance of OTFT is various, but important evaluation scale is charge mobility and on / off ratio, and the most important evaluation measure is charge mobility. The charge mobility varies depending on the kind of the semiconductor material, the thin film forming method (structure and morphology), the driving voltage, and the like.
일반적으로 유기 박막 트랜지스터는 기판/게이트/절연층/전극층(소스, 드레인)/유기반도체층으로 이루어지는 구조로, 기판 상부에 게이트 전극이 형성되어 있다. 이 게이트 전극의 상부에는 절연층이 형성되어 있으며, 그 상부에 유기 반도체층 및 소스와 드레인 전극이 차례로 형성되어 있다. 상기 구조의 유기 박막 트랜지스터의 구동원리를 p-형 반도체의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 먼저, 소스와 드레인 사이에 전압을 인가하여 전류를 흘리면 낮은 전압하에서는 전압에 비례하는 전류가 흐르게 된다. 여기에 게이트에 양의 전압을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전기장에 의하여 양의 전하인 정공들은 모두 반도체층의 상부로 밀려 올라가게 된다. 따라서, 절연층에 가까운 부분은 전도 전하가 없는 공핍층(depletion layer)이 생기게 되고, 이런 상황에서는 소스와 드레인 사이에 전압을 인가해도 전도 가능한 전하 운반자가 줄어들었기 때문에 낮은 전류의 양이 흐르게 될 것이다. 반대로 게이트에 음의 전압을 인가하면, 이 인가된 전압에 의한 전기장의 효과로 절연층의 가까운 부분에 양의 전하가 유도된 축적층(accumulation layer)이 형성 된다. 이 때, 소스와 드레인 사이에는 전도 가능한 전하 운반자가 많이 존재하기 때문에, 더 많은 전류를 흘릴 수가 있다. 따라서, 소스와 드레인 사이에 전압을 인가한 상태에서 게이트에 양의 전압과 음의 전압을 교대로 인가하여 줌으로써 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류를 제어할 수 가 있다.Generally, an organic thin film transistor has a structure including a substrate / gate / insulating layer / electrode layer (source, drain) / organic semiconductor layer, and a gate electrode is formed on the substrate. An insulating layer is formed on the gate electrode, and an organic semiconductor layer, a source and a drain electrode are sequentially formed on the insulating layer. The driving principle of the organic thin film transistor having the above structure will be described as an example of a p-type semiconductor as follows. First, when a voltage is applied between a source and a drain to flow a current, a current proportional to the voltage flows under a low voltage. When a positive voltage is applied to the gate, the positive charges are all pushed up to the top of the semiconductor layer by the electric field due to the applied voltage. Therefore, a depletion layer having no conduction charge is generated in a portion close to the insulating layer, and in such a situation, a low amount of current will flow because a potential carrier between the source and the drain is reduced even when a conduction charge carrier is reduced . On the contrary, when a negative voltage is applied to the gate, an accumulation layer is formed in which a positive charge is induced in the vicinity of the insulating layer by the effect of the electric field by the applied voltage. At this time, since there are many conduction charge carriers between the source and the drain, more current can flow. Therefore, the 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.
상기와 같은 원리로 구성되는 유기 박막 트랜지스터에 사용되는 것으로서는 전극(소스, 드레인), 높은 열안정성이 요구되는 기판 및 게이트전극, 높은 절연성과 유전상수를 가져야 하는 절연체, 그리고 전하를 잘 이동시키는 반도체 등이 있으나, 이 중에서 가장 극복해야 할 문제점이 많으며, 핵심적인 재료는 유기반도체이다. 유기반도체는 분자량에 따라 저분자 유기반도체 및 고분자 유기반도체로 나눌 수 있으며, 전자 또는 정공전달 여부에 따라 n-형 유기반도체 또는 p-형 유기반도체로 분류한다. 일반적으로, 유기 반도체층 형성시 저분자 유기반도체를 이용하는 경우, 저분자 유기반도체는 정제하기가 용이하여 불순물을 거의 제거할 수 있으므로 전하이동특성이 우수하다, 그러나, 이러한 유기반도체는 스핀코팅 및 프린팅이 불가능하여 진공증착을 통해 박막을 제조해야 하므로, 고분자 유기반도체에 비해 제조공정이 복잡하고, 비용이 많이 드는 단점이 있다. 고분자 유기반도체의 경우, 고순도의 정제가 어려우나, 내열성이 우수하고, 스핀코팅 및 프린팅이 가능하여 제조공정 및 비용, 대량생산에 있어서 유리한 장점이 있다.Electrodes (sources and drains), substrates and gate electrodes requiring high thermal stability, insulators having high dielectric constant and dielectric constant, and semiconductors capable of transferring charges well can be used for organic thin film transistors having the above- There are many problems to be overcome, but the key material is organic semiconductors. Organic semiconductors can be classified into low-molecular organic semiconductors and polymeric organic semiconductors according to molecular weight, and classified into n-type organic semiconductors or p-type organic semiconductors depending on whether electrons or holes are delivered. In general, when a low-molecular organic semiconductor is used in the formation of an organic semiconductor layer, the low-molecular organic semiconductor is easy to purify and can remove impurities hardly, so that the charge transfer property is excellent. However, such an organic semiconductor can not be spin- Therefore, the manufacturing process is complicated and costly as compared with the polymer organic semiconductor, because the thin film must be manufactured through vacuum deposition. In the case of polymer organic semiconductors, purification with high purity is difficult, but heat resistance is excellent, and spin coating and printing are possible, which is advantageous in manufacturing process, cost, and mass production.
유기 반도체 재료의 개발을 위해서 많은 연구가 현재까지 이루어지고 있지만, 아직까지 고분자계 반도체 재료의 개발은 저분자계 반도체 재료의 개발에 못 미치고 있는 실정이다. 따라서, 유연하고, 제조원가가 낮은 유기 박막 트랜지스터를 이용한 전자장치의 개발을 위해서는 고분자계 반도체 재료의 개발이 시급한 실정이다. 일반적으로, 고분자의 전하이동도는 저분자에 비해 떨어진다고 알려져 있지만, 제조공정이나 비용면에서 충분히 이를 극복할 수 있는 재료라고 할 수 있다. Although many researches have been made so far for the development of organic semiconductor materials, the development of polymer based semiconductor materials has not been developed yet. Therefore, in order to develop an electronic device using an organic thin film transistor which is flexible and has a low manufacturing cost, development of a polymer-based semiconductor material is in urgent need. In general, the charge mobility of polymers is known to be lower than that of low molecular weight materials, but it can be said to be a material that can sufficiently overcome the manufacturing process and cost.
한국공개특허 제2011-0091711호 및 한국공개특허 제2009-0024832호에는 다이케토피롤로피롤기에 S 함유 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 중합체가 개시되어 있다. 그러나 여전히 충분한 파이 전자의 확장을 나타내지 못하므로 충분한 파이 전자겹침을 나타내는 고분자 반도체 재료의 개발이 필요하다.Korean Patent Publication No. 2011-0091711 and Korean Patent Publication No. 2009-0024832 disclose a polymer in which a heteroaromatic ring containing S is directly bonded to a diketopyrrolopyrrole group. However, since it still does not show sufficient expansion of the pi electron, it is necessary to develop a polymer semiconductor material showing sufficient pi electron overlap.
본 발명은 전자 받개 물질 중 하나인 다이케토피롤로피롤 유도체와 전자 주개 물질인 티에노티오펜 또는 티에노셀레노펜을 교대 중합시켜 높은 열안정성을 가지며 주 사슬의 공면성(coplanarity)을 증가시키고 확장된 공액 구조를 갖게 함으로서 높은 파이전자 겹칩으로 인해 전자밀도를 향상시켜 분자간 상호작용을 높여주며 우수한 전하이동도를 나타내는 다이케토피롤로피롤 중합체를 제공한다.The present invention relates to a process for producing an electron donor material by alternately polymerizing a diketopyrrolopyrrole derivative, which is one of the electron acceptor materials, with thienothiophene or thienocelenophene, which is an electron donor material, to have high thermal stability and increase coplanarity of the main chain, Conjugated structure, thereby providing a diketopyrrolopyrrole polymer exhibiting high electron mobility and high molecular mobility and high charge mobility due to high pi electron pumping.
또한, 본 발명은 높은 용해도를 가지며 높은 분자량으로 인한 점성을 가져 상온에서의 스핀 코팅이 용이하여 용액공정을 가능케 하는 유기반도체 화합물인 다이케토피롤로피롤 중합체를 제공한다.The present invention also provides a diketopyrrolopyrrole polymer which is an organic semiconductor compound having a high solubility and a viscosity due to a high molecular weight, thereby facilitating spin coating at room temperature and allowing a solution process.
또한, 본 발명은 유기 전자 소자에 응용되는 높은 전하 이동도를 가지는 유기 반도체 화합물인 다이케토피롤로피롤 중합체를 제공한다.The present invention also provides a diketopyrrolopyrrole polymer which is an organic semiconductor compound having a high charge mobility, which is applied to an organic electronic device.
또한, 본 발명은 본 발명의 신규한 다이케토피롤로피롤 중합체를 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다.
The present invention also provides an organic electronic device comprising the novel diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention.
본 발명은 유기발광소자, 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor: OTFT), 유기 태양 전지 등 유기 전자 소자용 유기반도체 화합물 및 그의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전자 받개 물질 중 하나인 다이케토피롤로피롤 유도체와 전자 주개 물질인 티에노티오펜 또는 티에노셀레노펜을 교대로 중합되도록 구성된 유기 전자 소자의 활성층 재료로 사용되는 p타입 고분자 유기반도체 화합물인 다이케토피롤로피롤 중합체 및 이를 이용한 유기 전자 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic semiconductor compound for an organic electronic device such as an organic light emitting device, an organic thin film transistor (OTFT), an organic solar cell, and the use thereof. More specifically, the present invention relates to a p-type polymer used as an active layer material of an organic electronic device configured to alternately polymerize a diketopyrrolopyrrole derivative, which is one of electron acceptor materials, and thienothiophene or thienocelenophen, A diketopyrrolopyrrole polymer which is an organic semiconductor compound, and an organic electronic device using the same.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 다이케토피롤로피롤 중합체를 제공한다:The present invention provides a novel diketopyrrolopyrrole polymer represented by the following general formula
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 (C1-C50)알킬기이며, 상기 R1 및 R2의 알킬은 각각 (C1-C30)알킬, (C2-C30)알케닐, (C2-C30)알키닐, (C1-C30)알콕시, 아미노, 하이드록시, 할로겐, 시아노, 나이트로, 트리플루오로메틸 및 트리(C1-C30)알킬실릴로 선택되는 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 are independently a hydrogen or (C1-C50) alkyl group, the alkyl of R 1 and R 2 are (C1-C30) alkyl, (C2-C30) alkenyl, respectively, (C2-C30) alkynyl Which may be further substituted with one or more substituents selected from halogen, (C1-C30) alkoxy, amino, hydroxy, halogen, cyano, nitro, trifluoromethyl and tri (C1-C30) alkylsilyl;
X는 S 또는 Se 이고; 및X is S or Se; And
n은 1 내지 1000의 정수이다.
n is an integer of 1 to 1000;
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 다이케토피롤로피롤 중합체는 전자 받개 물질 중 하나인 다이케토피롤로피롤 유도체에 전자 주개 물질인 티에노티오펜 또는 티에노셀레노펜의 도입으로 주 사슬의 공면성(coplanarity)을 증가시키고 확장된 공액 구조를 갖게 함으로서 높은 파이전자 겹칩으로 인해 전자밀도를 향상시켜 분자간 상호작용을 높여줌으로써 이를 함유하는 유기 전자 소자는 높은 전하이동도를 나타낸다.The diketopyrrolopyrrole polymer represented by the formula (1) of the present invention can be produced by introducing thienothiophene or thienocelenophen, which is an electron donor, into the diketopyrrolopyrrole derivative, which is one of electron acceptor materials, coplanarity and an extended conjugated structure, thereby increasing the electron density due to the high pi electron pumping, thereby enhancing the intermolecular interaction, and thus the organic electronic device containing the same exhibits a high charge mobility.
뿐만 아니라 다이케토피롤로피롤 유도체의 치환기인 R1 및 R2가 인 구조를 가짐으로써 보다 높은 용해도를 가진다. 즉, R1 및 R2의 a가 5 내지 10, 보다 바람직하게는 a가 5 내지 7의 정수를 가지고 말단에 가지쇄 알킬인 구조를 가짐으로써, 말단에 가지쇄를 가지지 않은 알킬에 비해 무려 10배이상 높은 전하이동도를 가지며 동시에 높은 용해도를 가져 용액공정에 보다 유리하여 간단하고 저렴한 공정으로 대면적의 유기 전자 소자를 제작할 수 있다.R 1 and R 2, which are substituents of the diketopyrrolopyrrole derivative, Lt; RTI ID = 0.0 > solubility. ≪ / RTI > That is, when a in R 1 and R 2 has an integer of 5 to 10, more preferably a in the range of 5 to 7 and a branched alkyl at the terminal, It is possible to fabricate a large area organic electronic device with a simple and inexpensive process because it is more advantageous in the solution process because it has high charge mobility which is higher than twice and high solubility.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 이고, a는 5 내지 10의 정수이고, R11 및 R12은 각각 독립적으로 (C10-C30)알킬일 수 있다.In Formula 1 according to an embodiment of the present invention, R 1 and R 2 are each independently , A is an integer from 5 to 10, and R 11 and R 12 are each independently (C 10 -C 30) alkyl.
본 발명의 일 실시예에 따른 다이케토피롤로피롤 중합체는 높은 용해도를 가지면서도 우수한 전하이동도와 점멸비를 가지기 위한 측면에서 보다 구체적이고 바람직하게는 하기 화합물일 수 있으나, 이에 한정이 있는 것은 아니다:The diketopyrrolopyrrole polymer according to an embodiment of the present invention is more specific in view of having high solubility and good charge mobility and flicker ratio, and preferably, it is not limited to the following compounds:
상기 n은 1 내지 1000의 정수이다.
And n is an integer of 1 to 1000.
즉, 보다 구체적으로, 본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체는 상기와 같이, 상기 화학식 1의 R1과 R2가 탄소수가 24 이상이면서 알킬의 직쇄의 탄소수가 5 내지 10으로 말단에 가지쇄의 알킬을 가지는 구조일 경우에는 높은 용해도를 나타내면서도 전하이동도나 점멸비의 저하가 일어나지 않아 이를 함유하는 유기 전자 소자는 높은 효율을 가지는 매우 현저한 효과를 가진다. That is, more specifically, the diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention is a polyketopyrrolopyrrole polymer of the present invention wherein R 1 and R 2 in the above formula (1) have a carbon number of 24 or more and a linear chain of alkyl of 5 to 10, Alkyl has a high solubility but does not cause a decrease in charge mobility or flicker rate, and thus the organic electronic device containing the same has a remarkable effect with high efficiency.
본 발명에 따른 다이케토피롤로피롤 중합체를 제조하기 위한 방법으로, 알킬화 반응, 그리냐드 커플링 반응, 스즈키 커플링 반응, 스틸레 커플링 반응 등을 통하여 최종 화합물을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 유기반도체 화합물은 상기의 제조방법으로 한정하는 것은 아니며, 상기의 제조방법 이외에도 통상의 유기화학 반응에 의하여 제조될 수 있다.As a method for producing the diketopyrrolopyrrole polymer according to the present invention, the final compound can be prepared through an alkylation reaction, a Grignard coupling reaction, a Suzuki coupling reaction, a styrene coupling reaction or the like. The organic semiconductor compound according to the present invention is not limited to the above-mentioned production method, and can be produced by a conventional organic chemical reaction other than the above-mentioned production method.
또한 본 발명에 따른 다이케토피롤로피롤 중합체는 유기 전자 소자의 유기 반도체층 형성용 물질로 사용될 수 있으며, 본 발명은 다이케토피롤로피롤 중합체를 함유하는 유기 전자 소자를 제공한다.Also, the diketopyrrolopyrrole polymer according to the present invention can be used as a material for forming an organic semiconductor layer of an organic electronic device, and the present invention provides an organic electronic device containing a diketopyrrolopyrrole polymer.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전자소자는 유기 발광 소자, 유기 박막 트랜지스터 또는 유기 태양 전지일 수 있다.The organic electronic device according to an exemplary embodiment of the present invention may be an organic light emitting device, an organic thin film transistor, or an organic solar cell.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 이하 상술하는 방법으로 제조될 수 있으나 이는 일례를 들어 설명하는 것으로 이에 한정이 있는 것은 아니다.The organic light emitting device according to the present invention may be manufactured by the method described below, but the present invention is not limited thereto.
본 발명에 따른 유기전자소자가 유기발광소자인 경우, 이는 제 1 전극, 1층 이상의 유기물층 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 형태를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 등에서 선택되는 2 이상의 층을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수도 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 스퍼터링이나 전자빔 증발과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드 전극을 형성하고, 그 위에 정공주입층, 정공수송층, 발광층 또는 전자 수송층과 같은 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드 형성용 금속을 진공 증착하여 캐소드를 형성함으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 이외에도, 기판상에 캐소드 전극 물질부터 유기물층, 애노드 전극 물질을 차례로 증착시켜 유기발광소자를 제조할 수도 있다.When the organic electronic device according to the present invention is an organic light emitting device, it may have a structure in which a first electrode, one or more organic material layers, and a second electrode are sequentially stacked. The organic material layer may have a multi-layer structure including at least two layers selected from a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer, but is not limited thereto and may have a single layer structure. For example, the organic light emitting device according to the present invention may be formed by depositing a metal or a metal oxide having conductivity or an alloy thereof on a substrate using a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or electron beam evaporation to form an anode electrode, Forming an organic material layer such as a hole injecting layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, or an electron transporting layer thereon, and then vacuum depositing a metal for forming a cathode thereon to form a cathode. In addition to such a method, an organic light emitting device may be manufactured by sequentially depositing a cathode electrode material, an organic material layer, and an anode electrode material on a substrate.
상기 기판으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데, 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 상기 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 산화인듐아연 (IZO), 산화안티몬주석 (ATO)등을 사용한다. 상기 정공주입층 형성물질은 특별히 제한되지 않으나, CuPc, m-MTDATA, 1I-TNATA, 2T-NATA, NATA, NTNPB, NPNPB, MeO-TPD 등이 사용된다. 상기 정공수송층 물질은 특별히 제한되지는 않으며, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(α-NPD), 9,9-비스[4-(N,N-비스-바이페닐-4-일-아미노)페닐]-9H-플루오렌(BPAPF), N, N'-비스(페난스렌-9-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘(PAPB), 디-[4-(N,N-디톨일-아미노)-페닐]사이클로헥산(TAPC), N,N,N',N'-테트라-나프탈렌일-벤지딘(α-TNB) 등이 사용된다. 상기 전자수송층은 통상적인 전자수송층 형성용 물질을 사용하고, 상기 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘-알루미늄(Ca-Al), 리튬플루라이드-알루미늄(LiF-Al), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 바륨-알루미늄(Ba-Al), 골드(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등이 이용된다.
As the substrate, a substrate used in a conventional organic EL device is used, and a glass substrate or a transparent plastic substrate having excellent transparency, surface smoothness, ease of handling, and waterproofness is preferable. As the material for the anode electrode, indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium zinc oxide (IZO), antimony tin oxide (ATO) and the like which are transparent and excellent in conductivity are used. The material for forming the hole injection layer is not particularly limited, but CuPc, m-MTDATA, 1I-TNATA, 2T-NATA, NATA, NTNPB, NPNPB and MeO-TPD are used. The hole transport layer material is not particularly limited and may be selected from the group consisting of N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-diphenyl- [1,1'- biphenyl] -4,4'- diamine (TPD) NPN), 9,9-bis [4- (N, N-bis-biphenyl-4- (Phenyl) -9H-fluorene (BPAPF), N, N'-bis (phenanthrene-9-yl) -N, N'- (N, N-ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexane (TAPC) and N, N, N ', N'-tetra-naphthalene-benzidine (α-TNB). The electron transporting layer may be formed of a material for forming an electron transport layer and may be formed of a metal such as lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), aluminum-lithium (Al- Ca-Al), lithium fluoride-aluminum (LiF-Al), magnesium-indium (Mg-In), magnesium-silver (Ag-Ag), barium- Ag, copper (Cu), or the like is used.
또한, 본 발명에 따른 유기전자소자가 유기 박막 트랜지스터인 경우 제작 방법은하기와 같이 구체적으로 예시될 수 있다.Further, when the organic electronic device according to the present invention is an organic thin film transistor, a manufacturing method can be specifically exemplified as follows.
기판으로는 통상적인 유기박막트랜지스터에 사용하는 n-형 실리콘을 사용하는 것이 바람직하다. 이 기판에는 게이트 전극의 기능이 포함되어 있다. 기판으로 n-형 실리콘외에 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다. 이 경우에는 게이트 전극이 기판위에 더해져야 한다. 기판으로서 채용가능한 물질로는 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate:PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylterephthalate:PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate:PC), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol:PVP), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리노르보넨(Polynorbornene) 및 폴리에테르설폰(Polyethersulfone: PES)로 예시될 수 있다.As the substrate, n-type silicon used in a typical organic thin film transistor is preferably used. This substrate contains the function of a gate electrode. In addition to the n-type silicon, a glass substrate or a transparent plastic substrate having excellent surface smoothness, ease of handling, and waterproofness may be used as the substrate. In this case, the gate electrode must be added to the substrate. Examples of materials that can be used as the substrate include glass, polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyvinyl alcohol (PVP), polyacrylate , Polyimide, polynorbornene, and polyethersulfone (PES).
상기 OTFT 소자를 구성하는 게이트 절연층으로서는 통상적으로 사용되는 유전율이 큰 절연체를 사용할 수 있으며, 구체적으로 Ba0 .33Sr0 .66TiO3(BST), Al2O3, Ta2O5, La2O5, Y2O3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 강유전성 절연체, PdZr0.33Ti0.66O3(PZT), Bi4Ti3O12, BaMgF4, SrBi2(TaNb)2O9, Ba(ZrTi)O3(BZT), BaTiO3, SrTiO3, Bi4Ti3O12, SiO2, SiNx 및 AlON로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 절연체, 또는 폴리이미드(polyimide), BCB(benzocyclobutene), 파릴렌(parylene), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol) 및 폴리비닐페놀(polyvinylphenol) 등의 유기 전연체를 사용할 수 있다.As the gate insulating layer constituting the OTFT device may be a conventional large dielectric constant is used as an insulator, specifically Ba 0 .33 Sr 0 .66 TiO 3 (BST), Al 2 O 3, Ta 2
본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 구성은 기판/게이트전극/절연층/유기반도체층/소스, 드레인 전극의 탑-컨택트(top-contact) 뿐만 아니라 기판/게이트전극/절연층/소스, 드레인 전극/유기반도체층의 바텀-컨택트(bottom-contact)의 형태를 모두 포함한다. 또한 소스 및 드레인 전극과 유기반도체층 사이에 표면처리로서 HMDS(1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane), OTS(octadecyltrichlorosilane) 또는 OTDS(octadecyltrichlorosilane)를 코팅하거나 하지 않을 수도 있다.The structure of the organic thin film transistor of the present invention is not limited to the substrate / gate electrode / insulating layer / organic semiconductor layer / source / drain electrode top-contact, substrate / gate electrode / insulating layer / And the bottom-contact form of the semiconductor layer. Also, HMDS (1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane), octadecyltrichlorosilane (OTS), or octadecyltrichlorosilane (OTDS) may be coated between the source and drain electrodes and the organic semiconductor layer.
본 발명에 따른 다이케토피롤로피롤 중합체를 채용하는 유기반도체층은 진공 증착법, 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀캐스팅법, 스핀코팅법, 딥핑법 또는 잉크분사법을 통하여 박막으로 형성될 수 있으며, 이 때, 상기 유기반도체층의 증착은 40 ℃ 이상에서 고온 용액을 이용하여 형성될 수 있고, 그 두께는 500 Å내외가 바람직하다.The organic semiconductor layer employing the diketopyrrolopyrrole polymer according to the present invention may be formed into a thin film by a vacuum deposition method, a screen printing method, a printing method, a spin casting method, a spin coating method, a dipping method or an ink jet method, At this time, the deposition of the organic semiconductor layer can be performed using a high-temperature solution at a temperature of 40 ° C or higher, and a thickness of about 500 Å is preferable.
상기 게이트 전극 및 소스 및 드레인 전극은 전도성 물질이면 가능하나, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 인듐틴산화물(ITO)로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
The gate electrode and the source and drain electrodes may be formed of a conductive material but may be formed of a material selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), and indium tin oxide It is preferably formed of a selected material.
또한, 본 발명에 따른 유기 전자 소자가 유기 태양 전지인 경우 제작 방법은 하기와 같이 구체적으로 예시될 수 있다.In addition, when the organic electronic device according to the present invention is an organic solar cell, a manufacturing method can be specifically exemplified as follows.
태양전지는 일반적으로 유리기판/투명전극(ITO)/정공수송층/활성층(전자주게/전자받게)/전자수송층/금속전극(Al)으로 이루어진다. 구동원리는 빛이 유기기판과 ITO, 정공수송층을 통과하여 활성층에 도달하게 되면 p타입(전자주게) n타입(전자받게) 사이에서 여기자(Exciton)가 발생하게 되고 n타입의 물질을 따라 전자가 뜀(호핑)을 통해 금속전극으로 이동하게 되고 남은 정공은 정공수송층을 통해 ITO층으로 이동하게 된다. 이렇게 분리된 전자와 정공은 전류와 전압을 발생시키게 되고 전력을 생성시키게 된다. 정공수송층은 PEDOT:PSS[폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)]:[폴리(스티렌설포네이트)]로 이루어져 있으며 전자가 양극인 ITO층으로 이동하는 것을 막아주면서 정공의 수송을 원활하게 도와준다. 또한 본 발명의 활성층은 보다 바람직하게 p타입과 n타입의 계면을 넓게 하는 괴상이종접합(bulk-heterojunction)으로 이루어져 있는 것이 좋으며 이를 통해 생성되는 여기자가 쉽게 전자와 정공으로 분리될 수 있다는 장점을 가지게 된다. Solar cells generally consist of glass substrate / transparent electrode (ITO) / hole transport layer / active layer (electron acceptor / electron acceptor) / electron transport layer / metal electrode (Al) When the light reaches the active layer through the organic substrate, ITO and the hole transport layer, excitons are generated between the p-type (electrons) and the n-type (electron acceptors) (Hopping) to the metal electrode, and the remaining holes are moved to the ITO layer through the hole transport layer. The separated electrons and holes generate current and voltage and generate power. The hole transport layer is composed of PEDOT: PSS [poly (3,4-ethylenedioxythiophene)]: [poly (styrenesulfonate)] and prevents transport of electrons to the anode ITO layer, give. In addition, the active layer of the present invention preferably has a bulk-heterojunction in which the p-type and n-type interfaces are widened, and excitons generated through the bulk-heterojunction can be easily separated into electrons and holes do.
상기 기판은 유리기판 이외에도 플라스틱 기판으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이서술폰(PES) 등의 소재를 사용할 수 있다.In addition to the glass substrate, the substrate may be made of a plastic substrate such as polyethylene terephthalate (PET) or polyisophthalon (PES).
본 발명에 따른 유기반도체 화합물을 사용하는 활성층은 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀캐스팅법, 스핀코팅법, 딥핑법 또는 잉크분사법을 통하여 박막으로 형성될 수 있다.The active layer using the organic semiconductor compound according to the present invention can be formed into a thin film by a screen printing method, a printing method, a spin casting method, a spin coating method, a dipping method, or an ink jet method.
상기 금속 전극은 전도성 물질이면 가능하나, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 인듐틴산화물(ITO)로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 형성되는 것이 바람직하다.The metal electrode may be a conductive material, but may be formed of a material selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Ni, Cr, and ITO. .
또한 투명전극은 제한이 있는 것은 아니나, ITO(인듐틴옥사이드), ZnO(아연옥사이드), MnO(망간옥사이드)등이 사용될 수 있다.
There is no limitation on the transparent electrode, but ITO (indium tin oxide), ZnO (zinc oxide), MnO (manganese oxide) and the like can be used.
본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체는 전자 받개 물질 중 하나인 다이케토피롤로피롤 유도체와 전자 주개 물질인 티에노티오펜 또는 티에노셀레노펜이 교대로 중합되도록 구성되며, 전자 주개 물질인 티에노티오펜 또는 티에노셀레노펜의 도입으로 주 사슬의 공면성(coplanarity)을 증가시키고 확장된 공액 구조를 갖게 함으로서 높은 파이전자 겹침으로 인해 전자밀도를 향상시켜 분자간 상호작용을 높여주며 우수한 열적 안정성을 나타내게 된다. The diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention is constituted to alternately polymerize a diketopyrrolopyrrole derivative, which is one of electron acceptor materials, and an electron donor substance, thienothiophene or thienocelenophene, and an electron donor substance, thienothiophene Or thienocelenophene to increase the coplanarity of the main chain and to have an extended conjugated structure, thereby enhancing the electron density due to the high pi electron overlapping, thereby enhancing the intermolecular interaction and exhibiting excellent thermal stability.
또한, 본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체는 HOMO값이 낮아지는 특성, 즉 반복단위체 내에서 전자 밀도가 증가하여 우수한 전하이동도와 산화안정성을 가지게 되어 유기 박막 트랜지스터의 유기 반도체층으로 매우 유용하게 활용될 수 있다. In addition, the diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention has a low HOMO value, that is, an electron density increases in the repeating unit, so that it has excellent charge mobility and oxidation stability, and thus is extremely useful as an organic semiconductor layer of an organic thin film transistor. .
따라서 이들을 채용한 유기 박막 트랜지스터는 전하이동도 및 점멸비가 개선되며, 이러한 유기 박막 트랜지스터를 사용할 경우 우수한 효율 및 성능을 갖는 전자장치를 만드는 것이 가능하다. 이러한 유기박막트랜지스터는 진공증착이나 스핀코팅이나 프린팅 같은 용액 공정으로도 제조할 수 있어, 유기박막트랜지스터를 이용한 전자장치의 제조 비용을 절감할 수 있다.Therefore, the organic thin film transistor employing them is improved in charge mobility and flickering ratio, and it is possible to make an electronic device having excellent efficiency and performance when using such an organic thin film transistor. Such an organic thin film transistor can also be manufactured by a solution process such as vacuum deposition, spin coating or printing, thereby reducing manufacturing cost of an electronic device using an organic thin film transistor.
또한 본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체는 다른 전기특성에 영향을 주지 않으면서도 높은 용해도를 갖기 위해 다이케토피롤로피롤 유도체의 N에 치환된 치환체, 즉, 탄소수와 형태가 제한된 치환체를 도입하여 본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체를 포함하는 유기 전자 소자는 진공증착이나 스핀코팅이나 프린팅 같은 용액 공정으로도 제작이 가능하여 단순한 공정과 저렴한 비용으로 대면적 달성이 가능하다.
In addition, the diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention can be produced by introducing a substituent substituted with N of a diketopyrrolopyrrole derivative, that is, a substituent having a limited number of carbon atoms and a form, to have high solubility without affecting other electrical properties The organic electronic device including the diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention can be manufactured by a solution process such as vacuum deposition, spin coating, or printing, thereby achieving a simple process and a large area at a low cost.
도 1은 실시예 3에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT)의 용액상 및 필름상의 UV-vis 흡수 스펙트라이며,
도 2는 실시예 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TSe)의 용액상 및 필름상의 UV-vis 흡수 스펙트라이며,
도 3은 실시예 3에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT)의 전기적 특성(cyclic voltammetry) 도면이며,
도 4는 실시예 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TSe)의 전기적 특성(cyclic voltammetry) 도면이며,
도 5는 실시예 3에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT)의 열중량분석(TGA) 곡선이며,
도 6은 실시예 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TSe)의 열중량분석(TGA) 곡선이며,
도 7은 실시예 3에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT)의 시차열량분석(DSC) 곡선이며,
도 8은 실시예 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TSe)의 시차열량분석(DSC) 곡선이며,
도 9 및 도 10은 실시예 3에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT)를 이용하여 실시예 5의 방법으로 소자를 제작한 다음, 180℃ 열처리 후 소자의 특성(Transfer curve, Output curve)을 나타내는 도면이며,
도 11 및 도 12는 실시예 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TSe)를 이용하여 실시예 5의 방법으로 소자를 제작한 다음, 180℃ 열처리 후 소자의 특성(Transfer curve, Output curve)을 나타내는 도면이다.1 is a UV-vis absorption spectrum of a solution phase and a film on a diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT) synthesized in Example 3,
2 is a UV-vis absorption spectrum of a solution phase and a film of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TSe) synthesized in Example 4,
3 is a cyclic voltammetry diagram of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT) synthesized in Example 3,
4 is a cyclic voltammetry diagram of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TSe) synthesized in Example 4,
5 is a thermogravimetric analysis (TGA) curve of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT) synthesized in Example 3,
6 is a thermogravimetric analysis (TGA) curve of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TSe) synthesized in Example 4,
7 is a differential calorimetric (DSC) curve of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT) synthesized in Example 3,
8 is a differential thermal calorimetry (DSC) curve of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TSe) synthesized in Example 4,
FIGS. 9 and 10 show the device characteristics of Example 5 using the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT) synthesized in Example 3, and the characteristics of the device after 180 ° C. heat treatment (Transfer curve, Output FIG.
FIGS. 11 and 12 show the results of a device manufactured by the method of Example 5 using the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TSe) synthesized in Example 4, and the characteristics of the device after 180 ° C. heat treatment FIG.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.
The present invention can be more clearly understood by the following examples, and the following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the invention.
[[ 실시예Example 1] 2,5-비스( 1] 2,5-bis ( 트라이메틸스탄닐Trimethylstannyl )) 티에노Tieno [3,2-b]티오펜 (2,5-bis(trimethylstannyl)thieno[3,2-b]thiophene)의 제조 Preparation of 2,5-bis (trimethylstannyl) thieno [3,2-b] thiophene
잘 건조시킨 100 mL 삼구 둥근 바닥 플라스크에 2,5-다이브로모티에노[3,2-b]티오펜 (2,5-dibromothieno[3,2-b]thiophene) (1.0 g, 3.355 mmol)를 넣고 THF (30 mL)에 녹였다. 온도를 -78℃로 낮추고 n-BuLi (2.5 M in hexane, 1.61 mL, 4.026 mmol)을 천천히 적가하고, 질소 기류 하에서 1 시간동안 교반하였다. 다시 온도를 -78℃로 낮추고 염화트리메틸주석 (trimethyltin chloride) (0.96 g, 4.832 mmol)을 천천히 적가하고 상온에서 2시간동안 교반하였다. 상기 반응혼합물을 얼음물에 붓고, Et2O로 추출하고 유기층을 물로 씻어준 다음, 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전식 증발기를 사용하여 저온에서 용매를 제거하였다 메틸알콜로 재결정하여 필터로 걸러서 고체 형태로 목적화합물인 2,5-비스(트라이메틸스탄닐)티에노[3,2-b]티오펜을 1.25 g (79%)의 수득율로 얻었다.2,5-dibromothieno [3,2-b] thiophene (1.0 g, 3.355 mmol) was added to a well-dried 100 mL three- And dissolved in THF (30 mL). The temperature was lowered to -78 ° C and n- BuLi (2.5 M in hexane, 1.61 mL, 4.026 mmol) was slowly added dropwise and stirred for 1 hour under a stream of nitrogen. The temperature was again lowered to -78 ° C and trimethyltin chloride (0.96 g, 4.832 mmol) was slowly added dropwise and stirred at room temperature for 2 hours. The reaction mixture was poured into ice water and extracted with Et 2 O. The organic layer was washed with water, dried over anhydrous MgSO 4 , and the solvent was removed at low temperature using a rotary evaporator. The residue was recrystallized from methyl alcohol and filtered to obtain a solid The target compound, 2,5-bis (trimethylstannyl) thieno [3,2-b] thiophene, Was obtained with a yield of 1.25 g (79%).
1H-NMR (300 MHz, CD2Cl2): δ 7.26 (s, 2 H), 0.53-0.32 (m, 18 H); EI, MS m/z (%): 465.84 (100, M+)
1 H-NMR (300 MHz, CD 2 Cl 2): δ 7.26 (s, 2 H), 0.53-0.32 (m, 18 H); EI, MS m / z (%): 465.84 (100, M +)
[[ 실시예Example 2] 2] 셀레노페노[3,2-b]티오펜Selenopheno [3,2-b] thiophene -2,5--2,5- 다이일비스Diabis (( 트라이메틸스탄난Trimethylstannane ) (selenopheno[3,2-b]thiophene-2,5-diylbis(trimethylstannane))의 제조 ) (selenopheno [3,2-b] thiophene-2,5-diylbis (trimethylstannane)
잘 건조시킨 100 mL 삼구 둥근 바닥 플라스크에 2,5-다이브로모셀레노페노[3,2-b]티오펜 (2,5-dibromoselenopheno[3,2-b]thiophene) (1.0 g, 2.899 mmol)를 넣고 THF (30 mL)에 녹였다. 온도를 -78℃로 낮추고 n-BuLi (2.5 M in hexane, 1.39 mL, 3.479 mmol)을 천천히 적가하고, 질소 기류 하에서 1 시간동안 교반하였다. 다시 온도를 -78℃로 낮추고 염화트리메틸주석 (trimethyltin chloride) (0.75 g, 3.769 mmol)을 천천히 적가하고 상온에서 2시간동안 교반하였다. 상기 반응혼합물을 얼음물에 붓고, Et2O로 추출하고 유기층을 물로 씻어준 다음, 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전식 증발기를 사용하여 저온에서 용매를 제거하였다 메틸알콜로 재결정하여 필터로 걸러서 고체 형태로 목적화합물인 셀레노페노[3,2-b]티오펜-2,5-다이일비스(트라이메틸스탄난)을 0.82 g (55%)의 수득율로 얻었다.2,5-dibromoselenopheno [3,2-b] thiophene (1.0 g, 2.899 mmol) was added to a well-dried 100 mL three- And dissolved in THF (30 mL). The temperature was lowered to -78 ° C and n- BuLi (2.5 M in hexane, 1.39 mL, 3.479 mmol) was slowly added dropwise and stirred for 1 hour under a stream of nitrogen. The temperature was further lowered to -78 ° C and trimethyltin chloride (0.75 g, 3.769 mmol) was slowly added dropwise and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The reaction mixture was poured into ice water and extracted with Et 2 O. The organic layer was washed with water, dried over anhydrous MgSO 4 , and the solvent was removed at low temperature using a rotary evaporator. The residue was recrystallized from methyl alcohol and filtered to obtain a solid The target compound, selenopheno [3,2-b] thiophene-2,5-diylbis (trimethylstannane) 0.82 g (55%).
1H-NMR (300 MHz, CD2Cl2): δ 7.81 (s, 1 H), 7.61 (s, 1 H), 0.54-0.32 (m, 18 H); EI, MS m/z (%): 512.73 (100, M+)
1 H-NMR (300 MHz, CD 2 Cl 2 ):? 7.81 (s, 1H), 7.61 (s, 1H), 0.54-0.32 (m, 18H); EI, MS m / z (%): 512.73 (100, M < + &
[[ 실시예Example 3] 3] P29DPPP29DPP -- TT 의TT's 제조 Produce
상기 고분자인 P29DPP-TT는 스틸레(Stille) 커플링 반응을 통해 중합할 수 있다. 3,6-비스(5-브로모티오펜-2-일)-2,5-비스(7-데실노나데실)피롤로[3,4-c]피롤-1,4(2H,5H)-다이온 (3,6-bis(5-bromothiophen-2-yl)-2,5-bis(7-decylnonadecyl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione) (0.50 g 0.0004 mol)과 2,5-비스(트라이메틸스탄닐)티에노[3,2-b]티오펜 (실시예 1, 0.183 g 0.0004 mmol)을 클로로벤젠 (6 mL)에 녹이고 질소 치환을 실시하였다.그 후에 촉매로 Pd2(dba)3 (0.007 mg, 2 mol%)와 p(o-tol)3 (0.095 g, 8 mol%)을 넣고 110 ℃에서 48시간 동안 환류시켰다. 그리고 나서 말단기 반응을 종결시키기 위해서 2-브로모싸이오펜 (0.1 g)을 넣고 6시간 동안 환류시키고, 2-싸이오펜메틸틴 (0.1 g)을 넣어 6시간동안 환류시켰다. 그런 다음, 상기 반응용액을 메탄올 (300 mL)에 천천히 침전시키고 고체를 걸러냈다. 걸러낸 고체는 속실렛(sohxlet)을 통해 메탄올, 헥산, 톨루엔 및 클로로포름 순으로 정제되었다. 내려온 액체를 메탄올에 다시 침전시키고 필터를 통해 걸러낸 후 건조시켜 암녹색 고체의 표제 화합물인 P29DPP-TT를 얻었다(수득률 70%).The polymer P29DPP-TT can be polymerized through a Stille coupling reaction. 3,4-c] pyrrole-l, 4 (2H, 5H) -dione was used in place of 3,6-bis (5-bromothiophen- 3,4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione (0.50 g) was added to a solution of 5-bromothiophen- g, 0.0004 mmol) and 2,5-bis (trimethylstannyl) thieno [3,2-b] thiophene (Example 1, 0.183 g, 0.0004 mmol) were dissolved in chlorobenzene (6 mL) After that, Pd 2 (dba) 3 (0.007 mg, 2 mol%) and p (o-tol) 3 (0.095 g, 8 mol%) were added as a catalyst and refluxed at 110 ° C for 48 hours. Then, 2-bromothiophene (0.1 g) was added thereto to reflux for 6 hours, and 2-thiophenemethyltin (0.1 g) was added thereto to reflux for 6 hours. The reaction solution was then slowly precipitated in methanol (300 mL) and the solid was filtered off. The filtered solid was purified through a sohxlet in the order of methanol, hexane, toluene and chloroform. The resulting liquid was precipitated again in methanol, filtered through a filter, and dried to give P29DPP-TT (yield 70%) as a dark green solid.
얻어진 양 0.39 g; Mn = 114,230; Mw = 217,810; PDI = 1.90; 1H NMR (300 MHz, CDCl3)[ppm]: 8.93(broad, 4H), 6.92-6.73(broad, 2H), 3.85(broad, 4H), 2.12(m 2H), 1.33-1.26(m, 76H), 1.07-0.89(m, 12H).
0.39 g of the obtained amount; Mn = 114,230; Mw = 217,810; PDI = 1.90; 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) [ppm]: 8.93 (broad, 4H), 6.92-6.73 (broad, 2H), 3.85 (broad, 4H), 2.12 ), 1.07-0.89 (m, 12H).
[[ 실시예Example 4] 4] P29DPPP29DPP -- TSe 의TSe 제조 Produce
상기 고분자인 P29DPP-TSe는 스틸레(Stille) 커플링 반응을 통해 중합할 수 있다. 3,6-비스(5-브로모티오펜-2-일)-2,5-비스(7-데실노나데실)피롤로[3,4-c]피롤-1,4(2H,5H)-다이온 (3,6-bis(5-bromothiophen-2-yl)-2,5-bis(7-decylnonadecyl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione) (0.50 g 0.0004 mol)과 셀레노페노[3,2-b]티오펜-2,5-다이일비스(트라이메틸스탄난) (실시예 2, 0.201 g 0.0004 mmol)을 클로로벤젠 (6 mL)에 녹이고 질소 치환을 실시하였다.그 후에 촉매로 Pd2(dba)3 (0.007 mg, 2 mol%)와 p(o-tol)3 (0.095 g, 8 mol%)을 넣고 110℃에서 48시간 동안 환류시켰다. 그리고 나서 말단기 반응을 종결시키기 위해서 2-브로모싸이오펜 (0.1 g)을 넣고 6시간 동안 환류시키고, 2-싸이오펜메틸틴 (0.1 g)을 넣어 6시간동안 환류시켰다. 그런 다음, 상기 반응용액을 메탄올 (300 mL)에 천천히 침전시키고 고체를 걸러냈다. 걸러낸 고체는 속실렛(sohxlet)을 통해 메탄올, 헥산, 톨루엔 및 클로로포름 순으로 정제되었다. 내려온 액체를 메탄올에 다시 침전시키고 필터를 통해 걸러낸 후 건조시켜 암녹색 고체의 표제 화합물인 P29DPP-TSe를 얻었다(수득률 65%).The polymer P29DPP-TSe can be polymerized through a Stille coupling reaction. 3,4-c] pyrrole-l, 4 (2H, 5H) -dione was used in place of 3,6-bis (5-bromothiophen- 3,4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione (0.50 g) was added to a solution of 5-bromothiophen- (Example 2, 0.201 g 0.0004 mmol) was dissolved in chlorobenzene (6 mL), and the solution was cooled to 0 [deg.] C. Pd 2 (dba) 3 (0.007 mg, 2 mol%) and p (o-tol) 3 (0.095 g, 8 mol%) were added as a catalyst and refluxed at 110 ° C. for 48 hours . Then, 2-bromothiophene (0.1 g) was added thereto to reflux for 6 hours, and 2-thiophenemethyltin (0.1 g) was added thereto to reflux for 6 hours. The reaction solution was then slowly precipitated in methanol (300 mL) and the solid was filtered off. The filtered solid was purified through a sohxlet in the order of methanol, hexane, toluene and chloroform. The resulting liquid was precipitated again in methanol, filtered through a filter, and dried to give P29DPP-TSe (yield 65%) as a dark green solid.
얻어진 양 0.33 g; Mn = 70,160; Mw = 120,060; PDI = 1.72; 1H NMR (300 MHz, CDCl3)[ppm]: 8.94(broad, 4H), 6.98-6.85(broad, 2H), 3.79(broad, 4H), 2.15(m 2H), 1.32-1.26(m, 76H), 1.08-0.78(m, 12H).
0.33 g of the obtained amount; Mn = 70, 160; Mw = 120,060; PDI = 1.72; 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) [ppm]: 8.94 (broad, 4H), 6.98-6.85 (broad, 2H), 3.79 (broad, 4H), 2.15 ), 1.08-0.78 (m, 12H).
또한, 상기 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)의 용해도를 테스트 하기 위하여 하기의 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.In order to test the solubilities of the diketopyrrolopyrrole polymers (P29DPP-TT, P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4, the following methods were used, and the results are shown in Table 1 below.
용해도 테스트 실험 방법은 하기 표 1에 기재된 각각의 용매 1mL에 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)를 각각 0.5wt%로 넣고 상온에서부터 서서히 150℃까지 가열을 한 뒤 용해된 정도를 측정하기 위하여 주사필터 (0.45마이크로 구경)에 통과시켜 주사필터 통과 유무를 확인하였다.The solubility test was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.5 wt% of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT, P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4 was added to 1 mL of each solvent described in Table 1, And the solution was passed through a scanning filter (0.45 micro-aperture) in order to measure the degree of dissolution.
(CB)Chlorobenzene
(CB)
(DCB)Dichlorobenzene
(DCB)
(실시예 3)P29DPP-TT
(Example 3)
(실시예 4)P29DPP-TSe
(Example 4)
△ : 가열하는 동안 모두 용해되나, 상온으로 냉각시키면 고체로 석출됨
X : 가열하는 동안 모두 용해되지 않고, 상온으로 냉각시켜도 용해되지 않음O: dissolves all while heating, and remains dissolved even when cooled to room temperature
Δ: All dissolved during heating, but solidified when cooled to room temperature
X: Not all of them are dissolved during heating, and they do not dissolve even when they are cooled to room temperature
본 발명에 따른 다이케토피롤로피롤 중합체는 전자주게 모노머의 비대칭성으로 인하여 고분자 사슬 체인의 불규칙성이 증가하면서 용해도가 증가하였음을 알 수 있다.
It can be seen that the diketopyrrolopyrrole polymer according to the present invention has an increased irregularity in the polymer chain chain due to the asymmetry of the electron donor monomer.
[[ 실시예Example 5] 유기전자소자 제작 5] Manufacture of organic electronic devices
OTFT 소자는 탑-컨택(Top-contact) 방식으로 제작하였으며, 100 nm의 n-doped silicon을 게이트로 사용하였으며 SiO2를 절연체로 사용하였다. 표면처리는 piranha cleaning solution(H2SO4:2H2O2)을 사용하여 표면세척을 한 다음, Alfa사의 ODTS(octadecyltrichlorosilane)을 이용해 표면을 SAM(Self Assemble Monolayer)처리 한 후 사용하였다. 유기반도체층은 0.5 wt% chloroform solution을 spin-coater를 사용하여 2000 rpm의 속도로 1분간 코팅하였다. 유기 반도체 물질로는 상기 실시예 3 및 4에서 합성된 P29DPP-TT 및 P29DPP-TSe를 각각 사용하였다. 유기반도체층의 두께는 surface profiler (Alpha Step 500, Tencor)를 사용하여 50 nm로 확인하였다. 소스와 드레인으로 사용된 gold는 1 A/s로 50 nm의 두께로 증착하였다. 채널의 길이는 100 μm 이며 폭은 1000 μm이다. OTFT의 특성의 측정은 Keithley 4800을 사용하였다.
The OTFT device was fabricated by top-contact method and 100 nm n-doped silicon gate was used and SiO 2 was used as an insulator. Surface treatment was performed by surface cleaning using piranha cleaning solution (H 2 SO 4 : 2H 2 O 2 ) and then treating the surface with SAM (Self Assemble Monolayer) using Alfa's ODTS (octadecyltrichlorosilane). The organic semiconductor layer was coated with a 0.5 wt% chloroform solution at a rate of 2000 rpm for 1 minute using a spin-coater. As the organic semiconductor material, P29DPP-TT and P29DPP-TSe synthesized in Examples 3 and 4 were used, respectively. The thickness of the organic semiconductor layer was confirmed to be 50 nm using a surface profiler (
제작된 유기박막트랜지스터의 전하이동도는 하기 포화영역(saturation region) 전류식으로부터 (ISD)1/2 과 VG를 변수로 한 그래프를 얻고 그 기울기로부터 구하였다. The charge mobility of the fabricated organic thin film transistor was obtained from the saturation region current equation and the slope was obtained by plotting (I SD ) 1/2 and V G as variables.
상기 식에서, ISD는 소스-드레인 전류이고, μ 또는 μFET는 전하이동도이며, C0는 산화막 정전용량이고, W는 채널 폭이며, L은 채널 길이이고, VG는 게이트 전압이며, VT는 문턱전압이다. 또한 차단 누설전류(Ioff)는 오프 상태일 때 흐르는 전류로서, 전류비에서 오프 상태에서 최소전류로 구하였다.
Wherein, I SD is the source-and-drain current, and Fig μ or μ FET is charge mobility, and C 0 is oxide capacitance, W is the channel width, L is channel length, V G is the gate voltage, V T is the threshold voltage. In addition, the blocking leakage current (I off ) is a current flowing when the off state is obtained, and a minimum current is obtained from the off state at the current ratio.
상기 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)의 광 흡수영역은 용액상태와 필름상태에서 측정하여 결과를 도 1 및 도 2에 도시하였다. 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)의 전기화학적 특성을 분석하기 위해서 Bu4NClO4(0.1 몰농도)의 용매 하에서 50 mV/s의 조건에서 싸이클로 볼타메트리(cyclic voltammetry)를 이용하여 측정한 결과를 도 3 및 도 4에 도시하였으며, 측정 시 카본 전극을 사용하여 코팅을 통해 전압을 인가하였다. The light absorption regions of the diketopyrrolopyrrole polymers (P29DPP-TT and P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4 were measured in a solution state and a film state, and the results are shown in FIGS. In order to analyze the electrochemical characteristics of the diketopyrrolopyrrole polymers (P29DPP-TT, P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4, the reaction was carried out in a solvent of Bu 4 NClO 4 (0.1 molar concentration) at 50 mV / s The results of the measurement using a cyclic voltammetry are shown in FIGS. 3 and 4, and a voltage was applied through a coating using a carbon electrode during the measurement.
하기 표 2에 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)의 광학적 및 전기화학적 성질을 기재하였다. 여기서 HOMO값은 도 3 및 도 4에서 측정한 결과값을 이용하여 계산한 값이다. 또한 밴드갭은 필름상태에서 UV흡수파장에서 구하였다.The optical and electrochemical properties of the diketopyrrolopyrrole polymers (P29DPP-TT, P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4 are shown in Table 2 below. Here, the HOMO value is a value calculated using the results measured in FIGS. 3 and 4. FIG. The bandgap was also obtained at the UV absorption wavelength in the film state.
(nm)UV-S (max)
(nm)
(nm)UV-F (max)
(nm)
(nm)UV-ann (max)
(nm)
(nm)UV-edge
(nm)
(optical)
(eV)Band gap
(optical)
(eV)
(optical)
(eV)LUMO
(optical)
(eV)
(electrochemical)
(eV)HOMO
(electrochemical)
(eV)
(실시예 3)P29DPP-TT
(Example 3)
458797
458
720(s)
457801
720 (s)
457
(실시예 4)P29DPP-TSe
(Example 4)
752818
752
752821
752
상기 표 2에서 보이는 바와 같이 본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체는 낮은 HOMO준위 값을 가져 높은 산화안정성을 가지며, 전자 주개-전자받개 (Donor-Acceptor) 교대 중합으로 확장된 공액구조와 전자주개의 퓨즈아로마틱으로 인해 공면성을 증가시키며, 혹장된 공액구조를 갖게 함으로 인하여 낮은 밴드갭을 가져 이를 함유하는 유기 전자 소자의 전하이동도가 높다.As shown in Table 2, the diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention has a low HOMO level value and has a high oxidation stability, and has a conjugated structure extended by an electron donor-acceptor alternation polymerization and an electron conjugated structure Due to the fuse aroma, it increases the coplanarity, and because it has a pristine conjugate structure, it has a low band gap and the charge mobility of the organic electronic device containing it is high.
도 5 및 도 6에서는 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)의 분해온도를 TGA를 이용하여 측정한 결과를 도시한 것으로, 모두 열적안정성이 우수하다고 할 수 있다(P29DPP-TT 의 Td는 433 ℃; P29DPP-TSe 의 Td는 439 ℃).In FIGS. 5 and 6, the decomposition temperatures of the diketopyrrolopyrrole polymers (P29DPP-TT and P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4 were measured using TGA. All of them showed excellent thermal stability there can be said that (the P29DPP-TT T d is 433 ℃; P29DPP-TSe of T d is 439 ℃).
도 7 및 도 8에서는 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)에 대한 열적 안정성을 측정하기 위해 DSC를 이용하여 측정한 결과를 도시한 것이다(P29DPP-TT 의 Tm는 267 ℃; P29DPP-TSe 의 Tm는 242 ℃).7 and 8 show the results of measurement using DSC to measure the thermal stability of the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT, P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4 (P29DPP of -TT T m is 267 ℃; P29DPP-TSe the T m is 242 ℃).
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 합성된 유기 반도체 화합물은 열적안정성이 우수하며 풀림(annealing)을 하였을 때 전하이동도가 증가함을 알 수 있어 우수한 유기 전자 소자 재료임을 알 수 있다. As shown in FIGS. 5 to 8, it can be seen that the organic semiconductor compound synthesized in the present invention has excellent thermal stability and shows an increase in charge mobility when annealed, which is an excellent organic electronic device material have.
도 9 및 도 10은 실시예 3에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT)를 이용하여 실시예 5의 방법으로 소자를 제작한 다음, 180℃ 열처리 후 소자의 transfer curve 및 out-put curve를 나타내는 도면으로, 고분자 재료의 유기 전자 소자 특성을 나타내는 도면이다.FIGS. 9 and 10 are schematic diagrams of a device manufactured by the method of Example 5 using the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TT) synthesized in Example 3, followed by transfer curve and out-put curve showing the organic electronic device characteristics of a polymeric material.
도 11 및 도 12는 실시예 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TSe)를 이용하여 실시예 5의 방법으로 소자를 제작한 다음, 180℃ 열처리 후 소자의 transfer curve 및 out-put curve를 나타내는 도면으로, 고분자 재료의 유기 전자 소자 특성을 나타내는 도면이다.FIGS. 11 and 12 are graphs showing the device transfer curve and out-put of the device after heat treatment at 180 ° C. after the device was manufactured by the method of Example 5 using the diketopyrrolopyrrole polymer (P29DPP-TSe) synthesized in Example 4. FIG. curve showing the organic electronic device characteristics of a polymeric material.
도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 합성된 유기 반도체 화합물은 180℃에서 풀림(annealing)을 하였을 때 전하이동도가 최대로 증가함을 알 수 있다. 이 결과로 180℃의 고온에서 잘 견디는 우수한 열적안정성을 가지는 재료임을 알 수 있다.As shown in FIGS. 9 to 12, it can be seen that the charge transport mobility is maximally increased when the organic semiconductor compound synthesized in the present invention is annealed at 180 ° C. As a result, it can be seen that the material is excellent in thermal stability at a high temperature of 180 ° C.
하기 표 3에 실시예 3 및 4에서 합성된 다이케토피롤로피롤 중합체(P29DPP-TT, P29DPP-TSe)를 이용하여 실시예 5에서 제작된 소자의 특성을 기재하였다. The properties of the device fabricated in Example 5 were described in Table 3 below using the diketopyrrolopyrrole polymers (P29DPP-TT, P29DPP-TSe) synthesized in Examples 3 and 4.
P29DPP-TT를 적용한 소자는 160 내지 200℃의 고온에서 풀림(annealing) 하였을 때 우수한 전하이동도 및 점멸비를 나타내었다. P29DPP-TSe를 적용한 소자는 180 내지 200℃의 고온에서 풀림(annealing) 하였을 때 우수한 전하이동도 및 점멸비를 나타내었다. 특히, P29DPP-TT를 적용한 소자는 풀림(annealing)의 온도가 180℃인 경우 풀림 전에 비해 약 4배 정도 전하이동도가 가장 높았고, P29DPP-TSe를 적용한 소자 역시 180℃의 풀림(annealing) 온도에서 가장 우수한 전하이동도를 보였다.The device using P29DPP-TT exhibited excellent charge mobility and flicker rate when annealed at a high temperature of 160 to 200 ° C. The device using P29DPP-TSe exhibited excellent charge mobility and flicker ratio when annealed at a high temperature of 180 to 200 ° C. In particular, the device using P29DPP-TT showed the highest charge mobility about four times higher than annealing temperature at annealing temperature of 180 ° C, and the device using P29DPP-Tt also had annealing temperature of 180 ° C Showed the best charge mobility.
(cm2/(V s))Mobility
(cm 2 / (V s))
on/off 비율Flashing Ratio
on / off ratio
(실시예 3)P29DPP-TT
(Example 3)
(실시예 4)P29DPP-TSe
(Example 4)
상기 표 3에서 보이는 바와 같이 실시예 5의 방법으로 제작하고 180℃ 열처리하여 제조된 유기 전자 소자는 본 발명의 다이케토피롤로피롤 중합체를 함유하여 높은 전하이동도를 가지며, 안정적인 점멸비를 가진다.As shown in Table 3, the organic electronic device manufactured by the method of Example 5 and heat-treated at 180 ° C contains the diketopyrrolopyrrole polymer of the present invention, has a high charge mobility, and has a stable blink rate.
Claims (7)
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 (C1-C50)알킬기이며, 상기 R1 및 R2의 알킬은 각각 (C1-C30)알킬, (C2-C30)알케닐, (C2-C30)알키닐, (C1-C30)알콕시, 아미노, 하이드록시, 할로겐, 시아노, 나이트로, 트리플루오로메틸 및 트리(C1-C30)알킬실릴로 선택되는 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있으며;
X는 S 또는 Se 이고; 및
n은 1 내지 1000의 정수이다.
A diketopyrrolopyrrole polymer represented by the following formula (1): < EMI ID =
[Chemical Formula 1]
In Formula 1,
R 1 and R 2 are independently a hydrogen or (C1-C50) alkyl group, the alkyl of R 1 and R 2 are (C1-C30) alkyl, (C2-C30) alkenyl, respectively, (C2-C30) alkynyl Which may be further substituted with one or more substituents selected from halogen, (C1-C30) alkoxy, amino, hydroxy, halogen, cyano, nitro, trifluoromethyl and tri (C1-C30) alkylsilyl;
X is S or Se; And
n is an integer of 1 to 1000;
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 이고, a는 5 내지 10의 정수이고, R11 및 R12은 각각 독립적으로 (C10-C30)알킬인 다이케토피롤로피롤 중합체.
The method according to claim 1,
R 1 and R 2 are each independently , A is an integer from 5 to 10, and R 11 and R 12 are each independently (C 10 -C 30) alkyl.
하기 화합물에서 선택되는 것인 다이케토피롤로피롤 중합체:
상기 n은 1 내지 1000의 정수이다.
3. The method of claim 2,
A diketopyrrolopyrrole polymer which is selected from the following compounds:
And n is an integer of 1 to 1000.
An organic electronic device comprising a diketopyrrolopyrrole polymer according to any one of claims 1 to 3.
상기 유기 전자 소자는 유기발광소자로서, 제1 전극, 1층 이상의 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층된 형태로 포함하는 구조를 갖는 것인 유기 전자 소자.
5. The method of claim 4,
Wherein the organic electronic device is an organic light emitting device having a structure in which a first electrode, at least one organic material layer, and a second electrode are sequentially stacked.
상기 유기 전자 소자는 유기 박막 트랜지스터로서, 기판, 게이트, 게이트 절연층, 1층 이상의 유기 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 구조를 갖는 것인 유기 전자 소자.
5. The method of claim 4,
Wherein the organic electronic device is an organic thin film transistor having a structure including a substrate, a gate, a gate insulating layer, at least one organic semiconductor layer, and a source electrode and a drain electrode.
상기 유기 전자 소자는 유기태양전지로서, 기판, 투명전극, 정공수송층, 활성층, 전자수송층 및 금속전극을 순차적으로 적층된 형태로 포함하는 구조를 갖는 것인 유기 전자 소자.5. The method of claim 4,
Wherein the organic electronic device is an organic solar cell and has a structure including a substrate, a transparent electrode, a hole transporting layer, an active layer, an electron transporting layer, and a metal electrode sequentially laminated.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20210073475A (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-18 | 경상국립대학교산학협력단 | Novel polymer and organic electronic device containing the same |
KR20230172274A (en) * | 2022-06-15 | 2023-12-22 | 한국과학기술연구원 | Chiral conjugated polymer, method for manufacturing the same and semiconductor device comprising the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090024832A (en) | 2006-06-30 | 2009-03-09 | 시바 홀딩 인크 | A diketopyrrolopyrrole polymer as an organic semiconductor |
KR20110091711A (en) | 2008-10-31 | 2011-08-12 | 바스프 에스이 | Diketopyrrolopyrrole Polymers for Use in Organic Field Effect Transistors |
KR20130069445A (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-26 | 경상대학교산학협력단 | Novel diketopyrrolopyrrole polymers and organic electronic device using the same |
KR20140132220A (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-17 | 경상대학교산학협력단 | Diketopyrrolopyrrole polymer and organic electronic device using the same |
-
2014
- 2014-03-25 KR KR1020140034529A patent/KR102143429B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090024832A (en) | 2006-06-30 | 2009-03-09 | 시바 홀딩 인크 | A diketopyrrolopyrrole polymer as an organic semiconductor |
KR20110091711A (en) | 2008-10-31 | 2011-08-12 | 바스프 에스이 | Diketopyrrolopyrrole Polymers for Use in Organic Field Effect Transistors |
KR20130069445A (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-26 | 경상대학교산학협력단 | Novel diketopyrrolopyrrole polymers and organic electronic device using the same |
KR20130069446A (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-26 | 경상대학교산학협력단 | Novel diketopyrrolopyrrole polymers and organic electronic device using the same |
KR20140132220A (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-17 | 경상대학교산학협력단 | Diketopyrrolopyrrole polymer and organic electronic device using the same |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
J. Lee et al.. Importance of Solubilizing Group --(중략)-- Ambipolar field-effect Transistors. Chemistry Materials. American Chemical Society. 2012, Vol. 24, pp. 1316-1323* * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210073475A (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-18 | 경상국립대학교산학협력단 | Novel polymer and organic electronic device containing the same |
KR20230172274A (en) * | 2022-06-15 | 2023-12-22 | 한국과학기술연구원 | Chiral conjugated polymer, method for manufacturing the same and semiconductor device comprising the same |
Also Published As
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