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유기절연체 형성용 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2016-05-10 (화) 09:27 조회 : 1691

본 발명은 신규 고분자 화합물, 이를 포함하는 유기절연체 형성용 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터에 관한 것으로 구체적으로 상기 고분자 화합물은 내화학성 특히 염기에 대한 내화학성, 절연특성 및 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 용액공정을 통해 절연체 형성이 가능하므로 공정단순화 및 비용절감 측면에서 유리한 효과가 있으므로, 유기절연체 형성용 조성물 또는 박막 트랜지스터에 유용하게 사용할 수 있다.

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기술분야


본 발명은 내화학성 특히 염기에 대한 내화학성, 절연특성 및 내열성이 우수한 신규 폴리벤즈옥사졸 화합물, 이를 포함하는 유기절연체 형성용 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터에 관한 것이다.


배경기술


디스플레이 산업이 급속히 발전하면서, 핵심 기술인 박막 트랜지스터 제작의 연구가 많이 이루어지고 있다. 박막 트랜지스터는 절연성 기판 위에 반도체 박막을 입혀 만든 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)로 정의할 수 있다. 특히 금속산화물 박막 트랜지스터의 경우
고성능 및 좋은 공정성으로 차세대 디스플레이 백플레인 소재로 각광받고 있다.
산화물 박막 트랜지스터를 형성하는 방법에는 크게 진공 장비를 이용한 증착 방법과 용액 공정을 이용한 방법으로 나눌 수 있다.
진공 장비로 형성된 박막은 전기적 특성이 좋고 낮은 온도에서 제작할 수 있다는 장점이 있으나 진공 장비의 가격이 비싸고 수율이 좋지 않다는 단점이 있다.
용액 공정을 이용한 증착 방법은 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅 등 여러 방법을 구현할 수 있다.
이런 용액 공정 방식은 진공 증착 방식에 비해 전기적 특성이 다소 떨어지지만 경제적으로 저렴하게 구현이 가능하고, 공정단계를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
박막 트랜지스터의 절연체는 반도체와 계면을 형성하게 되므로 절연체의 계면 특성에 따라 반도체의 결정성, 형태 등이 좌우되기 때문에 최종 박막 트랜지스터의 소자 특성에 핵심적인 부분이다.
종래의 유기물을 이용한 절연체 중에서 폴리이미드는 불용 및 불융의 초고내열성 수지로서 뛰어난 내열산화성, 높은 사용 가능 온도, 뛰어난 전기화학적·기계적 특성, 내방사선성 및 우수한 저온 공정 특성, 우수한 내약품성 등의 특성이 있으나 반면에 높은 극성기 밀도로 인해 표면장력이 높으며, 박막 트랜지스터용 절연체로 적용하기에는 낮은 유전 상수 등을 가지며, 이미드화 반응을 위한 공정온도가 높고 광경화에 의한 패턴의 형성이 용이하지 않은 단점이 있다.
특허문헌 1에는 폴리이미드를 포함하는 유기절연체 형성용 조성물 및 이를 이용한 유기절연체 및 유기박막 트랜지스터가 개시되어 있다.
그러나 폴리이미드를 절연체로 사용할 경우 염기성 용액이 주류인 용액공정용 금속산화물 반도체에 대응해서는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
종래, 특허문헌 2에는 a) 폴리이미드 고분자를 제공 또는 합성하는 단계; b) 폴리이미드 고분자로부터 폴리이미드 막을 제작하는 단계; c) 폴리이미드 막을 폴리벤즈옥사졸 또는 폴리벤조티아졸 막으로 전환시키는 단계; 및 d) 폴리벤즈옥사졸 또는 폴리벤조티아졸 막을 가교 처리에 노출시키는 제2 전환 단계를 포함하는 가교된 폴리벤즈옥사졸 및 폴리벤조티아졸 고분자 막의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 살펴본 바와 같이, 아직까지 본 발명의 고분자 화합물 및 이를 포함하는 유기절연체 형성용 조성물에 관한 발명은 보고된 바 없다.
박막 트랜지스터의 우수한 특성을 얻기 위해서는 절연특성이 우수한 유기절연체의 개발이 필수적이며, 유기절연체는 박막 트랜지스터를 이용한 실제 어레이 소자 제작을 위해서 패터닝 되어야 할 필요가 있으므로 프린팅 공정 등을 통하여 패터닝된 유기절연막을 형성할 수 있도록 용액공정이 용이해야 한다. 특히 용액공정용 금속 산화물 반도체의 경우, 염기성 용액이 주류이고 높은 공정 온도를 요구하므로(300 - 400 ℃) 염기에 대한 우수한 내화학성 및 고내열성을 가진 유기절연체의 개발이 필요하다.
이에, 본 발명자들은 내화학성 및 절연특성이 우수한 고분자 화합물에 대한 관심을 가지고 유기절연체 형성용 조성물 개발에 연구를 진행하던 중, 특정 구조의 고분자 화합물이 우수한 내화학성, 절연특성 및 내열성의 효과가 있음을 알아내고, 상기 고분자 화합물을 유기반도체뿐만 아니라 용액공정용 금속산화물 반도체에 대응하는 유기절연체 형성용 조성물로도 사용할 수 있음을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.


문제점


본 발명은 우수한 내화학성 특히 염기에 대한 내화학성, 절연특성 및 내열성을 갖는 고분자 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 화합물을 포함하는 유기절연체 형성용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 상기 고분자 화합물을 이용하는 박막 트랜지스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.


해결과제


상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 고분자 화합물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 고분자 화합물을 포함하는 유기절연체 형성용 조성물을 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 고분자 화합물을 이용하는 박막 트랜지스터를 제공한다.


효과


본 발명의 신규 고분자 화합물은 내화학성 특히 염기에 대한 내화학성, 절연특성 및 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 용액공정을 통해 절연체 형성이 가능하므로 공정단순화 및 비용절감 측면에서 유리한 효과가 있으므로, 유기절연체 형성용 조성물 또는 박막 트랜지스터에 유용하게 사용할 수 있다.


본고는 한국화학연구원 가재원, 이미혜, 김희선, 서민혜, 장광석, 김진수의 발표자료를 요약한 것이다.


hi
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