KR100747053B1

KR100747053B1 - 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물 및 이를이용한 고분자 전계발광소자

Info

Publication number: KR100747053B1
Application number: KR1020060130867A
Authority: KR
Inventors: 한윤수; 권영환; 김대환; 김기수; 최병대; 김호영
Original assignee: (재)대구경북과학기술연구원
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-08-07

Abstract

본 발명은 고분자 화합물 및 이를 이용한 고분자 전계발광소자에 관한 것으로, 상기 고분자 화합물은 반복단위로서 정공수송특성이 우수한 2차 또는 3차 아민기와 전자수송특성이 우수한 옥사졸기를 동시에 갖기 때문에, 정공 및 전자수송특성이 우수하며, 이러한 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물을 유기전계발광소자에 적용하면, 고휘도, 색재현 범위가 우수한 풀칼라 디스플레이의 구현이 가능할 뿐만 아니라, 대화면의 OLED TV 구현에도 기여할 수 있다.

아민기, 옥사졸기, 전계발광소자, 카바졸기, 고분자 화합물, 정공수송특성, 전자수송특성, 호스트, 도펀트

Description

아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물 및 이를 이용한 고분자 전계발광소자{Polymeric Compounds Containing amine and Oxazole Group, and Polymer Light Emitting Diode Employing the Same}

도 1은 유기발광소자(organic light emitting diode: OLED)의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물을 이용한 고분자 전계발광소자의 구체적인 구현방법을 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물을 합성하기 위한 중간 물질인 2,5-비스(4-브로모메틸렌페닐)-1,3,4-옥사디아졸[2,5-Bis(4-bromomethylenephenyl)-1,3,4-oxadiazole]의 ¹³C-NMR 스펙트럼이다.

도 4는 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물을 합성하기 위한 중간 물질인 Ｎ-(4-아미노페닐)-카바졸[Ｎ-(4-Aminophenyl)-carbazole]의 ¹³C-NMR 스펙트럼이다.

도 5는 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물의 일례인 폴리(2,5-비스(4-메틸렌페닐)-1,3,4-옥사디아졸-앨트-Ｎ- (4-아미노페닐)-카바졸)[poly(2,5-bis(4-methylenephenyl)-1,3,4-oxadiazole-alt-Ｎ-(4- aminophenyl)-carbazole)]의 흡수 및 청색발광 스펙트럼이다.

도 6은 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물을 합성하기 위한 중간 물질인 2,5-비스(4-브로모페닐)-1,3,4-옥사디아졸[2,5-Bis(4-bromophenyl)-1,3,4-oxadiazole]의 ¹³C-NMR 스펙트럼이다.

도 7은 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물의 일례인 폴리(2,5-비스(4-페닐)-1,3,4-옥사디아졸-앨트-(4-아미노페닐)-카바졸)[poly(2,5-bis(4-phenyl)-1,3,4-oxadiazole-alt-(4-aminophenyl)-carbazole)]의 청색발광 스펙트럼이다.

도 8은 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물의 일례인 폴리(2,5-비스(4-페닐)-1,3,4-옥사디아졸-앨트-아닐린[poly(2,5-bis(4-phenyl)-1,3,4-oxadiazole-alt-aniline]의 흡수 및 청색발광 스펙트럼이다.

도 9는 본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물의 일례인 폴리(2,5-비스(4-페닐)-1,3,4-옥사디아졸-앨트-아닐린[poly(2,5-bis(4-phenyl)-1,3,4-oxadiazole-alt-aniline]을 녹색 도펀트에 대한 호스트 재료로 사용하여 얻어진 이원화합물의 녹색발광 스펙트럼이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11: 음극 2: 전자주입층

3: 전자수송층 4: 발광층

5: 정공수송층 6: 정공주입층

7, 14: 양극 8: 적색발광층

9: 녹색발광층 10: 청색발광층

12: 유기 뱅크 13: 무기 뱅크

15: 정공주입/수송층

본 발명은 고분자 화합물 및 이를 이용한 고분자 전계발광소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 반복단위로서 정공수송특성이 우수한 2차 또는 3차 아민기와 전자수송특성이 우수한 옥사졸기를 동시에 갖기 때문에 정공 및 전자수송특성이 우수한, 고분자 화합물 및 이를 이용한 고분자 전계발광소자에 관한 것이다.

2000년까지 주류를 형성하고 있던 것은 브라운관 디스플레이(CRT)였으나, 경량화, 저소비전력화, 휴대화, 평면화의 요구에 따라 평판 디스플레이에 대한 관심이 높아지면서 LCD(Liquid Crystal display)로의 대체가 급속히 이루어지는 한편, 현재는 차세대 평판 디스플레이로서 유기발광소자(organic light emitting diode: OLED)가 주목을 받고 있다. OLED는 유기물(고분자 또는 저분자) 박막에 전압을 가하면 유기물질 스스로 발광을 하여, 다양한 색상의 문자나 영상을 구현할 수 있는 디스플레이로서, LCD에 비하여 자체발광형, 초박형(LCD의 1/3), 빠른 응답속도(LCD의 1000배), 낮은 소비전력(LCD의 1/2), 고선명도 및 유연성의 특징을 나타내므로 휴대폰, PDA등의 소형 모바일 디스플레이로서 각광을 받고 있다.또한 향후에는 노 트북 PC, 벽걸이 TV를 비롯하여 2010년 이후에는 종이처럼 간편하고 더 선명한 두루마리 TV의 디스플레이로 발전할 것으로 예상하고 있다.

OLED는 정공과 전자의 재결합에 의해 가시광을 방출하는 원리로서 음극과 양극 사이에 다수의 유기층이 적층된 형태를 취하고 있다. 일반적으로 OLED 소자제작을 위한 기판은 유리를 사용하지만 경우에 따라서는 구부림이 가능한 플라스틱이나 필름 종류를 적용하기도 한다. 기판상의 양극전극은 진공 증착이나 스퍼터링에 의해 형성된 산화인듐주석(Indium-Tin-Oxide: ITO)를 주로 사용하고 유기층은 저분자 화합물의 경우는 진공 증착, 고분자 화합물의 경우는 스핀 코팅, 또는 잉크젯 프린팅 방식 등을 이용하여 박막을 형성한다. 음극은 일함수(work function)가 작은 마그네슘 또는 리튬 등이 요구되나 대기 중 수분 및 산소와의 안정성을 고려하여 알루미늄을 주로 이용하고 있다.

저분자 유기물을 이용한 OLED의 구조를 간단히 살펴보면 반도체 특성을 갖는 유기물이 박막의 형태로 음극(cathode)과 양극(anode) 사이에 존재하는 샌드위치 구조를 취하고 있으며, 두 전극에 직류 전계를 인가하면 전자와 정공이 저분자 유기물로 형성된 발광층에 주입되어 가시광 영역의 빛을 내게 된다. 일반적으로 OLED의 발광효율을 향상시키기 위하여, 도 1과 같이, 음극과 양극 사이에 여러 종류의 유기물질이 다층으로 형성되어 있다. 예를 들어 양극 상부에 정공주입층(hole injection layer: HIL)이 형성되며, 이어서 정공수송층(hole transporting layer: HTL), 발광층(emissive layer: EML), 전자수송층(electron transporting layer: ETL), 전자주입층(electron injection layer: EIL) 및 음극 전극이 순차적으로 형 성된다. 또한 발광층의 경우는 호스트(host) 물질과 도펀트(dopant) 물질로 구성되어 있는 것이 일반적이며, 0.5 ∼ 20%의 미량 도펀트를 도핑(doping)함으로써 발광효율을 크게 향상시킬 수 있다. 저분자 유기물을 이용한 OLED의 경우는 진공 증착법에 의해 상기 각 층이 형성되며, 금속으로 제조되는 음극 전극의 형성도 역시 진공 증착에 의해 이루어진다. 이와 같이 음극과 양극 사이에 HIL/HTL/EML/ETL/EIL의 다층구조 OLED를 형성시키는 이유는 음극과 양극으로부터 많은 전자와 정공을 주입하고 또한 주입된 전자와 정공이 빨리 EML층으로 이동하도록 하여, 발광층에서 전자-정공 짝(electron-hole pair; exciton)의 형성효율을 증가시키기 위한 것이다. 이로써 발광휘도가 높은 고효율의 OLED 구현이 가능한 것이다.

현재 OLED는 소형 용도에 응용되고 있으며, 타 디스플레이와 마찬가지로 그 응용분야의 확대 및 이를 통한 대규모 OLED 시장형성의 일환으로 대면적 OLED 구현에 연구개발이 집중되고 있다. 대면적 OLED의 응용분야 중에서 가장 핵심이 되는 분야는 TV 분야이다. 이러한 TV 용도를 위한 대면적 OLED 구현을 위해 활발한 기술개발이 이루어지고 있으며, LTPS-TFT(low temperature polysilicon-thin film transistor) 개발, 대면적 대응 OLED 장비개발, RGB(red, green, blue) 패턴형성 기술개발 등이 대면적화를 위해 현재 진행되고 있다. 이중에서 RGB 패턴형성기술 개발은 종래의 진공 증착법을 대체할 기술로서 잉크젯 프린팅 기술, LITI(laser induced thermal imaging) 기술, 백색 OLED에 칼라 필터를 적용한 방식이 검토되고 있으며, 잉크젯 프린팅 기술이 대면적 기판에의 적용성이 가장 우수한 것으로 평가되고 있다.

이러한 잉크젯 프린팅 기술을 완성시키기 위해서는 전계발광물질을 잉크화 하는 것이 중요한데, 현재 주로 이용되는 저분자량의 OLED 재료는 잉크화가 어려운 상황이다. 잉크젯 방식에 적합한 전계발광재료는 고분자가 적합하며, 고분자를 이용한 전계발광소자(polymer light emitting diode: PLED)가 전계발광 디스플레이 산업에서 주요한 한 분야를 차지하고 있다. 즉 고분자를 이용할 경우 대면적이 용이한 잉크젯 방식으로 RGB 패턴형성이 가능할 뿐만 아니라, 향후 TV 응용을 넘어서 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)의 구현을 위해서도 보다 유리한 위치에 있다. 이러한 전계발광소자를 구현하기 위해서는 우선적으로 고휘도, 고효율 및 고색순도의 고분자 전계발광재료 개발이 선행되어야 한다.

고분자 유기물을 이용한 전계발광소자는 저분자 유기물을 이용한 OLED의 경우와 마찬가지로 음극과 양극 이에 고분자 물질이 다층 박막으로 형성된 구조를 갖는다. 즉 사용되는 유기물이 고분자인 것을 제외하고는 그 원리 및 개념은 저분자를 이용한 OLED와 동일하다. 전계발광소자의 경우는 발광층을 구성하는 고분자 재료의 특성에 따라 정공주입/수송층 및 전자주입/수송층은 선택적으로 도입 또는 제거할 수도 있으며, 저분자 재료와 복합적으로 사용되기도 한다. 또한 발광효율 및 색재현 범위를 향상시키기 위해서 발광층이 고분자 호스트와 저분자 인광 도펀트로 구성되도록 하며, 고분자 호스트 물질은 그 자체가 밴드 갭 이 커야 하므로 청색발광이 가능한 고분자 재료이어야 한다.

저분자 유기물을 이용한 OLED의 경우는 고휘도, 고효율, 고색순도의 저분자 재료가 많이 개발되어 있기 때문에 시제품 출시 단계에 접어 들었다. 그러나 전계 발광소자의 경우는 아직 연구개발 수준으로서 상용화 수준에는 미흡하며, 고효율화 및 고 색순도화를 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 전계발광소자의 상업화를 위한 연구 방향으로는 전계발광소자의 효율 향상과 다양한 칼라 구현에 의한 풀칼라 디스플레이 구현이 주요 연구 대상이다. 상업화를 위한 전계발광소자의 연구 방향 중 풀칼라를 위한 다양한 칼라(녹, 적 및 청색) 구현은 발광 고분자의 구조를 변화시킴으로써 가능하다. 고분자 발광물질 중에서 대표적인 폴리(파라-페닐렌 비닐렌) [poly(p-phenylene vinylene): PPV]의 경우 녹색 발광을 나타내며<P. L. Burn, D. D. C. Bradley, R. H. Friend, D. A. Halliday, A. B. Holmes, R. W. Jackson, A. Kraft, J. Chem . Soc ., Perkin Trans, Vol. 1, p. 3225, 1992>, PPV의 유도체인 폴리(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌)[poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene): EH-PPV]은 PPV의 페닐기에 2개의 알콕시기가 도입된 구조로써 PPV와는 달리 적색영역의 발광이 가능하다고 알려져 있다<미국 특허 제5,189,136호>. 이와 같이 공액 고분자의 주쇄는 동일하게 하고 측쇄의 구조만 변화시켜도 그 발광색이 달라지게 된다. 또 다른 방법으로는 앞서 언급하였듯이 고분자 호스트와 저분자 도펀트를 이용하기도 한다. 즉 고분자 호스트는 밴드 갭이 큰 청색영역의 물질을 사용하고 도펀트는 효율이 우수한 인광성 적색, 녹색 및 청색 저분자 재료를 이용하여 고효율이 가능하면서 다양한 칼라의 구현도 가능하다.

고분자로부터 발광되는 색상은 칼라 디스플레이를 제조하는데 매우 중요하다. 칼라 디스플레이에 있어서 천연색을 얻기 위해서는 색순도가 우수한 적색광, 청색광 및 녹색광이 적절한 비율로 혼합되어야 한다. 현재 널리 이용되는 CRT(cathod ray tube), LCD 및 PDP(plasma display panel)와 같은 풀칼라 디스플레이의 경우 색순도가 우수한 적색광, 청색광 및 녹색광을 낼 수 있는 형광물질이 미세 패턴으로 형성되어 있으며, 전계발광소자의 경우도 디스플레이의 면모를 갖추기 위해서는 고순도의 삼색 발광 고분자 재료가 개발되어야 한다. 현재 다양한 칼라의 발광 고분자가 개발되어 있으나 풀칼라 디스플레이에 적합한 고순도 적색, 청색 및 녹색 발광 고분자는 그다지 많지 않다. 특히 전계발광소자에 있어서 청색발광 고분자는 수명이 낮고, 효율 및 색순도가 저조하여 상용화에 부적합한 문제점이 있다. 저분자를 이용한 OLED의 경우는 시제품 출시 단계인데 반해, 전계발광소자의 경우 상용화가 지연되는 이유 중의 하나로써 청색발광 고분자의 특성이 저조한 것이 주요 원인으로 알려져 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 선원기술 등의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반복단위로서 정공수송특성이 우수한 2차 또는 3차 아민기와 전자수송특성이 우수한 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 음극과 양극 사이에 적어도 1개 이상의 유기물층을 포함하는 전계발광소자에 있어서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 상기의 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물을 포함함으로써, 고효율, 고색순도가 가능한 고분자 전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.

(상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 같거나 상이하며, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아실기, 치환 아미노기, 비치환 아미노기, 치환 아릴기, 비치환 아릴기, 치환 복소환기, 또는 비치환 복소환기이고,

X₁, X₂, 및 X₃는 연결기로서 같거나 상이하며, 알킬렌기, 치환 아릴렌기, 비치환 아릴렌기, 치환 헤테로 아릴렌기, 비치환 헤테로 아릴렌기 및 이들 간의 조합으로 구성된 연결기 중에서 선택되는 기이고,

a 및 b는 같거나 상이하며, 0 또는 1이고,

n은 1 내지 50,000의 정수이다.)

본 발명의 다른 일측에 따르면, 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물은 하기 화학식 2로 표시된다.

(상기 식에서,

Y₁은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 플루오렌기이고,

X₄ 및 X₅는 연결기로서 같거나 상이하며, 알킬렌기, 치환 아릴렌기, 비치환 아릴렌기, 치환 헤테로 아릴렌기, 비치환 헤테로 아릴렌기 및 이들 간의 조합으로 구성된 연결기 중에서 선택되는 기이고,

c 및 d는 같거나 상이하며, 0 또는 1이고,

m은 1 내지 50,000의 정수이다.)

상기 화학식 1의 연결기인 X₁, X₂, X₃ 또는 상기 화학식 2의 연결기인 X₄, X₅로는,

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등을 예로 들 수 있으며, 상기 제시 구조 이외에도 그 예는 무수히 많을 수 있다.

상기 연결기 예시에 나타난 R₃～R₃₀은, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아실기, 치환 아미노기, 비치환 아미노기, 치환 아릴기, 비치환 아릴기, 치환 복소환기, 및 비치환 복소환기로 구성되는 군에서 선택된 다.

본 발명에 의한 화학식 2의 치환기인 Y₁으로서,

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상기 치환기 예시에서 나타난 R₃₁～R₄₅는, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아실기, 치환 아미노기, 비치환 아미노기, 치환 아릴기, 비치환 아릴기, 치환 복소환기 및 비치환 복소환기로 구성되는 군에서 선택된다.

본 발명에 따른 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물은 2차 또는 3차 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물이며, 현재까지 알려지지 않은 새로운 구조이다. 즉, 정공수송성의 카바졸기(화학식 1) 또는 2차나 3차 아민기(화학식 2)와 전자수송성의 옥사졸기를 동시에 가지고 있기 때문에, 정공 및 전자수송특 성이 우수하다는 장점이 있다. 또한, 고분자 주쇄 내에 아민을 포함하고 있으므로 켤레길이(conjugation length)가 짧으며, 이로서 밴드 갭이 커지고 청색발광이 가능하다는 특징이 있다. 특히 화학식 1의 경우는 밴드 갭이 크다고 알려진 카바졸기를 포함하고 있기 때문에, 더더욱 청색발광이 가능하다는 특징이 있다.

종래의 청색발광 재료는 전자친화도(electron affinity)가 적어 음극으로부터의 전자주입 장벽이 커서 고효율의 전계발광소자를 구현하기 어려운 문제가 있었으나, 본 발명의 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물은 전자친화도가 큰 옥사졸기를 가지고 있으므로, 전자주입장벽을 최소화시킬 수 있으며, 이로서 정공-전자 주입의 균형을 이룰 수 있다. 이로 인하여 고효율의 전계발광소자 구현이 가능하게 된다.

본 발명자들이 화학식 1과 화학식 2의 예로서 다양한 구조의 고분자 화합물을 합성하여 평가한 결과 연결기 및 치환체에 따라서 전자친화도는 3.0 ~ 2.3 eV의 영역에서 나타났으며, 이온화 포텐셜(ionization potential)은 5.9~5.5eV, 밴드 갭 에너지는 2.9~3.3eV를 나타내었다. 이로부터 본 발명에 의한 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물은 그 치환체 및 연결기에 따라 청색발광재료로서의 응용뿐만 아니라, 정공저지층(hole blocking layer: HBL), 호스트재료(적, 녹, 청색용), 정공주입/수송재료로서의 적용도 가능함이 확인되었다.

본 발명의 또 다른 일측에서는, 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 고분자 전계발광소자를 제공한다.

본 발명에 따른 고분자 전계발광소자는, 제1 전극, 발광층을 비롯한 1층 이 상으로 이루어진 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층한 형태의 고분자 전계발광소자에 있어서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함한다.

본 발명에 따른 고분자 전계발광소자에 있어서, 상기 유기물층은 정공수송층을 포함하며, 상기 정공수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함한다.

본 발명에 따른 고분자 전계발광소자에 있어서, 상기 발광층은 호스트와 인광성 도펀트 또는 형광성 도펀트의 이원화합물로 구성되어 있으며, 호스트 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물이다.

본 발명에 따른 고분자 전계발광소자에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층을 포함하며, 상기 전자수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함한다.

본 발명의 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 고분자 전계발광소자의 구체적인 구현방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 기판상에 제1전극으로서 투명전극(양극) 패턴을 형성시킨 후 적색, 녹색 및 청색의 영역을 구분하기 위한 뱅크 구조물을 형성한다. 이러한 뱅크의 형성은 종래기술 대한민국특허 공개번호 제10-2004-0012484호, 공개번호 제10-2003-0055121호, 등록번호 제10-0424731호, 등록번호 제10-0436303호, 등록번호 제10-0426680호에 잘 나타나 있다.

여기서 투명전극은 전기전도성을 가지면서 투명성을 동시에 갖는 ITO가 주로 사용된다. 또한 기판은 TFT(thin film transistor)를 구비한 것일 수도 있으며, TFT를 구비한 경우 능동 구동형(active matrix type) 전계발광소자를 제작할 수 있고, TFT를 구비하지 않은 경우는 수동 구동형(passive matrix type) 전계발광소자를 제작할 수 있다. 본 발명에 있어서는 능동 구동형이나 수동 구동형 어느 것이든 상관이 없다. 또한 기판은 유리, 플라스틱, 금속 호일 등 어느 것이나 사용가능하며 특별히 제한되지 않는다.

정공주입/수송층은 특별히 제한이 없으며, 투명전극 표면의 스무딩(smoothing) 기능을 담당하면서 투명전극과의 계면특성이 우수하고, 전자를 투명전극에 쉽게 줄 수 있는 재료이면 바람직하다. 투명전극 패턴 및 뱅크가 형성된 기판상에 먼저 수용성 또는 수분산성인 정공주입/수송층용 잉크를 프린팅 하는 공정이 필요하며, 잉크젯 헤드를 통하여 정공주입/수송층용 잉크를 토출함으로서 각 픽셀(양극 상단)에 정공주입/수송재료의 잉크가 배치되게 된다. 물론 스핀 코팅 방식에 의해서도 가능하다. 프린팅이 완료되면 진공 중에서 1차 건조시키고, 200℃ 상압에서 수분간의 열처리를 통하여 용매를 제거함으로써 정공주입/수송층이 완성된다. 이때 사용되는 정공주입/수송층용 잉크는 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜):폴리(4-스티렌설포네이트) [poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(4-styrenesulfonate), PEDOT:PSS] 외에도 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(4-스티렌설포네이트):폴리글리콜 (글리세롤) [poly(3,4-ethylenedioxythio-phene):poly(4-styrenesulfonate): polyglycol(glycerol), G- PEDOT], 폴리아닐린캄포 설포닉 액시드[polyaniline camphor sulfonic acid, PANI:CSA], 폴리(4,4'-디메톡시 비토펜) [poly(4,4'-dimethoxy bithophene), PDBT] 등이 사용될 수 있다.

정공주입/수송층이 완성되면 전계발광 특성을 갖는 전계발광 잉크(예로서 적색발광 잉크, 녹색발광 잉크, 청색발광 잉크)와 같은 고분자 잉크를 잉크젯 헤드로부터 토출시켜 발광층을 형성하는 공정이 이어지며, 정공주입/수송층 형성과 유사하게 토출이 완료된 기판을 건조함으로써 전계발광층의 형성이 완성된다.

본 발명에서 사용되는 전계발광 잉크는 본 발명에 의한 화학식 1 또는 화학식 2으로 표시되는 화합물 단독으로 청색발광 재료로 이용될 수 있으며, 또한 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 호스트 재료로 사용하고 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 도펀트로 이용하여 청색발광 잉크로 사용될 수도 있다. 이러한 청색발광 도펀트는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 외에도 무수히 많다.

또한, 본 발명의 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 호스트 재료로 사용하고 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 도펀트로 이용하면 적색발광 잉크로 사용될 수 있다. 이러한 적색발광 도펀트는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 외에도 무수히 많다.

또한 본 발명의 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 호스트 재료로 이용하고, 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 도펀트로 사용하면 녹색발광 잉크 의 구현이 가능하며, 이러한 녹색발광 도펀트는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 외에도 무수히 많다.

본 발명에 따른 고분자 전계발광소자에 있어서, 발광층 상부에는 전자수송층이 형성될 수 있다. 즉 효율 향상을 위해서 하기 화학식 7로 표시되는 화합물과 같은 저분자 물질을 진공증착으로 약 200~400 Å 두께로 형성하면 전계발광소자의 효율이 증가한다. 물론 전계발광소자에서 전자수송층 형성을 생략하여도 무방하다.

전자수송층 상부에는 전자주입층이 형성되며, 산업적으로 LiF를 많이 사용 하고 있다. 전자주입층 상부에는 제2전극인 음극이 형성된다. 음극전극으로는 Al, Ma, Ag 등 단독 금속을 이용하기도 하며, 전자주입층인 LiF와 음극전극인 Al 사에에 Ca, Ba 등을 수십 nm 형성하여 LiF/Ca(또는 Ba 등)/Al 구조의 음극을 활용하기도 한다. 음극형성 후에는 대기와의 차단을 위해 캡슐화(encapsulation) 공정을 거쳐 고분자 전계발광소자가 완성된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물의 구조적 특징 및 이를 이용한 고분자 전계발광소자의 구현방법에 대해서 기술하였으나 본 발명이 상술한 범위에 한정되는 것은 아니다. 즉 화학식 1과 화학식 2에 있어서 치환체 및 연결기의 종류에 따라 고분자 발광재료, RGB 호스트 재료, 전하주입/수송재료 등에의 적용도 가능하다.

이하 본 발명의 신규화합물 제조방법 및 고분자전계발광소자 구현방법을 실시예를 통하여 구체화 하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 한 예로서 하기 화학식 8로 표시되는 화합물 (8)[폴리(2,5-비스(4-메틸렌페닐)-1,3,4-옥사디아졸-앨트-Ｎ-(4-아미노페닐)-카바졸): poly(2,5-bis(4-methylenephenyl)-1,3,4-oxadiazole-alt-Ｎ-(4-aminophenyl)-carbazole)]을 합성하였다.

먼저 제1 모노머인 화합물 (3)[2,5-비스(4-브로모메틸렌페닐)-1,3,4-옥사디아졸: 2,5-Bis(4-bromomethylenephenyl)-1,3,4-oxadiazole]의 합성은, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 3단계 반응으로 진행하였다.

첫번째 단계에서, p-톨루오일 클로라이드(toluoyl chloride)(0.097 mol), 트리에틸 아민(0.097 mol)과 클로로폼(150 ml) 용액에 p-톨루익하이드라지드(p-toluichydrazide)(0.097 mol)을 상온에서 한 방울씩 적하하였다. 반응물을 1시간 동안 교반한 후에 여과하였다. 고체 여과물을 증류수와 메탄올을 이용하여 세척하여 백색 고체 형태의 화합물 (1)을 얻었다. (수율: 95%). ¹H-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 10.38 (2H, -NHNH-), 7.82 (4H, Ar-H), 7.31 (4H, Ar-H), 2.37 (6H, -CH₃). ¹³C-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 165.77, 141.88, 129.81, 129.07, 127.50, 21.08.

두 번째 단계에서는 화합물 (1) 25g과 POCl₃ 500 ml를 질소 기류하에서 4시간 동안 환류하였다. 반응 후, 과량의 POCl₃를 증류하여 제거하고, 잔류물을 증류수에 부어 침전시켰다. 정제하지 않은 고체 물질을 여과하여 얻었으며, 클로로폼/메탄올로부터 재결정법으로 니들(needle) 같은 결정 형태의 화합물 (2)를 얻었다. (수율: 80%). ¹H-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 8.01 (4H, Ar-H), 7.32 (4H, Ar-H), 2.43 (6H, -CH₃). ¹³C-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 164.45, 142.12, 129.71, 126.80, 121.18, 21.63.

화합물 (2) (0.06 mol), NBS (N-bromosuccimide)(0.13 mol), 과산화벤조 일(Benzoyl peroxide: BPO)(0.25g)을 300 ml의 CCl₄에 첨가한 후, 5시간 동안 환류하였다. 반응물은 뜨거운 상태에서 여과하였으며, 핫 클로로폼으로 세척하였다. 잔류 고체를 THF/메탄올로부터 재결정함으로써 화합물 (3)[2,5-비스(4-브로모메틸렌페닐)-1,3,4-옥사디아졸] 모노머를 합성하였다. (수율: 45%). ¹H-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 8.13 (4H, Ar-H), 7.70 (4H, Ar-H), 4.81 (6H, -CH₃). ¹³C-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 164.01, 147.03, 127.14, 126.62, 121.73, 62.46.

이상의 과정으로 합성된 화합물 (3)의 ¹³C-NMR 스펙트럼을 그 구조식과 함께 도 3에 나타내었다.

다음으로 제2 모노머인 화합물 (4)[Ｎ-(4-아미노페닐)-카바졸: Ｎ-(4-Aminophenyl)-carbazole]를 합성하였으며, 합성 과정은 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 2단계 반응으로 진행하였다.

첫 번째 단계에서, 상온에서 4-요오드니트로벤젠(20 mmol), 카바졸(15.24 mmol)과 K₃PO₄ (42 mmol)을 100 ml 1,4-디옥산에 첨가하였다. 30분 교반 후에, CuI (0.4 mmol)과 리간드(ligand)인 트랜스-1,2-사이클로헥산디아민(2.4 mmol)을 반응물에 첨가하였다. 그리고, 반응물을 24시간 동안 환류하였다. 반응이 종료된 후, 반응물을 상온으로 냉각시키고 여과하였다. 여과 후에, 1,4-디옥산을 증발시키고 에틸 아세테이트를 첨가하였다. 반응물을 증류수로 세척한 후에 MgSO₄하에서 건조시켰다. 컬럼 크로마토그래피(헥산 : 에틸 아세테이트 = 9 : 1)를 이용하여 Ｎ-(4-니트로페닐)-카바졸을 얻었다. (수율: 98%). ¹H-NMR (300MHz in CDCl₃): δ 8.58 (1H, Ar- H ), 8.55 (1H, Ar- H ), 8.26 (1H, Ar- H ), 8.23 (1H, Ar- H ), 8.01(1H, Ar- H ), 7.98 (1H, Ar- H ), 7.60(1H, Ar- H ), 7.58 (1H, Ar- H ), 7.51~7.45 (2H, Ar- H ), 7,39~7.33 (2H, Ar- H ); ¹³C-NMR (300MHz in CDCl₃): δ 144.35, 140.70, 131.85, 127.94, 127.34, 126.36,124.82, 121.91, 121.33, 110.65; GC-MS : m/z = 288 (m+).

두 번째 단계에서, Ｎ-(4-니트로페닐)-카바졸(5 mmol), SnCl₂ (30.4 mmol)을 15 ml 에탄올에 넣고 70 ℃에서 4시간 동안 가열하였다. 반응 후에 반응물을 상온으로 냉각한 후, 1M NaOH 용액을 알칼리상태가 될 때까지 첨가하였다. 에틸 아세테 이트를 이용하여 추출한 유기층을 염수(brine) 용액으로 세척하고, MgSO₄하에서 건조시킨 후에 용매를 증발시켰다. 잔유물을 에탄올로부터 재결정법으로 하여 화합물 (4)[Ｎ-(4-아미노페닐)-카바졸]를 합성하였다. (수율: 98%). ¹H-NMR (300MHz in CDCl₃): δ 8.15 (1H, Ar- H ), 8.12 (1H, Ar- H ), 7.42~7.22 (8H, Ar- H ) 6.87 (1H, Ar- H ), 7.84 (1H, Ar- H ), 3.81 (2H, Ar-N H ₂) ¹³C-NMR (300MHz in CDCl₃): δ 145.89, 141.45, 128.48, 125.70, 122.92, 120.16, 119.39, 115.89, 109.75; GC-MS : m/z = 258 (m+).

이상의 과정으로 합성된 화합물 (4)의 ¹³C-NMR 스펙트럼을 그 구조식과 함께 도 4에 나타내었다.

제1 모노머인 화합물 (3)과 제2 모노머인 화합물 (4)를 이용하여 상기 화학식 8로 표시되는 화합물 (8)의 고분자를 합성하였으며, 그 과정을 하기 반응식 3을 참조하여 요약하면 다음과 같다.

앞서 합성된 화합물 (3)[ 2,5-비스(4-브로모메틸렌페닐)-1,3,4-옥사디아졸] 모노머(1.30 mmol)과 화합물 (4)[ N-(4-아미노페닐)-카바졸](1.30 mmol)를 15 ml의 톨루엔/DMF 혼합용매에 용해하였다. NaO-t-Bu (3.9 mmol), Pd₂(dba)₃ (0.033 mmol) 및 P(t-Bu)₃ (0.2 mmol)을 상온에서 첨가하였다. 반응은 100℃에서 48시간 동안 진행되었다. 상온으로 냉각한 후, 암모니아수(25 ml)를 첨가하여 반응을 정지시키고, 반응물을 CHCl₃로 추출하였다. 유기층을 농축한 후에 CHCl₃/메탄올로 재침전 하였다. 반응물을 여과한 후 진공에서 건조하여 고분자를 얻었다. 최종 합성된 화합물 (8)에 대한 물리, 화학적 특성평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다.

분자량 (g/mol)	분자량 분포도 (PDI)	분해온도 (Td)(℃)	유리전이온도 (Tg)(℃)	최대 흡광도 (λ_max _, _UV) (nm)	최대 흡광도 (λ_max _, _PL) (nm)	밴드 갭 (eV)	HOMO (eV)	LUMO (eV)
2,400	1.41	372	---	293 342	418	3.23	-5.54	-2.31

투명전극 패턴형성 및 세정이 완료된 기판 상부에 정공수송/주입재료로서 PEDOT:PSS를 스핀 코팅법으로 1000 Å 두께로 형성시켰다. 화학식 8의 화합물 (8)을 1,1,2,2-테트라클로로에탄에 1 wt%로 용해시킨 용액을 이용하여 발광층을 형성하였으며, 건조 후의 두께는 700 Å 이었다. 발광층 상부에 LiF를 15 Å 두께로 형성시키고, 그 상부에 1500 Å 두께의 Al을 형성하였다. 제작된 전계발광 소자는 글래스 캡(glass cap)을 이용하여 대기와 차단시켰다.

ITO에 양극을 연결하고, Al에 음극을 연결하여 직류 전원을 인가하였을 때 화합물 (8)로부터 청색발광이 얻어졌으며, 화합물 (8)의 흡수 스펙트럼과 함께 청색발광 스펙트럼을 도 5에 나타내었다.

<실시예 2>

화학식 1로 표시되는 화합물의 또 다른 구체적인 한 예로서 하기 화학식 9로 표시되는 화합물 (9)[폴리(2,5-비스(4-페닐)-1,3,4-옥사디아졸-앨트-(4-아미노페닐)-카바졸): poly(2,5-bis(4-phenyl)-1,3,4-oxadiazole-alt-(4- aminophenyl)-carbazole)]를 합성하였다.

화합물 (9)를 합성하기 위한 중간물질인 화합물 (6)의 합성 과정을 하기 반응식 4를 참조하여 요약하면 다음과 같다.

먼저 제 1 모노머인 화합물 (6)[2,5-비스(4-브로모페닐)-1,3,4-옥사디아졸: 2,5-Bis(4-bromophenyl)-1,3,4-oxadiazole]을 합성하였으며, 이는 상기 반응식 4에 나타낸 바와 같이, 2단계 반응이다. 4-브로모벤조일 하이드라지드(0.1 mol), 트리에틸 아민(0.1 mol)을 150ml DMF에 넣은 용액에 4-브로모벤조일 클로라이드(0.1 mol)를 상온에서 서서히 한 방울씩 적하하였다. 반응물을 2시간 교반한 후에 여과하였다. 여과된 고체를 증류수와 메탄올로 세척함으로써 화합물 (5)를 얻었다. (수율: 98%). ¹H-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 10.66 (2H, -NHNH-), 7.87 (2H, Ar-H), 7.84 (2H, Ar-H), 7.77 (2H, Ar-H), 7.74 (2H, Ar-H); ¹³C-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 164.96, 131.69, 131.60, 129.58, 125.79.

두 번째 단계에서는 화합물 (5)인 BPHDHA (2 g)과 폴리포스포릭 액시드(20 g)를 200 ℃에서 2시간 동안 가열하여 고리화(cyclization) 반응을 수행하였다. 반응이 종료된 후에 반응물을 75 ml의 증류수에 침전시켰다. 침전물을 에탄올을 이용하여 재결정하여 화합물 (6) [2,5-비스(4-브로모페닐)-1,3,4-옥사디아졸] 모노머를 얻었다. (수율: 89%). ¹H-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 8.02 (2H, Ar-H), 7.99 (2H, Ar-H), 7.70 (2H, Ar-H), 7.68 (2H, Ar-H); ¹³C-NMR (300 MHz in CDCl₃): δ 164.05, 132.50, 128.34, 126.64, 122.59.

이상의 과정으로 합성된 화합물 (6)의 ¹³C-NMR 스펙트럼을 그 구조식과 함께 도 6에 나타내었다.

제2 모노머로는 실시예 1에서 합성한 화합물 (4) [Ｎ-(4-아미노페닐)-카바 졸]를 이용하였으며, 제1 모노머인 화합물 (6)[2,5-비스(4-브로모페닐)-1,3,4-옥사디아졸]과의 반응을 통하여 상기 화학식 9로 표시되는 화합물 (9)를 합성하였다. 화합물 (9)의 합성은 하기 반응식 5와 같이 실시예 1에서 제시한 화합물 (8)의 고분자 합성 방법과 유사한 방법으로 진행하였다.

합성된 화합물 (9)에 대한 특성평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 요약하였다.

분자량 (g/mol)	분자량 분포도 (PDI)	분해온도 (Td)(℃)	유리전이온도 (Tg)(℃)	최대 흡광도 (λ_max _, _UV)(nm)	최대 흡광도 (λ_max _, _PL) (nm)	밴드 갭 (eV)	HOMO (eV)	LUMO (eV)
2,800	1.12	461	121	293 379	430	3.01	-5.46	-2.45

투명전극 패턴형성 및 세정이 완료된 기판 상부에 정공수송/주입재료로서 PEDOT:PSS를 스핀 코팅법으로 1000 Å 두께로 형성시켰다. 화합물 (9)를 1,1,2,2-테트라클로로에탄에 0.8 wt%로 용해시킨 용액을 이용하여 발광층을 형성하였으며, 건조후의 두께는 700 Å 이었다. 발광층 상부에 LiF를 15 Å 두께로 형성시키고, 그 상부에 1500 Å 두께의 Al을 형성하였다. 제작된 전계발광 소자는 글래스 캡을 이용하여 대기와 차단시켰다.

ITO에 양극을 연결하고, Al에 음극을 연결하여 직류 전원을 인가하였을 때 화합물 (9)로부터 청색발광이 얻어졌으며, 청색발광 스펙트럼을 도 7에 나타내었다.

<실시예 3>

화학식 2로 표시되는 화합물의 구체적인 한 예로서 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물 (10) [폴리(2,5-비스(4-페닐)-1,3,4-옥사디아졸-앨트-아닐린: poly(2,5-bis(4-phenyl)-1,3,4-oxadiazole-alt-aniline]을 합성하였다.

화합물 (10)의 합성 과정을 하기 반응식 6을 참조하여 요약하면 다음과 같다.

실시예 2에서 합성된 화합물 (6)[2,5-비스(4-브로모페닐)-1,3,4-옥사디아졸]을 제1 모노머로 사용하였으며, 제2 모노머로는 아닐린을 이용하여 화학식 10으로 표시되는 화합물 (10)을 제조하였다. 먼저 화합물 (6)[2,5-비스(4-브로모페닐)-1,3,4-옥사디아졸](1.30 mmol)과 아닐린(1.30 mmol)을 15 ml의 톨루엔/DMF 혼합용매에 용해하였다. NaO-t-Bu (3.9 mmol), Pd₂(dba)₃ (0.033 mmol) 및 P(t-Bu)₃ (0.2 mmol)을 상온에서 첨가하였다. 반응은 100℃에서 48시간 동안 진행되었다. 상온으로 냉각한 후, 암모니아수(25 ml)를 첨가하여 반응을 정지시키고, 반응물을 CHCl₃로 추출하였다. 유기층을 농축한 후에 CHCl₃/메탄올로 재침전 하였다. 반응물을 여과한 후 진공에서 건조하여 화합물 (10)의 고분자를 얻었다.

최종 합성된 화합물 (10)에 대한 특성평가를 수행하였으며, 그 결과를 표 3에 요약하였다.

분자량 (g/mol)	분자량 분포도 (PDI)	분해온도 (Td)(℃)	유리전이온도 (Tg)(℃)	최대 흡광도 (λ_max _, _UV) (nm)	최대 흡광도 (λ_max _, _PL) (nm)	밴드 갭 (eV)	HOMO (eV)	LUMO (eV)
3,500	1.2	460	---	382	450	2.95	-5.72	-2.77

투명전극 패턴형성 및 세정이 완료된 기판 상부에 정공수송/주입재료로서 PEDOT:PSS를 스핀 코팅법으로 1000 Å 두께로 형성시켰다. 화학식 10으로 표시되는 화합물 (10)을 1,1,2,2-테트라클로로에탄에 1 wt%로 용해시킨 용액을 이용하여 발광층을 형성하였으며, 건조후의 두께는 700 Å 이었다. 발광층 상부에 LiF를 15 Å 두께로 형성시키고, 그 상부에 1500 Å 두께의 Al을 형성하였다. 제작된 전계발광 소자는 글래스 캡을 이용하여 대기와 차단시켰다.

ITO에 양극을 연결하고, Al에 음극을 연결하여 직류 전원을 인가하였을 때 화합물 (10)으로부터 청색발광이 얻어 졌으며, 화합물 (10)의 흡수 스펙트럼과 함께 청색발광 스펙트럼을 도 8에 나타내었다.

<실시예 4>

실시예 3에서 합성된 화합물 (10)과 녹색 도펀트인 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 1,1,2,2-테트라클로로에탄에 1 wt%로 용해시킨 용액[이때 화합물 (10)과 화학식 6으로 표시되는 화합물의 비율은 90:10 wt%임]을 이용하여 발광층을 형성하였으며, 건조후의 두께는 700 Å 이었다. 발광층 상부에 정공저지층으로서 비스(8-하이드록시2-메틸퀴놀리나토)알루미늄 바이페녹시드 (BAlq)를 300 Å 두께로 형성하였다. 그 상부에 전자수송재료인 화학식 7로 표시되는 화합물을 200 Å 두께로 형성한 후 LiF를 15 Å 두께로 형성시켰으며, 음극으로서 1500 Å 두께의 Al을 형성하였다. 제작된 고분자 전계발광 소자는 글래스 캡을 이용하여 대기와 차단시켰다.

ITO에 양극을 연결하고, Al에 음극을 연결하여 직류 전원을 인가하였을 때 전계발광소자 소자로부터 녹색발광이 얻어 졌으며 이를 도 9에 나타내었다. 도 9에서 알 수 있듯이 화합물 (10)의 청색발광은 거의 관찰되지 않았으며, 이로써 화합물 (10)으로부터 화학식 6으로 표시되는 화합물의 에너지 전이(transfer)가 우수하게 진행되었고, 화합물 (10)이 호스트로서의 기능을 수행할 수 있음을 확인하였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 화합물은, 반복단위로서 정공수송특성이 우수한 2차 또는 3차 아민기와 전자수송특성이 우수한 옥사졸기를 동시에 갖기 때문에, 정공 및 전자수송특성이 우수하다.

본 발명에 따른 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물은 고효율, 고색순도가 가능한 신규 고분자 전계발광소자용 재료로서, 이를 유기전계발광소자에 적용하면, 고휘도, 색재현 범위가 우수한 풀칼라 디스플레이의 구현이 가능할 뿐만 아니라, 대화면의 OLED TV 구현에도 기여하여 OLED TV의 조기 상업화가 기대된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물.

[화학식 1]

(상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 같거나 상이하며, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아실기, 치환 아미노기, 비치환 아미노기, 치환 아릴기, 비치환 아릴기, 치환 복소환기, 또는 비치환 복소환기이고,

X₁, X₂, 및 X₃는 연결기로서 같거나 상이하며, 알킬렌기, 치환 아릴렌기, 비치환 아릴렌기, 치환 헤테로 아릴렌기, 비치환 헤테로 아릴렌기 및 이들 간의 조합으로 구성된 연결기 중에서 선택되는 기이고,

a 및 b는 같거나 상이하며, 0 또는 1이고,

n은 1 내지 50,000의 정수이다.)
하기 화학식 2로 표시되는 아민기와 옥사졸기를 동시에 갖는 고분자 화합물.

[화학식 2]

(상기 식에서,

Y₁은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 플루오렌기이고,

X₄ 및 X₅는 연결기로서 같거나 상이하며, 알킬렌기, 치환 아릴렌기, 비치환 아릴렌기, 치환 헤테로 아릴렌기, 비치환 헤테로 아릴렌기 및 이들 간의 조합으로 구성된 연결기 중에서 선택되는 기이고,

c 및 d는 같거나 상이하며, 0 또는 1이고,

m은 1 내지 50,000의 정수이다.)
제1 전극, 발광층을 비롯한 1층 이상으로 이루어진 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층한 형태의 고분자 전계발광소자에 있어서,

상기 유기물층 중 1층 이상이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전계발광소자.

[화학식 1]

(상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 같거나 상이하며, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아실기, 치환 아미노기, 비치환 아미노기, 치환 아릴기, 비치환 아릴기, 치환 복소환기, 또는 비치환 복소환기이고,

X₁, X₂, 및 X₃는 연결기로서 같거나 상이하며, 알킬렌기, 치환 아릴렌기, 비치환 아릴렌기, 치환 헤테로 아릴렌기, 비치환 헤테로 아릴렌기 및 이들 간의 조합으로 구성된 연결기 중에서 선택되는 기이고,

a 및 b는 같거나 상이하며, 0 또는 1이고,

n은 1 내지 50,000의 정수이다.)

[화학식 2]

(상기 식에서,

Y₁은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로 아릴기, 또는 치환기를 가질 수 있는 플루오렌기이고,

X₄ 및 X₅는 연결기로서 같거나 상이하며, 알킬렌기, 치환 아릴렌기, 비치환 아릴렌기, 치환 헤테로 아릴렌기, 비치환 헤테로 아릴렌기 및 이들 간의 조합으로 구성된 연결기 중에서 선택되는 기이고,

c 및 d는 같거나 상이하며, 0 또는 1이고,

m은 1 내지 50,000의 정수이다.)
제3항에 있어서,

상기 유기물층은 정공수송층을 포함하며, 상기 정공수송층은 제3항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 제3항의 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전계발광소자.
제3항에 있어서,

상기 발광층은 호스트와 인광성 도펀트 또는 형광성 도펀트의 이원화합물로 구성되어 있으며, 상기 호스트 물질은 제3항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 제3항의 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물임을 특징으로 하는 고분자 전계발광소자
제3항에 있어서,

상기 유기물층은 전자수송층을 포함하며,

상기 전자수송층은 제3항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 제3항의 화학식 2로 표시되는 화합물, 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전계발광소자.