새로운 유기반도체 재료의 특성 연구와 디스플레이용 투습 방지층 연구 = Study on the characteristics of novel organic semiconducting materials and moisture barrier layer for display

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Part 1. Structure Effects on Organic Thin-Film Transistor Properties of Dinaphthyl Substituted Pentacene Derivatives
펜타센은 유기박막 트랜지스터 (Organic Thin-Film Transistor ; OTFT)에서 높은 전하 이동도 때문에 유기반도체 층에 널리 연구되어 왔다.
본 연구에서는, 펜타센과 펜타센 유도체인 6,13-Di-naphthalen-1-yl-penta-
cene (1-DNP) 과 6,13-Di-naphthalen-2-yl-pentacene (2-DNP)를 이용하여 유기 정전기 유도 트랜지스터 (Organic Static Induction Transistors ;SITs) 를 제작하였다.
1-DNP과 2-DNP는 펜타센에 나프틸기를 도입했다는 것에서는 유사하지만 펜타센의 6번과 13번 위치와 1번 또는 2번 자리의 나프틸기를 연결하여 공간적 배열을 달리하였다. 우리는 세로형 타입의 SITs 소자로 static character-
istics를 확인하였다.
SITs 소자에서 펜타센의 on/off ratio는 14.56 값을 갖고, 1-DNP와 2-DNP는 각각 36.58과 6.61의 on/off ratio 값을 보여주었다.
6번과 13번 자리에 치환된 펜타센 유도체의 전하 이동 특성을 공간적인 분자 구조로 설명하였다.
Part 2. Synthesis and Electroluminescent of Novel Pyrazine Moiety with Blue Emitting Material.
Pyrazine 헤테로고리를 기본구조로 갖는 합성은 1956년 Ebel에 의해 최초 보고가 있었지만, 지금까지 관련 유도체 합성 발표는 없었다. 이를 바탕으로 새 로운 형태의 청색 발광 물질인 6,6,12,12-tetraethyl-2,8-(10-Phenyl-9-anthra-
cyl)-6,12-Dihydrodiindeno(1,2-b;1,2-e)pyrazine (PA-EPY)를 총 여덟단계를 거쳐 합성하였다.
열안정성을 확인하기 위한 DSC 실험에서는 112℃의 Tg 값을 보여 청색용 상업화 재료인 DPVBi보다 상대적으로 우수한 열 안정성을 관찰할 수 있었다.
광학적 특성을 확인하기 위해 측정한 UV Absorbance와 PL Intensity는 각각 385nm, 400nm과 450nm에서 최대값을 보였다. 이는 Violet영역에서 발광을 하는 것을 확인함으로써 박막 형태로 제조시 Blue 발광 OLED 재료로서의 높은 가능성을 보여주었다.
ITO/2-TNATA(60nm)/NPB(15nm)/PA-EPY(30nm)/Alq3(30nm)/LiF(1nm)/Al(200nm) 소자 구조에서 EL 최대값이 466nm을 나타냈으며, 7.8V에서 4.11cd/A의 높은 효율을 관찰할 수 있었다. 청색 상업화 물질인 DPVBi가 8.6V에서 3.59cd/A를 나타내는 것에 비해 더 낮은 구동전압과 높은 효율을 가지는 물질임을 확인하였다.
Part 3. Development of Barrier Layer for Flexible Display
디스플레이의 작동 수명을 길게 하기 위한 노력이 계속되고 있다. 특히 플렉서블 디스플레이를 구현하는데 있어서는 수분이나 산소의 흡수를 차단하는 물질의 연구가 활발하게 진행 중에 있는데, 현재 LCD에서 요구하고 있는 수분의 차단 정도는 10^(-2)g/m^(2)day이며 OLED에서 요구하고 있는 수치는 10^(-6)g/m^(2)day 이다. LCD에 적용가능한 발수제 필름을 에폭시 수지를 moiety로 하여 합성한 후, 그 특성을 수증기 투과 장치인 Mocon을 이용하여 평가하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Pentacene moiety has been widely studied in Organic Thin-Film Transistor (OTFT) device as a channel layer because of high carrier mobility.
In this study, we have fabricated lateral and vertical type Organic Static Induction Transistors (SITs) device using pentacene, 6,13-Di-naphthalen-1-
yl-pentacene (1-DNP), and 6,13-Di-naphthalen-2-yl-pentacene (2-DNP). 1-DNP and 2-DNP have same naphtyl group with pentacene, but different linked position and spatial arrangement. We have checked the static characteristics of materials in vertical type SITs and output and transfer characteristics of materials in lateral type OTFT device.
We found that pentacene has an on/off ratio of 14.56, 1-DNP and 2-DNP shows an on/off ratio of 36.58 and 6.61 in SITs, respectively. We will introduce the carrier mobility property of 6,13-substituted pentacene derivatives with different spatial molecular structure.
We synthesized 6,6,12,12-tetraethyl-2,8-(10-Phenyl-9-anthracyl)-6,12-Di-
hydrodiindeno(1,2-b;1,2-e)pyrazine (PA-EPY) in a new form with a new core structure using blue emitting material in OLEDs.
Thermal properties were examined through TGA/DSC experiments and we found that Tg of PA-EPY was 112.2℃. It was examined that all of the synthesized materials had better relative thermal stability than a commercial material for blue DPVBi.
The synthesize material was fabricated into the following device structure on EML layer in OLED device: ITO/2-TNATA(60nm)/NPB(15nm)/PA-EPY or DPVBi(30nm)/Alq3(30nm)/LiF(1nm)/Al(200nm). PA-EPY exhibited high current efficiency 4.11cd/A at 7.8V. It showed that PA-EPY was lower turn-on voltage and higher efficiency than DPVBi.
It has been studied for having in a long lifetime in Display. Especially, material researches for blocking permeant H2O and O2 were actively advanced in embodying flexible display. Water vapor transmission rate (WVTR) in required LCD and OLED can be maintained at a level 10-2g/m2day and 10-6g/m2day, respectively. We synthesized barrier film in base of epoxy resin suitable in LCD`s level and WVTR permeation were carried out on 7cm2 sample area, at 35℃ using Mocon.

목차 (Table of Contents)

• 초록 = 1
• Part 1. Structure Effects on Organic Thin-Film Transistor Properties of Dinaphthyl Substituted Pentacene Derivatives = 4
• I. 서론 = 5
• II. 실험 = 13
• 1. 시약 및 기기 = 13
• 2. 합성 = 14
• 2-1. 6,13-Dinaphthalene-1-ly-pentacene (1-DNP, Ⅱ) 합성 = 14
• 2-2. 6,13-Dinaphthalene-2-ly-pentacene (2-DNP, Ⅲ) 합성 = 16
• 3. 소자제작 = 18
• III. 결과 및 고찰 = 19
• 1. 합성 및 기본특성 = 19
• 2. UV-Visible 특성 = 20
• 3. TFT 특성 = 21
• IV. 결론 = 22
• V. 참고문헌 = 23
• VI. Figure = 25
• Part 2. Synthesis and Electroluminescent of Novel Pyrazine Moiety with Blue Emitting Material. = 44
• I. 서론 = 45
• II. 실험 = 54
• 1. 시약 및 기기 = 54
• 2. 합성 = 55
• 3. 소자제작 = 61
• III. 결과 및 고찰 = 62
• 1. 합성 및 기본특성 = 62
• 2. 열적 특성 및 광학적 특성 = 63
• 3. 전기화학적 특성 = 64
• 4. 전기발광적 특성 = 65
• IV. 결론 = 66
• V. 참고문헌 = 67
• VI. Figure = 70
• Part 3. Development of Barrier Layer for Flexible Display = 83
• I. 서론 = 84
• II. 실험 = 89
• 1. 시약 및 기기 = 89
• 2. 합성 = 89
• 2-1. Diglycidyl ether of Bisphenol A (DGEBA, C-(1)) 합성 = 91
• 2-2. 합성한 에폭시 수지의 경화 = 92
• 2-3. 기판조건 및 코팅속도 실험 = 93
• III. 결과 및 고찰 = 95
• 1. 합성 및 기본특성 = 95
• 2. WVTR 특성 = 96
• 3. 기판조건 및 코팅속도실험 = 97
• IV. 결론 = 100
• V. 참고문헌 = 101
• VI. Figure = 103
• 영문 논문제출서 = 121
• ABSTRACT = 123