KR100773525B1 - 티에노[3,2-ｂ]인돌계 고분자 및 이를 이용한 유기 전계발광 소자 - Google Patents

티에노[3,2-ｂ]인돌계 고분자 및 이를 이용한 유기 전계발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자 및 상기 고분자가 유기막에 도입된 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 상기 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자는 제조하기가 용이하고 청색 발광 특성을 나타내며, 이러한 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자를 이용한 유기막을 채용한 유기 전계 발광 소자는 색순도, 효율 및 휘도 특성이 개선된다.

Description

티에노[3,2-ｂ]인돌계 고분자 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 {Thieno[3,2-b]indole based polymer and organo-electroluminescent device using the same}
도 1은 일반적인 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타낸 도면이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 합성예 1에 따라 얻은 고분자의 자외선 흡수 스펙트럼 및 광발광 스펙트럼을 각각 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 유기 전계 발광 소자에 있어서, 휘도-전압 관계를 나타낸 그래프이고,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 유기 전계 발광 소자에 있어서, 효율-전류밀도 관계를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10… 애노드 11.. 발광층
12… 캐소드
본 발명은 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole) 구조를 함유하는 화합 물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조하기가 용이하고 청색 발광 특성을 나타내는 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자 및 이를 유기막 형성 재료로 사용하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 전계 발광 소자는 캐소드와 애노드 사이에 유기 발광층이 개재된 구조를 갖고 있고, 유기 발광층에서는 캐소드와 애노드에서 들어온 전자와 홀이 만나 엑시톤을 형성하게 되고, 엑시톤이 기저상태로 떨어질 때 발광이 일어나게 된다.
알루미늄 퀴놀리놀 착물층(Aluminum Quinolinol Complex Layer)과 트리페닐아민 유도체층을 이용한 다층 구조(미국 특허 US 제4,885,211호) 및 저분자를 사용한 발광층 형성 화합물의 발전에 의해 자외선에서 적외선 영역에 이르기까지의 다양한 발광이 가능한 유기 전계 발광 소자를 제작할 수 있게 되었다(미국 특허 US 제5,151,629호).
발광층 재료로서, 공액 고분자(Conjugated Polymer)인 폴리페닐렌비닐렌(Polyphenylenevinylene: PPV)을 이용한 유기 전계 발광 소자(Nature, vol 347, 539, 1990)가 제안되었다. 이후 유기용매에 녹고 우수한 화학적 안정성과 발광효율을 갖는 신규 PPV형 고분자와 PPV형 고분자보다도 성능이 우수한 폴리플루오렌이 개발되었다. 폴리플루오렌은 청색 발광 특성을 갖고 있지만, 폴리플루오렌 구조의 측쇄에서 기인한 엑시머 때문에 색순도 특성이 만족할 만한 수준에 도달하지 못하였다. (WO 9705184, 미국 특허 US 제5,900,327호).
상술한 폴리플루오렌의 색순도 특성을 개선하기 위하여 폴리스피로플루오렌(미국 특허 US 제5,621,131호), 스피로비플루오렌 또는 헤테로원자를 함유하는 스피로플루오렌 (미국 특허 US 제5,763,636호 및 제5,859,211호) 구조가 개발 되었다.그러나 이러한 물질들은 아직까지 수명, 효율, 신뢰성, 가공성, 색순도 등의 특성이 충분치 않아 개선의 여지가 많다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 색순도, 효율 및 휘도 특성이 개선된 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112004005011443-pat00001
상기식중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 서로에 관계없이 수소, 하이드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 알킬 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 아릴 아미노기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 아미노기, 시아노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~30의 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2~30의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2 및 R3이 서로 연결되어 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있고,
z은 중합도로서, 5 내지 1000의 실수이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 한 쌍의 전극 사이에 유기막을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,
상기 유기막이 상술한 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 의하여 이루어진다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 고분자는 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole) 구조의 반복단위를 가짐으로써 분자간 상호작용에 의한 응집(aggregate), 엑시머(excimer) 및 엑시플렉스(exciplex)의 생성을 억제하면서 용이한 전하 이동성과 청색 발광 특성을 나타낸다. 이와 같이 엑시머 준위의 생성을 억제하면, 발광 효율의 향상 및 색순도를 향상시킨다.
상기 화학식 1로 표시되는 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분 자는 아릴렌(Ar) 반복단위를 더 포함하여 하기 화학식 2 또는 3으로 표시된다.
[화학식 2]
Figure 112004005011443-pat00002
상기식중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 화학식 1에서 정의된 바와 같고,
Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
x는 0.01-0.99의 실수이고, y는 0.01-0.99의 실수이고, z은 중합도로서 5 내지 1000의 실수이다.
[화학식 3]
Figure 112007028927335-pat00019
상기식중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 화학식 1에서 정의된 바와 같고,
Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소 수 2~30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
x는 0.01-0.99의 실수이고, y는 0.01-0.99의 실수이고, z은 중합도로서 5 내지 1000의 실수이다.
상기 화학식 1 내지 3에서 z은 전체적인 고분자에서 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole) 반복단위의 중합도를 나타내며, x는 티오펜 인돌 반복단위가 전체적인 고분자에서 차지하는 혼합비를 나타내는 것이고, y은 아릴렌 반복단위가 전체적인 고분자에서 차지하는 혼합비를 나타내는 것으로 정의된다.
상기 화학식 2으로 표시되는 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자는 특히 하기 화학식 4로 표시되는 고분자인 것이 바람직하다.
[화학식 4]
Figure 112004005011443-pat00004
상기식중, R6 내지 R10은 서로 동일하거나 또는 다르게 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고, x는 0.01-0.99이고, y는 0.01-0.99이고, z은 5 내지 1000의 실수이다.
상기 화학식 4의 고분자의 예로서, 하기 화학식 5의 고분자를 들 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112004005011443-pat00005
상기식중, x는 0.01-0.99이고, y는 0.01-0.99이고, z은 5 내지 1000의 실수이다.
본 발명에 따른 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자의 수평균분자량(M n )은 10,000~200,000인 것이 바람직하다. 본 발명의 고분자의 수평균 분자량이 10,000 미만인 경우에는 전계 발광 소자 제작시 고분자의 분자량이 박막형성 특성 및 소자의 수명에 중요한 요인으로 작용하는데, 소자 제작 및 구동시에 결정화 등의 원인이 되며, 수 평균 분자량이 20만을 초과하는 경우에는 통상 분자량이 지나치게 클 경우 용해성 및 가공성이 어려워지기 때문이다.
본 발명의 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자의 분자량 분포(MWD)는 가능한 좁을 수록 여러 전계발광 특성(특히, 소자의 수명)에 유리한 것으로 알려져 있으며, 본 발명에서는 1.5 내지 5의 범위로 제한한다.
본 발명의 화학식에서 치환기 정의시 사용된"치환된"의 의미는 임의의 치환기로 치환된 것을 의미하며, 상기 치환기의 예로서, 탄소수 1-12의 알킬기, 탄소수 1-12의 알콕시기, 불소, 염소와 같은 할로겐 원자, C1-C30 저급 알킬아미노기, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기(-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기임), 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 20의 할로겐화된 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 아릴알킬기, 헤테로아릴기, 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴알킬기를 들 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자의 합성과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 티에노[3,2-b]인돌 단량체를 합성한 다음, 이 단량체를 중합하여 화학식 1로 표시되는 티에노[3,2-b]인돌계 고분자를 제조한다.
화학식 2 또는 3과 같은 공중합체는 티에노[3,2-b]인돌 단량체와 아릴렌 반복단위 함유 화합물을 공중합하여 얻을 수 있다. 이러한 공중합 반응시, 비스(씨클로옥타디에닐)니켈 같은 촉매를 사용한다. [J. I. Lee, G. Klaerner, and R. D. Miller, Chem. Mater. 11, 1083 (1999)]
이하, 본 발명에 따른 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자를 이용한 유기 전계 발광 소자에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 화학식 1의 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자를 이용하여 발광층과 같은 유기막을 형성하여 제작된다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 통상적으로 알려진 도 1에 도시된 것과 같 은 캐소드(12)/발광층(11)/애노드(10) 적층 구조를 가질 수 있다. 또는 이밖에, 캐소드/버퍼층/발광층/애노드, 캐소드/정공수송층/발광층/애노드, 캐소드/버퍼층/정공수송층/발광층/애노드, 캐소드/버퍼층/정공수송층/발광층/전자수송층/애노드, 캐소드/버퍼층/정공수송층/발광층/정공차단층/애노드 등의 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이 때 상기 버퍼층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene), 또는 이들의 유도체를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공수송층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리트리페닐아민(polytriphenylamine)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자수송층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리옥사디아졸(polyoxadiazole)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공차단층의 소재로는 통상적으로 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 LiF, BaF2, MgF2 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 제작은 특별한 장치나 방법을 필요로 하지 않으며, 통상의 발광 고분자를 이용한 유기 전계발광 소자의 제작방법에 따라 제작 될 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.
합성예 1. 화학식 5로 표시되는 고분자의 제조
(1) 화합물 (A)의 제조
[반응식 1]
Figure 112004005011443-pat00006
상기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 하기의 과정에 따라 화합물 (A)을 제조하였다.
가) 2-(2'-니트로페닐)-티오펜 {2-(2'-nitro-phenyl)-thiophene} (A')의 합 성
티오펜 2-티오펜보론산 {2-thiophene-boronic acid} 14.07g (110mmmol)와 1-요오드화-2-니트로화벤젠{1-iodo-2-nitrobenzene} 24.9g(100mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐{Tetrakis(triphneylphosphine)palladium(0)} 5.78g(5mmol)을 에틸렌글리콜{DME, Ethylene glycol} 250ml에 녹인 후, 2M 농도의 포타슘 카보네이트{K2CO3} 70ml를 주입하여, 80℃에서 12시간 환류시켰다. 반응 후, 유기층을 분리하여 농축하였고, 헥산으로 칼럼크로마토그래피로 분리하여 최종 2-(2'-니트로페닐)-티오펜 (A') 22.1g(수율 98%)을 얻었다,
가) 2-(2'-아지드화페닐티오펜){2-(2'-azido-phenyl)-1-thiophene} (B')의 합성
2-(2'-니트로페닐)-티오펜 {2-(2'-nitro-phenyl)-thiophene} 20.5g (100mmol)을 50% 에탄올 100ml에 녹인 후, 철(Fe) 16.75g(300mmol)을 부가하였다. 다음 진한염산(HCl) 2ml를 주입한 후, 3시간 환류시켰다. 실온으로 냉각시킨 다음, 20% NaOH용액으로 중화시켰다. 클로로포름 100ml로 2회 추출한 다음 농축한 후, 칼럼크로마토그래피로 여과한 후, 농축하였고 14.35g(81.9mmol)의 2-(2'-티오페닐)페닐아민 {2-(thiophen-2'-yl)phenylamine}을 얻었고, 다시 아질산나트륨(NaNO2) 4.14g(60mmol)을 증류수 97ml에 녹인 용액에 이 화합물 10g(57.1mmol)을 진한 황산 29ml에 녹여, 0℃에서 서서히 떨어뜨린 다음 실온에서 2시간 반응 시켰다. 아지드화나트륨(NaN3) 4.08g(61.81mmol)을 염산 10ml에 녹여 서서히 주입한 후, 3시간 동안 5℃ 아래에서 반응시켰다. 반응 후 20% KOH 용액으로 중화시켰고, 클로로포름으로 추출하여 농축한 후, 헥산으로 칼럼크로마토그래피법으로 분리정제하여, 2-(2'-아지드화페닐티오펜) {2-(2'-azido-phenyl)-thiophene} (B') 8.839g (수율 77%)을 얻었다.
나) 4H-티에노[3,2-b]인돌 {4H-thieno[3,2-b]indole} (C')의 합성
2-(2'-아지드화페닐티오펜) {2-(2'-azido-phenyl)-thiophene} (B') 5.0g 을 오르쏘-디클로로벤젠 100ml에 녹인 후, 180℃에서 12시간 환류시켰다. 반응후, 용액을 건조한 후, 칼럼크로마토그래피법으로 톨루엔으로 정제하였다. 최종적으로 4H-티에노[3,2-b]인돌 {4H-thieno[3,2-b]indole} (C') 3.12g(수율 77%)을 얻었다.
라) 4-(4'-옥틸옥시-페닐)-4H-티에노[3,2-b]인돌 {4-(4'-Octyloxy-phenyl)-4H-thieno[3,2-b]indole} (D')의 합성
4H-티에노[3,2-b]인돌 {4H-thieno[3,2-b]indole} (C') 3.0g(17.3mmol)과 1-브롬화-4-옥틸옥시벤젠 4.93g(17.3mmol) 및 트리스(디-벤질리덴아세톤)디-팔라듐(0){Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)}을 0.0025g(1.114x10-2mmol), t-부톡시나트륨{t-BuONa} 1.9g(19.8mmol), t-부틸포스핀{t-Buthylphosphine} 0.003g(1.5x10-2mmol) 자일렌 50ml에 녹인 후, 120℃에서 24시간 환류시켰다. 반응 후, 용매를 제거하였고, 톨루엔/헥산(부피비 1/3)의 전개액으로 칼럼크로마토그래피법으로 분리정제하였고, 5.35g(수율 82%)의 4-(4'-옥틸옥시-페닐)-4H-티에노[3,2-b]인돌{4-(4'-Octyloxy-phenyl)-4H-thieno[3,2- b]indole} (D')을 얻었다.
마) 2,7-디브로모-4-(4'-옥틸옥시-페닐)-4H-티에노[3,2-b]인돌 {2,7-bromo-4-(4'-Octyloxy-phenyl)-4H-thieno[3,2-b]indole} (A)의 합성
4-(4'-옥틸옥시-페닐)-4H-티에노[3,2-b]인돌 5g(9.37mmol) (D')을 150ml의 클로로포름에 녹인 후, 브롬{Bromine} 3.34g(18.7mmol)을 0℃에서 서서히 주입한 후, 상온에서 6시간 반응시켰다. 반응 후, 2몰 농도의 포타슘카보네이트 수용액으로 중화시킨 후, 물과 클로로포름으로 추출하였고 추출되어진 클로로포름층은 용매제거 후, 전개액으로 톨루엔/헥산(부피비 1/3)의 혼합용매를 사용하여 칼럼크로마코그래피법으로 분리 정제하였다. 4.65g(수율 90%)의 2,7-디브로모-4-(4'-옥틸옥시-페닐)-4H-티에노[3,2-b]인돌 {2,7-bromo-4-(4'-Octyloxy-phenyl)-4H-thieno[3,2-b]indole} (A)을 얻었다.
(2) 고분자의 합성
[반응식 2]
Figure 112004005011443-pat00007
상기 반응식 2에 나타난 바와 같이, 하기의 과정에 따라 화학식 5의 고분자를 제조하였다.
[화학식 5]
Figure 112004005011443-pat00008
슈렝크 플라스크(Schlenk flask) 내부를 수회 진공화, 질소환류시켜 수분을 완전히 제거한 다음, 비스 1,5-시클로옥타디엔 니켈{Bis(1,5-cyclooctadiene)nickel(O)} 880mg(3.2mmol)과 비피리딘(bipyridine) 500mg(3.2mmol)을 글로브 박스(glove box) 안에서 투입한 다음, 다시 수회 플라스크 내부를 진공화, 질소환류시켰다. 이어서 질소 기류하에서 무수 디메틸포름아미드(DMF) 10ml와 1,5-시클로옥타디엔(COD) 346mg(3.2mmol) 및 무수 톨루엔 10ml를 첨가하였다. 이를 70℃에서 30분간 교반시킨 후, 여기에 화합물 (A) 85.3mg(0.16mmol)와 2,7-디브로모 2',3'-디(2-에틸)헥실옥시 스피로플루오렌 {2-Dibromo 2',3'-di(2-ethyl)hexyloxyspirofluorene} (B) 1.05g(1.44mmol)을 톨루엔 10ml에 희석하여 첨가하였다. 다음으로 기벽에 묻어 있는 물질들을 모두 씻어주면서 톨루엔 10ml를 첨가한 후, 70℃에서 4일 동안 교반시켰다. 4일 후, (4-브로모페닐)디페닐아민 36.1mg(0.112mmol)를 첨가하고 70℃에서 하루 정도 교반시켰다. 교반이 완료된 후, 상기 반응액의 온도를 상온으로 낮춘 다음 HCl:아세톤:메탄올=1:1:2 부피비 용액에 부어 침전을 형성시켰다. 이렇게 형성된 침전물을 클로로포름에 용해시킨 후, 메탄올에서 다시 침전을 형성한 다음 속슬렛(soxhlet)을 실시하여 고분자 450 mg을 수득하였다. 상기 고분자를 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography: GPC)로 분석한 결과, 수평균 분자량(Mn)은 167,000이고, 분자량 분포(MWD) 1.93이였다. 상기 화학식 5에서 x, y는 각각 0.1 및 0.9이었다.
상기 합성예 1에 따라 얻은 고분자의 자외선 흡수 스펙트럼 및 광발광 스펙트럼을 조사하였고, 그 결과는 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같다.
도 2 및 3을 참조하면, 청색의 전기발광 특성을 보여주는 발광재료임을 알 수 있었다.
실시예 1. 유기 전계 발광 소자의 제작
상기 합성예 1에 따라 제조된 화학식 5의 고분자를 이용하여 다음과 같이 전계 발광(EL) 소자를 제작하였다.
먼저 ITO(indium-tin oxide)를 유리기판 위에 코팅한 투명 전극 기판을 깨끗이 세정한 후, ITO를 감광성 수지(photoresist resin)와 에천트(etchant)를 이용하여 원하는 모양으로 패터닝(patterning)하고 다시 깨끗이 세정하였다. 그 위에 전도성 버퍼층으로 Bayer社의 Batron P 4083을 약 500~1100Å의 두께로 코팅한 후, 180℃에서 약 1시간 동안 베이킹(baking)하였다. 다음으로, 톨루엔 99.9 중량부에 화학식 5의 고분자 0.1 중량부를 용해시켜 제조된 발광층 형성용 용액을 상기 버퍼층 위에 스핀 코팅(spin coating)하고, 베이킹 처리 후에 진공 오븐내에서 용매를 완전히 제거하여 고분자 박막을 형성시켰다. 이 때, 상기 고분자 용액은 스핀 코팅에 적용하기 이전에 0.2 mm 필터로 여과되었으며, 고분자 박막 두께는 상기 고분자 용액의 농도와 스핀속도를 조절함으로써 약 50-100 nm의 범위에 들도록 조절되었다. 이어서, 상기 전계 발광 고분자 박막 위에 진공증착기를 이용하여 진공도를 4×10-6 torr 이하로 유지하면서 Ca과 Al을 순차적으로 증착하였다. 증착시 막두께 및 막의 성장속도는 크리스탈 센서(crystal sensor)를 이용하여 조절하였다.
상기 실시예 1에 따라 제작된 유기 전계 발광 소자의 휘도 및 효율 특성을 조사하였고, 그 결과는 각각 도 4 및 5에 나타난 바와 같다. 평가시 구동전압으로는 직류전압으로 순방향 바이어스 전압(forward bias voltage)을 사용하였고, 각 소자는 모두 전형적인 정류 다이오드(rectifying diode) 특성을 시현하였다. 특히, 실시예 1의 고분자가 도입된 소자는 수차례 반복 구동 후에도 초기의 전압-전류 밀도 특성을 그대로 유지하는 뛰어난 안정성을 보였다.
도 4 및 5로부터 알 수 있듯이, 실시예 1의 유기 전계 발광 소자는 휘도 및 효율 특성이 우수하게 나타났다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 티에노[3,2-b]인돌 (thieno[3,2-b]indole)계 고분자는 청색의 전게 발광 특성을 보여주는 새로운 재료이다. 또한, 상기 티에노[3,2-b]인돌계 고분자는 제조하기가 용이하고 청색 발광 특성을 나타내며, 이러한 티에노[3,2-b]인돌계 고분자를 이용한 유기막을 채용한 유기 전계 발광 소자는 색순도, 효율 및 휘도 특성이 개선된다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 티에노[3,2-b]인돌계 고분자:
    [화학식 1]
    Figure 112006077896131-pat00009
    상기식중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 서로에 관계없이 수소, 하이드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 알킬 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 아릴 아미노기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 아미노기, 시아노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~30의 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2~30의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2 및 R3이 서로 연결되어 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있고,
    z은 중합도로서 5 내지 1000의 실수이다.
  2. 제1항에 있어서, 아릴렌(Ar) 반복단위를 더 포함하여 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 티에노[3,2-b]인돌계 고분자:
    [화학식 2]
    Figure 112004005011443-pat00010
    상기식중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 화학식 1에서 정의된 바와 같고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    x는 0.01-0.99의 실수이고, y는 0.01-0.99의 실수이고, z은 중합도로서 5 내지 1000의 실수이다.
  3. 제1항에 있어서, 아릴렌(Ar) 반복단위를 더 포함하여 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 티에노[3,2-b]인돌계 고분자:
    [화학식 3]
    Figure 112007028927335-pat00020
    상기식중, R1, R2, R3, R4 및 R5는 화학식 1에서 정의된 바와 같고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    x는 0.01-0.99의 실수이고, y는 0.01-0.99의 실수이고, z은 중합도로서 5 내지 1000의 실수이다.
  4. 제2항에 있어서, 상기 티에노[3,2-b]인돌계 고분자 화합물이 하기 화학식 4로 표시되는 것을 특징으로 하는 티에노[3,2-b]인돌계 고분자:
    [화학식 4]
    Figure 112006077896131-pat00012
    상기식중, R6 내지 R10은 서로 동일하거나 또는 다르게 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고, x는 0.01-0.99이고, y는 0.01-0.99이고, z은 5 내지 1000의 실수이다.
  5. 제4항에 있어서, 상기 티에노[3,2-b]인돌계 고분자 화합물이 하기 화학식 5로 표시되는 것을 특징으로 하는 티에노[3,2-b]인돌계 고분자.
    [화학식 5]
    Figure 112006077896131-pat00013
    상기식중, x는 0.01-0.99이고, y는 0.01-0.99이고, z은 5 내지 1000의 실수이다.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 고분자의 수평균 분자량이 1만 내지 20만이고, 분자량 분포가 1.5 내지 5인 것을 특징으로 하는 티에노[3,2-b]인돌계 고분자.
  7. 한 쌍의 전극 사이에 유기막을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,
    상기 유기막이 제1항 내지 제5항중 어느 한 항의 티에노[3,2-b]인돌계 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 유기막이 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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