KR100934172B1 - 다공질 반도체층 형성 재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 높은 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 만들 수 있는 반도체층 형성 재료, 높은 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 갖는 반도체 소자의 형성 방법, 상기 반도체 소자의 제조 방법으로 형성되는 반도체 소자, 상기 반도체 소자를 구비하는 전자 디바이스, 및 높은 신뢰성을 갖는 전자 기기를 제공하는 것이다. 상기 반도체층 형성 재료는 반도체 재료와, 각각이 다수의 공공(pore)을 갖는 다공질 입자와, 분산매를 포함하며, 상기 반도체 재료는 그 적어도 일부가 상기 다공질 입자의 공공 내에 채워진 상태로 상기 반도체층 형성 재료 중에 존재하고 있다. 상기 반도체층 형성 재료에 따르면, 높은 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 형성할 수 있다.
다공질 반도체층 형성 재료, 캐리어 수송능, 반도체 소자

Description

다공질 반도체층 형성 재료{POROUS SEMICONDUCTOR LAYER FORMATION MATERIAL}
[발명의 배경]
본 발명은 반도체층 형성 재료, 반도체 소자의 형성 방법, 반도체 소자, 전자 디바이스, 및 전자 기기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체층 형성 재료, 상기 반도체층 형성 재료를 사용하는 반도체 소자의 형성 방법, 상기 방법에 의해 형성되는 반도체 소자, 상기 반도체 소자를 구비하는 전자 디바이스 및 상기 전자 디바이스를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
복수의 유기층을 갖는 반도체 소자로서, 유기 일렉트로루미네선스 소자(이하, 간단히 "유기 EL 소자"라 함) 및 유기 박막 트랜지스터 등이 알려져 있다.
특히, 상기 유기 EL 소자는 저렴한 대면적 풀컬러 디스플레이에 사용하기 위한 고상 발광형 소자 또는 발광 소자로서의 용도가 유망시되어, 많은 개발이 이루어져 왔다.
일반적으로, 이와 같은 유기 EL 소자는 음극과 양극 사이에 발광층이 설치되어 있는 구성으로 되어 있다. 이 음극과 양극 사이에 전계를 인가하면, 전자가 음극 측으로부터 발광층으로 주입되고, 정공이 양극 측으로부터 발광층으로 주입된 다.
주입된 전자와 정공은 발광층에서 재결합되고, 이로 인해 에너지 준위가 전도대에서 가전자대로 돌아온다. 이때, 여기 에너지(excitation energy)가 광에너지로 방출되어 발광층이 발광한다.
이와 같은 유기 EL 소자에서는, 고발광이며 고효율의 유기 EL 소자를 얻기 위해서는, 전자 또는 정공의 캐리어 수송 특성이 서로 다른 유기 재료로 형성되는 유기층들이 발광층과 음극 및/또는 양극 사이에 설치되어 있는, 층상 소자 구조가 유효하다고 알려져 있다.
그래서, 발광층과, 캐리어 수송 특성이 서로 다른 유기층들(이하, 이들 층을 "유기층"이라 통칭함)을 전극 위에 적층할 필요가 있다. 그러나 도포법을 이용하는 종래의 제조 방법에서는, 이와 같은 유기층을 적층할 때, 인접하는 유기층 사이에 상용해(mutual dissolution)가 일어나, 얻어진 유기 EL 소자의 발광 효율, 발광의 색 순도, 및/또는 패턴 정밀도가 저하된다는 문제가 있었다.
그 때문에, 유기층을 적층하는 경우에는, 이들 유기층을 용해성이 다른 유기 재료를 사용하여 형성해야 한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 하층이 되는 유기층의 내구성, 즉 하층 유기층의 내용제성을 향상시키는 방법이, 예를 들면 일본특허공개공보 평9-255774에 개시되어 있다. 이 방법에서는, 하층 유기층을 구성하는 유기 재료를 중합함으로써 하층 유기층의 내용제성을 향상시키고 있다.
하층 유기층의 내용제성을 향상시키는 또 다른 방법은 일본특허공개공보 2000-208254에서 찾아볼 수 있는데, 여기에는 하층 유기층을 구성하는 유기 재료에 경화성 수지를 첨가하고, 이 경화성 수지와 함께 유기 재료를 경화하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이와 같은 방법을 유기 EL 소자를 제조하는 데 이용하더라도, 얻어진 유기 EL 소자의 특성은 그다지 향상되지 않아 실질적으로 기대를 충족시키지 못하고 있다.
상기 문제는 유기 재료를 사용하는 박막 트랜지스터에서도 발생되고 있다.
[발명의 개요]
따라서, 본 발명의 목적은 높은 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 만들 수 있는 반도체층 형성 재료를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 높은 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 구비하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 소자의 제조 방법에 의해 형성되는 반도체 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 반도체 소자를 구비하는 전자 디바이스, 및 높은 신뢰성을 갖는 전자 기기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 반도체 재료와, 각각이 다수의 공공(pore)을 갖는 다공질 입자와, 분산매를 포함하며, 상기 반도체 재료는 그 일부가 상기 다공질 입자의 공공 내에 채워진 상태로 존재하는, 본 발명의 반도체층 형성 재료에 의해 달성된다.
상술한 본 발명에 따르면, 높은 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 만들 수 있는 반도체층 형성 재료를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 그 반도체층 형성 재료 중의 다 공질 입자의 함유량을 A[wt%]라 하고, 상기 반도체 재료의 함유량을 B[wt%]라 할 때, A/B값이 1∼9의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
상기 관계를 만족시킴으로써, 형성되는 반도체층에서, 상기 반도체 재료로 상기 공공과 갭을 충전함으로써, 상기 반도체 재료가 공공 및 갭에 의하여 확실히 담지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 상기 다공질 입자의 공공률(porosity)이 20∼75% 범위 내인 것이 바람직하다.
이에 의하여, 상기 다공질 입자의 기계적 강도가 낮아지는 것을 방지하면서, 더 많은 양의 상기 반도체 재료로 다공질 입자의 공공을 충전할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 각각의 상기 다공질 입자가 구체 형상 또는 다면체 형상을 하고 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 형상의 다공질 입자를 선택함으로써, 상기 다공질 입자들 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수 있으면서, 정공 수송층에서 갭의 점유율을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 상기 다공질 입자의 평균 입경이 2∼200nm 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 이에 의하여, 상기 반도체층에서 갭의 점유율을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 상기 다공질 입자가 주로 무기 산화물로 구성되는 것이 바람직하다.
이에 의하여, 형성되는 반도체층에서, 상기 반도체 재료의 캐리어 수송능을 저감시키지 않는 구성 재료로 형성되는, 공공을 갖는 다공질 입자를 보다 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 상기 무기 산화물이 SiO2, Al2O3, ZnO, SnO2, CeO2, ITO, TiO2, CuO, Fe2O3, CoO, 및 Y2O3의 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 이에 의하여, 형성되는 반도체층에서, 상기 반도체 재료의 캐리어 수송능을 저감시키지 않는 구성 재료로 형성되는, 공공을 갖는 다공질 입자를 보다 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 상기 반도체 재료는 적어도 하나의 중합성 기를 갖는 화합물로 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 재료를 사용함으로써, 상기 화합물을 그들의 중합성 기들에서 중합시켜, 상기 반도체 재료를 중합시킬 수 있다. 그 결과, 이와 같은 중합된 반도체 재료가 상기 다공질 입자에 의해 강고하게 담지된다.
또한, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료에서는, 상기 화합물이 하기 일반식 (A1) 또는 (A2)로 표시되며, 그 화합물을 그 중합성 기들을 통하여 중합시킬 수 있는 것이 바람직하다:
Figure 112007079503184-pct00001
(식 중, 2개의 R1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수 2∼8의 직쇄 알킬기를 나타내고, 4개의 R2들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 무치환의 복소환(heterocycle)을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, 2개의 X1들은 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 2개의 X1들의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름);
또는
Figure 112007079503184-pct00002
(식 중, 8개의 R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 미치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, X2, X3, X4 및 X5는 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 X2, X3, X4 및 X5의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름)
Figure 112007079503184-pct00003
(식 중, n1은 2∼8의 정수이고, n2는 3∼8의 정수이고, m은 0∼3의 정수이고, Z1는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, Z2는 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타냄)
이와 같은 화합물을 사용함으로써, 그 화합물을 그들의 치환기들에서 중합시켜, 상기 반도체 재료를 중합시킬 수 있다. 그 결과, 이와 같은 중합된 반도체 재료가 상기 다공질 입자에 의해 강고하게 담지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 그 방법은 제1 전극의 한쪽 면에 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 반도체층의 제1 전극과 반대쪽의 면에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하며; 상기 반도체층을 형성하는 공정은, 반도체 재료와 다공질 입자와 분산매를 포함하며, 상기 반도체 재료 는 그 적어도 일부가 상기 다공질 입자의 공공 내에 충전된 상태로 존재하는 반도체층 형성 재료를 공급하여 액상 피막을 형성하는 공정; 및 상기 액상 피막으로부터 분산매를 제거하는 공정을 포함한다.
상기 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 우수한 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 포함하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.
상기 반도체 소자의 제조 방법에서는, 상기 반도체 재료가 적어도 하나의 중합성 기를 갖는 화합물로 구성되며, 상기 분산매를 제거하는 공정 후에, 상기 화합물을 그들의 중합성 기들을 통하여 중합시키는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 제1 전극의 한쪽 면에 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 반도체층의 제1 전극과 반대쪽의 면에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하며; 상기 반도체층 형성 공정은, 피막 상태로 퇴적된 다공질 입자에, 반도체 재료 및, 용매 또는 분산매를 포함하는 액상 재료를 공급함으로써, 상기 반도체 재료를 다공질 입자의 공공 내 및 그 다공질 입자 사이의 갭에 충전시키는 공정; 및 상기 액상 재료로부터 분산매 또는 용매를 제거하는 공정을 포함한다.
또한, 상기 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 우수한 캐리어 수송능을 갖는 반도체층을 포함하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.
상기 반도체 소자의 제조 방법에서는, 상기 반도체 재료가 적어도 하나의 중합성 기를 갖는 화합물로 구성되며, 상기 분산매를 제거하는 공정 후에, 상기 화합 물을 그들의 중합성 기들을 통하여 중합시키는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면은 제1 전극, 제2 전극, 및 반도체층을 포함하며, 상기 반도체층은 다공질 입자와, 상기 다공질 입자의 공공 내 및 그 다공질 입자 사이의 갭에 충전된 반도체 재료를 포함하며, 상기 반도체층은 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 제공되는 반도체 소자에 관한 것이다.
상기 반도체 소자는 상기 구성을 갖는 반도체층의 제공으로 우수한 캐리어 수송능을 발휘한다.
상기 반도체 소자에서는, 상기 반도체층이 정공 수송층을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 정공 수송층은 우수한 정공 수송능을 발휘할 수 있다.
또한, 상기 반도체층은 발광층을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 발광층은 우수한 전자 수송능을 발휘할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상술한 반도체 소자를 구비하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 이와 같은 전자 디바이스는 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상술한 전자 디바이스를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 이와 같은 전자 기기도 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 제1 실시 형태를 나타낸 단면도이며, 상기 반도체 소자가 EL 소자에 적용된 경우에 관한 것이다.
도 2는 도 1에 나타낸 EL 소자의 정공 수송층과 발광층 사이의 계면 부근의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자의 제2 실시 형태를 나타낸 단면도이며, 상기 반도체 소자가 다른 EL 소자에 적용된 경우에 관한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자 디바이스의 하나의 실시 형태의 단면도이며, 상기 전자 디바이스가 디스플레이 장치에 적용된 경우에 관한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자 기기의 하나의 예인 퍼스널 모바일 컴퓨터(또는 퍼스널 노트북 컴퓨터)의 구성을 나타낸 사시도이다,
도 6은 본 발명에 따른 전자 기기의 다른 예인 모바일 폰(퍼스널 핸드폰 시스템(PHS) 포함)의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전자 기기의 또 다른 예인 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타낸 사시도이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하에, 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료, 반도체 소자의 형성 방법, 반도체 소자, 전자 디바이스, 및 전자 기기를, 첨부되는 도면에 나타낸 바람직한 실시 형태와 관련하여 상세히 기술한다.
이하에서는, 하나의 대표적인 경우로서, 본 발명의 반도체 소자를 유기 일렉트로루미네선스 소자(이하, 간단히 "EL 소자"라 함)로서 구체화한 경우에 관하여 기술한다.
<<EL 소자>>
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명이 적용되는 EL 소자의 제1 실시 형태를 나타낸 단면도이며; 도 2는 도 1에 나타낸 EL 소자의 정공 수송층과 발광층 사이의 계면 부근의 확대 단면도이다.
이하, 도 2의 위쪽은 "상" 또는 "상측"이라 하고, 도 2의 아래쪽은 "하" 또는 "하측"이라 한다.
도 1에 나타낸 EL 소자는 투명 기판(2), 상기 기판(2) 위에 설치되는 양극(3), 상기 양극(3) 위에 설치되는 EL 층(4)(정공 수송층(41) 및 발광층(42)을 포함함), 상기 EL 층(4) 위에 설치되는 음극(5) 및 이들 층(3, 4, 및 5)을 덮도록 설치되는 보호층(6)을 포함한다.
기판(2)은 EL 소자(1)의 지지체 역할을 하며, 상술한 층들은 기판(2) 위에 형성된다.
기판(2)의 구성 재료로서는, 광투과성 및 우수한 광학 특성을 갖는 재료를 사용할 수 있다.
이와 같은 재료의 예로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리프로필렌, 시클로올레핀 중합체, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카르보네이트, 및 폴리아릴레이트 등의 각종 수지, 및 각종 유리 재료 등을 들 수 있다. 이들 재료의 적어도 하나를 상기 기판(2)의 구성 재료로서 사용할 수 있다.
기판(2)의 평균 두께는 특별히 한정되지 않지만, 약 0.1∼30mm 범위 내인 것 이 바람직하고, 약 0.1∼10mm 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
양극(3)은 EL 층(4)(즉, 후술할 정공 수송층(41))으로 정공을 주입하는 전극이다. 이 양극(3)은 거의 투명(무색 투명, 유색 투명, 또는 반투명 포함)하게 만들어져, EL 층(4)(즉, 후술할 발광층(42))으로부터의 발광을 시인(visual identification)할 수 있다.
이러한 관점에서, 높은 일함수, 우수한 도전성, 및 광투과성을 갖는 재료가 양극(3)의 구성 재료(이하, "양극 재료"라 함)로서 바람직하게 사용된다.
이와 같은 양극 재료의 예로서는, ITO(인듐 주석 산화물), SnO2, Sb 함유 SnO2, 및 Al 함유 ZnO 등의 산화물, Au, Pt, Ag, Cu, 및 이들을 둘 이상 함유하는 합금을 들 수 있다. 이들 재료의 적어도 하나를 양극 재료로서 사용할 수 있다.
양극(3)의 평균 두께는 임의의 특정값으로 한정되지 않지만, 약 10∼200nm 범위 내인 것이 바람직하고, 약 50∼150nm 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 양극(3)의 두께가 너무 얇으면, 양극(3)의 기능이 충분히 발휘되지 않는 경우가 있다. 한편, 양극(3)이 너무 두꺼우면, 광투과율이, 예를 들면 사용되는 양극 재료의 종류에 따라 현저히 낮아지는 경우가 있어, 그 결과 실용상 적합하지 않은 유기 EL 소자가 얻어지는 경우가 있다.
양극 재료로서 폴리티오펜 및 폴리피롤 등과 같은 도전성 수지도 사용할 수 있다.
한편, 음극(5)은 EL 층(4)(즉, 후술할 전자 수송층(43))으로 전자를 주입하 는 전극이다.
음극(5)의 구성 재료(이하, "음극 재료"라 함)로서는 낮은 일함수를 갖는 재료가 바람직하게 사용된다.
이와 같은 음극 재료의 예로서는, Li, Mg, Ca, Sr, La, Ce, Er, Eu, Sc, Y, Yb, Ag, Cu, Al, Cs, Rb, 및 이들을 둘 이상 함유하는 합금을 들 수 있다. 이들 재료의 적어도 하나를 음극 재료로서 사용할 수 있다.
특히, 음극 재료로서 합금을 사용하는 경우에는, Ag, Al, 또는 Cu 등의 안정한 금속 원소를 함유하는 합금, 구체적으로는 MgAg, AlLi, 또는 CuLi 등의 합금이 바람직하게 사용된다. 음극 재료로서 이와 같은 합금을 사용함으로써, 음극(5)의 전자 주입 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
음극(5)의 평균 두께는 약 1nm∼1㎛ 범위 내인 것이 바람직하고, 약 100∼400nm 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 음극(5)의 두께가 너무 얇으면, 음극(5)의 기능이 충분히 발휘되지 않는 경우가 있다. 한편, 음극(5)이 너무 두꺼우면, EL 소자(1)의 발광 효율이 낮아지는 경우가 있다.
EL 층(4)은 양극(3)과 음극(5) 사이에 설치된다. 이 EL 층(4)은 정공 수송층(41), 발광층(42), 및 전자 수송층(43)을 포함한다. 이들 층(41, 42, 및 43)은 이 순서대로 양극(3) 위에 형성된다.
정공 수송층(41)은 양극(3)으로부터 주입되는 정공을 발광층(42)으로 수송하는 기능을 갖는다.
이 실시 형태에서는, 정공 수송층(41)은 다공질 입자(411)와, 그 다공질 입 자(411)의 공공(411a) 내 및 그 다공질 입자(411) 사이의 갭(411b)에 채워진 정공 수송 재료(반도체 재료)로 구성된다(도 2 참조).
정공 수송층(41)을 이와 같은 구성, 즉 공공(411a) 및 갭(411b)을 갖는 구성으로 형성함으로써, 정공 수송층(41)에서 정공 수송 재료(412)의 연결(linkage)의 연속(연속적인 형태)이, 다공질 입자(411)에 의해 차단되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 정공 수송층의 정공 수송능이 저감되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
정공 수송 재료(412)는, 다공질 입자(411)의 표면과 접촉하는 면적, 즉 갭(411a)과 공공(411b)에 의해 규정되는 다공질 입자(411)의 면적을 통하여 다공질 입자(411)에 의해 담지된다. 그 결과, 정공 수송층(41)은 이와 같은 다공질 입자(411)를 갖지 않는 구성의 정공 수송층에 비하여 우수한 내용제성을 발휘할 수 있다. 따라서, 이어지는 발광층 형성 공정 [3]에서, 발광층(상층)(42)을 상기 정공 수송층(하층) 위에 형성하여, 이들 층을 서로 접촉시킬 때, 발광층(42)을 형성하기 위한 발광층 형성 재료에 함유된 용매 또는 분산매로 인해, 정공 수송층(41)이 팽윤되거나 용해되는 것을 적절히 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 정공 수송층(41)이 정공 수송 재료(412)가 다공질 입자(411)(즉, 공공(411a) 및 갭(411b))에 의해 담지되는 구성을 갖기 때문에, 발광층(42)의 구성 재료인 발광층 재료와 정공 수송 재료(412)가, 시간이 경과함에 따라 서로 혼합되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 그 결과, 발광층(42)의 발광 효율이 시간이 경과함에 따라 저감되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
상술한 특징 때문에, 정공 수송층(41)은 우수한 정공 수송능을 가질 수 있으며, 이와 같은 정공 수송층(41)을 구비하는 EL 소자도 우수한 특성을 발휘할 수 있다.
상기 정공 수송 재료(반도체 재료)(412)로서는, 정공 수송능을 가진다면, 어떠한 재료라도 사용할 수 있지만, 바람직하게는 공액 화합물이 사용된다. 이와 같은 공액 화합물은, 그 특유의 전자 구름의 퍼짐에서 유래된 특성 때문에, 특히 원활하게 정공을 수송할 수 있으며, 따라서 이와 같은 화합물은 특히 우수한 정공 수송능을 가질 수 있다.
구체적으로는, 하기 일반식 (A1) 또는 하기 일반식 (A2)로 표시되는 화합물, 이들 화합물을 그들의 중합성 기들에서 중합 반응시켜 얻어지는 화합물, 및 하기와 같은 기타 화합물을 상기 정공 수송 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다. 이와 같은 기타 화합물의 예로서는 3,4-에틸렌디옥시테오펜/스티렌술폰산 등의 티오펜/스티렌술폰산계 화합물; 1,1-비스(4-디-파라-트리아미노페닐)시클로헥산 및 1,1'-비스(4-디-파라-톨릴아미노페닐)-4-페닐-시클로헥산 등의 아릴시클로알칸계 화합물; 4,4',4"-트리메틸트리페닐아민, N,N,N',N'-테트라페닐-1,1'-비스페닐-4,4'-디아민, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD1), N,N'-디페닐-N,N'-비스(4-메톡시페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD3), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(α-NPD), 및 TPTE 등의 아릴아민계 화합물; N,N,N',N'-테트라페닐-파라-페닐렌디아민, N,N,N',N'-테트라(파라-톨릴)-파라-페닐 렌디아민, 및 N,N,N',N'-테트라(메타-톨릴)-메타-페닐렌디아민(PDA) 등의 페닐렌디아민계 화합물; 카르바졸, N-이소프로필카르바졸, 및 N-페닐카르바졸 등의 카르바졸계 화합물; 스틸벤, 및 4-디-파라-톨릴아미노스틸벤 등의 스틸벤계 화합물; OxZ 등의 옥사졸계 화합물; 트리페닐메탄, 및 m-MTDATA 등의 트리페닐메탄계 화합물; 1-페닐-3-(파라-디메틸아미노페닐)피라졸린 등의 피라졸린계 화합물; 벤진(시클로헥사디엔)계 화합물; 트리아졸 등의 트리아졸계 화합물; 이미다졸 등의 이미다졸계 화합물; 1,3,4-옥사디아졸, 및 2,5-디(4-디메틸아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸 등의 옥사디아졸계 화합물; 안트라센, 및 9-(4-디에틸아미노스티릴)안트라센 등의 안트라센계 화합물; 플루오레논, 2,4,7-트리니트로-9-플루오레논, 및 2,7-비스(2-히드록시-3-(2-클로로페닐카르바모일)-1-나프틸아조)플루오레논 등의 플루오레논계 화합물; 폴리아닐린 등의 아닐린계 화합물; 실란계 화합물; 폴리티오펜, 및 폴리(티오펜비닐렌) 등의 티오펜계 화합물; 폴리(2,2'-티에닐피롤), 및 1,4-디티오케토-3,6-디페닐-피롤로-(3,4-c)피롤로피롤 등의 피롤계 화합물; 플로렌 등의 플로렌계 화합물; 포르피린, 및 금속 테트라페닐포르피린 등의 포르피린계 화합물; 퀴나크리돈 등의 퀴나크리돈계 화합물; 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 테트라(t-부틸)구리 프탈로시아닌, 및 철 프탈로시아닌 등의 금속 또는 비금속 프탈로시안계 화합물; 구리 나프탈로시아닌, 바나딜 나프탈로시아닌, 및 모노클로로 갈륨 나프탈로시아닌 등의 금속 또는 비금속 나프탈로시아닌계 화합물; 및 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 및 N,N,N',N'-테트라페닐벤지딘 등의 벤지딘계 화합물을 포함한다. 이들 화합물로 형성되는 고분자는 더 높은 정공 수송능을 갖는다.
이들 화합물 중에서, 특히, 중합성 기를 갖는 화합물을 정공 수송 재료(반도체 재료)(412)로서 바람직하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 정공 수송 재료(412)를 구성하는 화합물의 중합성 기들을 중합시킴으로써, 정공 수송 재료(412)를 중합시킬 수 있다. 이와 같은 고분자는 다공질 입자의 표면에 용이하게 얽히게 된다. 그 결과, 상기 고분자는 다공질 입자(411)의 표면, 즉 공공(411a) 및 갭(411b)에 의해 강고하게 또는 확실히 담지된다. 결과적으로, 상술한 바와 같은 구성을 갖도록 정공 수송층(41)을 형성함으로써 얻어지는 결과를, 보다 현저히 발휘할 수 있다.
구체적으로는, 이와 같은 고도로 중합된 정공 수송 재료(412)의 예로서는, 하기 일반식 (A1) 또는 (A2)로 표시되는 화합물을 그들의 중합성 기들에서 중합 반응시켜 얻어지는 고분자를 들 수 있다. 이와 같은 고분자는 더 높은 정공 수송능을 발휘할 수 있기 때문에, 정공 수송 재료로서 특히 효과적으로 사용할 수 있다.
Figure 112007079503184-pct00004
(식 중, 2개의 R1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수 2∼8의 직쇄 알킬기를 나타내고, 4개의 R2들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 무치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, 2개의 X1들은 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 2개의 X1들의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름);
또는
Figure 112007079503184-pct00005
(식 중, 8개의 R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 미치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, X2, X3, X4 및 X5는 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 X2, X3, X4 및 X5의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름)
Figure 112007079503184-pct00006
(식 중, n1은 2∼8의 정수이고, n2는 3∼8의 정수이고, m은 0∼3의 정수이고, Z1는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, Z2는 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타냄)
이들 화합물의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
다공질 입자(411)의 구성 재료로서는, 정공 수송층(41) 중에서 정공 수송 재료(반도체 재료)(412)의 캐리어 수송능을 저감시키지 않고, 공공(411a)을 형성하고 있다면, 어떠한 재료라도 사용할 수 있지만, 다공질 입자(411)는 주로 무기 산화물로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 상기 구성을 갖는 다공질 입자(411)를 비교적 용이하게 얻을 수 있다.
이와 같은 무기 산화물의 예로서는, Si, Al, Zu, Sn, Li, Be, B, Na, Mg, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Sb, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Tl, Pb, Bi, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yn, Lu, In, Ti, Cu, 및 Fe 등의 원소의 적어도 하나를 함유하는 무기 산화물을 들 수 있다.
이들 물질 중에서, 상기 무기 산화물은 SiO2, Al2O3, ZnO, SnO2, CeO2, ITO, TiO2, CuO, Fe2O3, CoO, 및 Y2O3의 적어도 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하며, SiO2, Al2O3, ZnO, 및 SnO2의 하나 이상으로 구성되는 것이 보다 바람직하다. 이들 무기 산화물을 사용함으로써, 상술한 구성의 다공질 입자(411)를 얻을 수 있다.
상술한 다공질 입자(411)는 상술한 무기 산화물의 1종 또는 2종 이상으로 형성해도 된다.
다공질 입자(411)의 공공률이 그 기계적 강도가 현저히 낮아지지 않는 범위 내에서, 가능한 한 크게 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 다공질 입자(411)의 공공률이 약 20∼75% 범위 내인 것이 바람직하며, 약 35∼60% 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여, 다공질 입자(411)의 기계적 강도가 낮아지는 것을 방지하면서, 더 많은 양의 정공 수송 재료(412)로 다공질 입자(411)의 공공(411a)을 충전할 수 있다.
각 다공질 입자(411)의 형상에 제한이 없을지라도, 각 다공질 입자는 구체 형상 또는 다면체 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 형상의 다공질 입자(411)를 선택함으로써, 정공 수송층(41) 중에서, 다공질 입자(411) 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수 있으면서, 갭(411b)의 점유율을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 공공(411a) 내에 충전되어 있는 정공 수송 재료(412)의 비율을, 갭(411b)에 충전되어 있는 정공 수송 재료(412)의 비율에 비하여 더욱 증가시킬 수 있다. 결과적으로, 하기의 발광층 형성 공정 [3]에서, 정공 수송 재료(412)가 발광층 형성 재료에 직접 노출되는 면적을 더욱 작게 만들 수 있으며, 따라서 발광층(42)을 형성하는 발광층 형성 재료에 함유된 용매 또는 분산매로 인해, 정공 수송층(41)이 팽윤되거나 용해되는 것을 적절히 억제하거나 방지할 수 있다.
구체 형상의 다공질 입자(411)를 사용하는 경우에는, 다공질 입자(411)의 평균 입경이 약 2∼200nm 범위 내인 것이 바람직하며, 약 30∼100nm 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 다공질 입자(411)의 평균 입경이 너무 작으면, 공공(411a)의 형성이 어려워져 다공질 입자(411)가 충분한 강도를 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 다공질 입자(411)의 평균 입경이 너무 크면, 정공 수송층(41) 중에서 갭의 점유 면적이 커진다. 그 결과, 정공 수송층(41)의 표면에 노출된 정공 수송 재료(412)의 양이 많아지기 때문에, 발광층 형성 재료에 함유된 용매 또는 분산매로 인해 정공 수송 재료(412)가 팽윤되거나 용해되는 경우가 있다.
이에 관하여, 구체 형상 이외의 형상을 갖는 다공질 입자(411)를 사용할 경우, 각 다공질 입자(411)의 최대 길이와 최소 길이의 합계의 1/2의 평균값이 상기 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
또한, 각 다공질 입자(411)는, 그들을 고도로 치밀화하거나 또는 서로 밀착시켜 존재시킬 수 있다는 관점에서 형상이 동일한 것이 바람직하지만, 서로 다른 종류의 형상을 갖는 다공질 입자를 사용해도 된다.
또한, 정공 수송 재료(412)는 체적 저항률이 10Ω·cm 이상인 것이 바람직하며, 102Ω·cm 이상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여, 높은 발광 효율을 갖는 EL 소자를 얻을 수 있다.
정공 수송층(41)의 평균 두께는 임의의 특정값으로 한정되지 않지만, 약 10∼150nm 범위 내인 것이 바람직하며, 약 50∼100nm 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 정공 수송층(41)의 두께가 너무 얇으면, 핀홀(pin hole)이 형성될 가능성이 있다. 한편, 정공 수송층의 두께가 너무 두꺼우면, 정공 수송층(41)의 투과율이 나빠질 수 있으며, 이에 의하여 발광의 색도(색상)가 변화해 버릴 우려가 있다.
전류가 양극(3)과 음극(5) 사이로 흐를 때(즉, 전압이 양극(3)과 음극(5)을 가로질러 인가될 때), 양극(3)으로부터 방출된 정공은 정공 수송층(41) 중을 이동하고, 전자는 음극(5)으로부터 방출된다. 그 후, 발광층(42)에서, 재결합 시에 방출되는 에너지에 의해 엑시톤이 생성되고, 그 엑시톤이 기저 상태로 되돌아갈 때, (형광이나 인광 형태로) 에너지를 방출하거나, 발광한다.
발광층(42)의 구성 재료(발광 재료)로서는, 양극(3)과 음극(5)을 가로질러 전압이 인가되는 동안, 정공이 양극(3)으로부터 발광층(42)으로 주입되고, 전자가 음극(5)으로부터 발광층(42)으로 주입되어, 정공과 전자가 재결합될 수 있는 장(field)을 제공할 수 있는 한, 어떠한 재료라도 사용할 수 있다.
이와 같은 발광 재료로서는, 후술하는 바와 같은, 각종 저분자 형태의 발광 재료 및 각종 고분자 형태의 발광 재료가 있으며, 이들 재료의 적어도 하나를 사용할 수 있다.
이에 관하여, 저분자 형태의 발광 재료를 사용하는 경우에는, 치밀한 발광층을 얻을 수 있어, 발광층(42)의 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 한편, 고분자 형 태의 발광 재료를 사용하는 경우에는, 이와 같은 재료는 용매에 비교적 쉽게 용해될 수 있으므로, 잉크젯 인쇄법 등과 같은 각종 도포법 중 어느 것을 사용하여 발광층(42)을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 저분자 형태의 발광 재료와 고분자 형태의 발광 재료를 조합하여 사용하는 경우에는, 저분자 형태의 발광 재료와 고분자 형태의 발광 재료 양쪽의 상승 효과를 얻을 수 있다. 즉, 높은 발광 효율을 갖는 치밀한 발광층(42)을 잉크젯 인쇄법 등과 같은 각종 도포법에 의해 용이하게 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 저분자 형태의 발광 재료의 예로서는, 디스티릴벤젠(DSB), 및 디아미노디스티릴벤젠(DADSB) 등의 벤젠계 화합물; 나프탈렌 및 나일 레드(Nile red) 등의 나프탈렌계 화합물; 페난트렌 등의 페난트렌계 화합물; 크리센 및 6-니트로크리센 등의 크리센계 화합물; 페릴렌 및 N,N'-비스(2,5-디-t-부틸페닐)-3,4,9,10-페릴렌-디-카르복시이미드(BPPC) 등의 페릴렌계 화합물; 코로넨 등의 코로넨계 화합물; 안트라센 및 비스스티릴안트라센 등의 안트라센계 화합물; 피렌 등의 피렌계 화합물; 4-(디-시아노메틸렌)-2-메틸-6-(파라-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(DCM) 등의 피란계 화합물; 아크리딘 등의 아크리딘계 화합물; 스틸벤 등의 스틸벤계 화합물; 2,5-디벤조옥사졸티오펜 등의 티오펜계 화합물; 벤조옥사졸 등의 벤조옥사졸계 화합물; 벤조이미다졸 등의 벤조이미다졸계 화합물; 2,2'-(파라-페닐렌디비닐렌)-비스벤조티아졸 등의 벤조티아졸계 화합물; 비스티릴(1,4-디페닐-1,3-부타디엔) 및 테트라페닐부타디엔 등의 부타디엔계 화합물; 나프탈이미드 등의 나프탈이미드계 화합물; 쿠마린 등의 쿠마린계 화합물; 페리논 등의 페리논계 화합물; 옥사 디아졸 등의 옥사디아졸계 화합물; 알다진계(aldazine-based) 화합물; 1,2,3,4,5-펜타페닐-1,3-시클로펜타디엔(PPCP) 등의 시클로펜타디엔계 화합물; 퀴나크리돈 및 퀴나크리돈 레드 등의 퀴나크리돈계 화합물; 피롤로피리딘 및 티아디아졸로피리딘 등의 피리딘계 화합물; 2,2',7,7'-테트라페닐-9,9'-스피로비플루오렌 등의 스피로 화합물; 프탈로시아닌(H2Pc) 및 구리 프탈로시아닌 등의 금속 또는 비금속 프탈로시아닌계 화합물; 플로렌 등의 플로렌계 화합물; 및 8-히드록시퀴놀린 알루미늄(Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이트) 알루미늄(III)(Almq3), (8-히드록시퀴놀린) 아연(Znq2), (1,10-페난트롤린)-트리스-(4,4,4-트리플루오로-1-(2-티에닐)-부탄-1,3-디오네이트) 유로퓸(III)(Eu(TTA)3(phen)), fac-트리스(2-페닐피리딘) 이리듐(Ir(ppy)3), 및 (2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀) 백금(II) 등의 각종 금속 착물 등을 들 수 있다.
고분자 형태의 발광 재료의 예로서는, 트랜스형 폴리아세틸렌, 시스형 폴리아세틸렌, 폴리(디-페닐아세틸렌)(PDPA), 및 폴리(알킬, 페닐아세틸렌)(PAPA) 등의 폴리아세틸렌계 화합물; 폴리(파라-페닐렌비닐렌)(PPV), 폴리(2,5-디알콕시-파라-페닐렌비닐렌)(RO-PPV), 시아노 치환된 폴리(파라-페닐렌비닐렌)(CN-PPV), 폴리(2-디메틸옥틸실릴-파라-페닐렌비닐렌)(DMOS-PPV), 및 폴리(2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-파라-페닐렌비닐렌(MEH-PPV) 등의 폴리파라페닐렌비닐렌계 화합물; 폴리(3-알킬티오펜)(PAT) 및 폴리(옥시프로필렌)트리올(POPT) 등의 폴리티오펜계 화합물; 폴 리(9,9-디알킬플루오렌)(PDAF), α,ω-비스[N,N'-디(메틸페닐)아미노페닐]-폴리[9,9-비스(2-에틸헥실)플루오렌-2,7-디일](PF2/6am4), 폴리(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐)-alt-co(안트라센-9,10-디일) 등의 폴리플루오렌계 화합물; 폴리(파라-페닐렌)(PPP) 및 폴리(1,5-디알콕시-파라-페닐렌)(RO-PPP) 등의 폴리파라페닐렌계 화합물; 폴리(N-비닐카르바졸)(PVK) 등의 폴리카르바졸계 화합물; 및 폴리(메틸페닐실란)(PMPS), 폴리(나프틸페닐실란)(PNPS), 및 폴리(비페닐릴페닐실란)(PBPS) 등의 폴리실란계 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 발광 재료로서, 정공 수송층(41)에 사용되는 정공 수송 재료(412)의 종류에 따라서는, 상술한 발광 재료 이외에, 상기 정공 수송 재료와 관련하여 상술한 상기 일반식 (A1) 및 (A2)로 표시되는 화합물 및, 이들 화합물을 그들의 중합성 기들에서 중합 반응시켜 얻어지는 고분자를 사용할 수 있다.
이들 화합물에 대해서는 후에 상세히 기술한다.
발광층(42)의 평균 두께는 임의의 특정값으로 한정되지 않지만, 약 10∼150nm의 범위 내인 것이 바람직하며, 약 50∼100nm의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 발광층의 두께를 상기 범위 내의 값으로 설정함으로써, 정공과 전자의 재결합이 효율적으로 일어나고, 이에 의하여 발광층(42)의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 보호층(6)은 EL 소자(1)를 구성하는 상기 층들(3, 4, 및 5)을 덮도록 설치한다. 이 보호층(6)은 EL 소자(1)를 구성하고 있는 층들(3, 4, 및 5)을 밀폐하여 밀봉하는 기능을 가져 산소와 습기를 차단한다. 이와 같은 보호 층(6)을 설치함으로써, EL 소자(1)의 신뢰성 향상 효과 및 EL 소자(1)의 변질 및 열화를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
보호층(6)의 구성 재료의 예로서는, Al, Au, Cr, Nb, Ta 및 Ti, 이들을 함유하는 합금, 규소 산화물, 및 각종 수지 재료 등을 들 수 있다. 이에 관하여, 도전성 재료를 보호층(6)의 구성 재료로서 사용하는 경우에는, 필요에 따라, 절연막을 보호층(6)과 각 층(3, 4, 및 5)의 사이에 설치하여, 그 사이의 단락을 방지하는 것이 바람직하다.
EL 소자(1)는 디스플레이에 사용할 수 있지만, 예를 들면 광원 등과 같은 각종 광학적 용도로도 사용할 수 있다.
유기 EL 소자(1)를 디스플레이에 사용하는 경우에는, 구동 방식은 특별히 제한되지 않고, 액티브 매트릭스 방식 또는 패시브 매트릭스 방식 중 어느 것을 채용해도 된다.
상술한 바와 같은 유기 EL 소자(1)는, 예를 들면 하기와 같은 방법으로 제조할 수 있다.
[1] 양극 형성 공정
먼저, 기판(2)을 준비한 후, 양극(3)을 그 기판(2) 위에 형성한다.
양극(3)은, 예를 들면 플라스마 CVD, 열 CVD, 및 레이저 CVD 등의 화학 증착법(CVD); 진공 증착; 스퍼터링; 이온 플레이팅 등의 건식 도금법; 전해 도금, 침지 도금, 및 무전해 도금 등의 습식 도금법; 용사법(thermal spraying); 졸겔법; MOD법; 또는 금속박 접합 등에 의해 형성할 수 있다.
[2] 정공 수송층 형성 공정
다음에, 정공 수송층(41)을 양극(3) 위에 형성한다. 본 발명에 따른 반도체층 형성 재료를 정공 수송층(41)을 형성하는 데 사용한다.
[2-1]
먼저, 정공 수송층 형성 재료(본 발명에 따른 반도체층 형성 재료)를 준비한다. 상기 정공 수송층 형성 재료는, 정공 수송 재료(반도체 재료)(412)와 다공질 입자(411)와 분산매를 함유하며, 상기 정공 수송 재료는 그 적어도 일부가 다공질 입자의 공공 내에 채워진 상태로 존재하고 있다.
이와 같은 정공 수송층 형성 재료는 하기 방법에 의해 얻을 수 있다. 즉, 정공 수송 재료(412)를 분산매에 용해 또는 분산한 후에, 다공질 입자(411)를 분산매에 첨가하고, 교반 등에 의해 진동을 가한다.
이 경우에는, 정공 수송층 형성 재료에서의 다공질 입자(411)와 정공 수송 재료(412)는 하기 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 정공 수송층 형성 재료 중의 다공질 입자(411)의 함유량을 A[wt%]라 하고, 정공 수송 재료의 함유량을 B[wt%]라 할 때, A/B 값은 0.1∼9의 관계를 만족시키는 것이 바람직하며, 1∼7의 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 관계를 만족시킴으로써, 형성되는 정공 수송층에서, 공공(411a) 및 갭(411b)을 정공 수송 재료(412)로 충전시켜, 정공 수송 재료(412)를 정공(411a) 및 갭(411b)에 의하여 확실히 담지할 수 있다.
이와 같은 분산매의 예로서는, 질산, 황산, 암모니아, 과산화수소, 물, 이황화탄소, 사염화탄소, 및 에틸렌 카르보네이트 등의 무기 용매; 및 케톤계 용매(예 를 들면, 메틸 에틸 케톤(MEK), 아세톤, 디에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 메틸 이소프로필 케톤(MIPK), 및 시클로헥사논), 알코올계 용매(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜(DEG), 및 글리세롤), 에테르계 용매(예를 들면, 디에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 1,2-디메톡시 에탄(DME), 1,4-디옥산, 테트라히드로푸란(THF), 테트라히드로피란(THP), 아니솔, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(디글림), 및 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르(카르비톨)), 셀로솔브계 용매(예를 들면, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 및 페닐 셀로솔브), 지방족 탄화수소계 용매(예를 들면, 헥산, 펜탄, 헵탄, 및 시클로헥산), 방향족 탄화수소계 용매(예를 들면, 톨루엔, 크실렌, 및 벤젠), 방향족 복소환 화합물계 용매(예를 들면, 피리딘, 피라진, 푸란, 피롤, 티오펜, 및 메틸 피롤리돈), 아미드계 용매(예를 들면, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 및 N,N-디메틸아세트아미드(DMA)), 할로겐 화합물계 용매(예를 들면, 디클로로메탄, 클로로포름, 및 1,2-디클로로에탄), 에스테르계 용매(예를 들면, 아세트산 에틸, 아세트산 메틸, 및 포름산 에틸), 황화합물계 용매(예를 들면, 디메틸 술폭사이드(DMSO) 및 술포란), 니트릴계 용매(예를 들면, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 및 아크릴로니트릴), 유기산계 용매(예를 들면, 포름산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 및 트리플루오로아세트산) 등의 각종 유기 용매, 및 이들을 함유하는 혼합 용매를 들 수 있다.
중합성 기들을 갖는 화합물로 구성된 정공 수송 재료(412)를 사용하는 경우에는, 중합 개시제를 정공 수송층 형성 재료에 첨가하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 나중의 공정 [2∼4]에서, 상기 재료에 가열 또는 광조사 처리를 행함으로 써, 중합성 기에서의 중합 반응을 촉진시킬 수 있다.
중합 개시제의 예로서는, 라디칼 광중합 개시제 및 양이온 광중합 개시제 등의 광중합 개시제, 열중합 개시제, 및 혐기성 중합 개시제를 들 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다.
이와 같은 양이온 광중합 개시제의 예로서는, 방향족 술포늄염계 양이온 광중합 개시제, 방향족 요오도늄염계 양이온 광중합 개시제, 방향족 디아조늄 양이온 광중합 개시제, 피리듐염계 양이온 광중합 개시제, 및 방향족 포스포늄염계 양이온 광중합 개시제 등의 오늄염계 양이온 광중합 개시제; 및 철 아렌 착물 및 술포네이트 에스테르 등의 비이온계의 양이온 광중합 개시제를 들 수 있다.
또한, 이와 같은 라디칼 광중합 개시제의 예로서는, 벤조페논계 라디칼 광중합 개시제, 벤조인계 라디칼 광중합 개시제, 아세토페논계 라디칼 광중합 개시제, 벤질케탈계 라디칼 광중합 개시제, 미힐러 케톤계(Michler's ketone-based) 라디칼 광중합 개시제, 아실포스핀 옥사이드계 라디칼 광중합 개시제, 케토쿠마린계 라디칼 광중합 개시제, 크산텐계 라디칼 광중합 개시제, 및 티오크산톤계 라디칼 광중합 개시제를 들 수 있다.
또한, 광중합 개시제를 중합 개시제로서 사용하는 경우에는, 그 사용하는 광중합 개시제에 적합한 증감제(sensitizer)를 도전성 재료용 조성물에 첨가해도 된다.
[2-2]
다음에, 정공 수송층 형성 재료를 양극(3) 위에 공급하여, 액상 피막(도막) 을 형성한다.
상기 정공 수송층 형성 재료의 공급에는, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비어 코팅법, 그라비어 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소그래픽 인쇄법, 오프셋 인쇄법 및 잉크젯 인쇄법 등의 각종 도포법을 채용할 수 있다. 이와 같은 도포법에 따르면, 상기 정공 수송층 형성 재료를 양극(3) 위에 비교적 용이하게 공급하여 액상 피막을 형성할 수 있다.
[2-3]
다음에, 상기 분산매를, 양극(3) 위에 공급된 액상 피막(정공 수송층 형성 재료)으로부터 제거한다. 상기 분산매를 제거함으로써, 다공질 입자(411)와, 그 다공질 입자(411)의 공공(411a) 내 및 그 다공질 입자(411) 사이의 갭(411b)에 채워진 정공 수송 재료(반도체 재료)로 구성된 정공 수송층(41)이 양극(3) 위에 형성된다.
정공 수송층(41)에 대하여 상술한 바와 같은 구조를 갖게 함으로써, 다음의 발광층 형성 공정 [3]에서, 액상의 발광층 형성 재료를 공급하는 경우, 그 발광층 형성 재료에 함유된 용매 또는 분산매로 인해, 정공 수송층(41)이 팽윤되거나 용해되는 것을 적절히 억제하거나 방지할 수 있다. 그 결과, 정공 수송 재료(41)와 발광층(42) 사이에서 상용해(mutual dissolution)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
분산매를 제거하는 방법의 예로서는, 가열에 의한 방법, 진공 또는 감압하에서 건조하는 방법, 및 불활성 가스를 불어넣는 방법 등을 들 수 있다. 이들 방법 중에서, 상기 가열법이 바람직하게 사용된다. 이 가열법에 따르면, 상기 분산매를 비교적 용이하게 또 확실히 제거할 수 있다.
[2-4]
다음에, 정공 수송 재료(412)가 중합성 기를 갖는 화합물로 구성되는 경우에는, 정공 수송 재료(412)는 정공 수송 재료(412)의 상기 화합물의 중합성 기들을 중합시킴으로써 중합된다. 이에 의하여, 정공 수송층(41)에 대하여 상술한 바와 같은 구조를 갖게 함으로써 얻어지는 효과를 현저히 발휘시킬 수 있다.
중합성 기들을 중합시키는 방법의 예로서는, 광조사하는 방법, 가열법 및 혐기성 처리법 등을 들 수 있다.
광조사하는 방법을 이용하는 경우에는, 적외선, 가시광선, 자외선 및 X-선 등을 중합용 광으로서 사용할 수 있으며, 이들 광선은 단독으로 또는 둘 이상 조합하여 사용해도 된다. 이들 광선 중에서, 자외선이 특히 바람직하게 사용된다. 이에 의하여 상기 중합성 기들 사이의 중합 반응을 용이하게 또 확실히 진행시킬 수 있다.
정공 수송층(41)은 상술한 정공 수송층 형성 재료를 사용하는 방법 이외에, 예를 들면, 하기의 방법에 의해 형성해도 된다.
[2'-1]
먼저, 피막 상태로 퇴적된 다공질 입자(이하, "다공질 입자 퇴적 피막"이라 함)를 양극(3) 위에 설치한다.
이와 같은 다공질 입자 퇴적 피막을 형성하는 방법에 제한은 없지만, 하기의 방법에 의해 형성할 수 있다.
즉, 다공질 입자와 분산매를 함유하는 분산액을 양극(3) 위에 공급한 후에, 상기 분산매를 제거함으로써, 다공질 입자 퇴적 피막(즉, 다공질 입자의 피막 상태의 퇴적물)을 얻을 수 있다. 이 방법에 따르면, 다공질 입자 퇴적 피막을 양극(3) 위에 비교적 용이하고 또 확실히 형성할 수 있다.
상기 분산매, 그 분산매를 공급 및 제거하는 방법으로서는, 상기 공정 [2]와 관련하여 상술한 것들을 이용할 수 있다.
[2'-2]
다음에, 정공 수송 재료(반도체 재료)(412) 및, 용매 또는 분산매를 함유하는 액상 재료를 공급함으로써, 그 액상 재료가 다공질 입자(411)의 다공질 입자 퇴적 피막으로 침투되도록 한다. 그 결과, 다공질 입자(411)의 공공(411a) 및 그 다공질 입자(411) 사이의 갭(411b)이 상기 액상 재료로 충전된다.
상기 분산매 및 그 분산매를 공급하는 방법으로서는, 상기 공정 [2]와 관련하여 상술한 것들을 이용할 수 있다.
[2'-3]
다음에, 상기 용매 또는 분산매를 공공(411a) 내 및 갭(411b)에 채워진 액상 재료로부터 제거한다. 결과적으로, 상기 공정 [2]와 마찬가지 방법으로, 다공질 입자(411)와, 다공질 입자(411)의 공공(411a) 내 및 그 다공질 입자(411) 사이의 갭에 채워진 정공 수송 재료(반도체 재료)(412)로 구성된 정공 수송층을 양극(3) 위에 형성할 수 있다.
상기 용매 또는 분산매를 제거하는 방법으로서는, 상기 공정 [2]와 관련하여 상술한 것들을 이용할 수 있다.
[2'-4]
다음에, 정공 수송 재료(412)를 중합성 기들을 갖는 화합물로 형성하는 경우에는, 정공 수송 재료(412)가 상기 공정 [2-4]와 관련하여 상술한 것과 마찬가지 방법에 의해 중합된다. 즉, 정공 수송 재료(412)의 화합물의 중합성 기들을 중합시킨다.
[3] 발광층 형성 공정
다음에, 발광층(42)을 정공 수송층(41) 위에 형성한다.
발광층(42)은, 예를 들면, 상술한 바와 같은 발광 재료를 용매에 용해하거나 분산매에 분산함으로써 얻어지는 발광층 재료(즉, 발광층을 형성하는 재료)를 정공 수송층(41) 위에 도포하여 형성할 수 있다.
발광 재료를 용해시키거나 분산시키는 용매 또는 분산매로서는, 정공 수송층(41)을 형성하는 데 사용한 것과 동일한 용매 또는 분산매를 사용할 수 있다.
또한, 상기 발광층 재료를 정공 수송층(41) 위에 도포하는 방법으로서는, 정공 수송층(41)을 형성하는 데 사용한 것과 동일한 도포법을 채용할 수 있다.
[4] 전자 수송층 형성 공정
다음에, 전자 수송층(43)을 발광층(42) 위에 형성한다.
전자 수송층(43)은 발광층(42)과 마찬가지 방법으로 형성할 수 있다. 즉, 전자 수송층(43)을, 발광층(42)과 관련하여 상술한 방법에 의해, 상술한 바와 같은 전자 수송 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
[5] 음극 형성 공정
다음에, 음극(5)을 전자 수송층(43) 위에 형성한다.
음극(5)은, 예를 들면 진공 증착, 스퍼터링, 또는 금속박 접합 등에 의해 형성할 수 있다.
[6] 보호층 형성 공정
다음에, 보호층(6)을 양극(3), EL 층(4), 및 음극(5)을 덮도록 형성한다.
보호층(6)은, 예를 들면 상술한 바와 같은 재료로 만들어진 상자형 보호 커버를 각종 경화성 수지(접착제)를 사용하여 접합함으로써 형성하거나 설치할 수 있다.
이와 같은 경화성 수지로서는, 열경화성 수지, 광경화성 수지, 반응성 경화 수지, 및 혐기성 경화 수지의 어느 것이라도 사용할 수 있다.
EL 소자(1)는 이상과 같은 공정을 거쳐 제조한다.
(제2 실시 형태)
이하에, 본 발명의 EL 소자의 제2 실시 형태에 관해서 기술한다.
도 3은 EL 소자의 제2 실시 형태를 나타낸 단면도이다. 이하에서는, 도 3에서의 위쪽을 "상" 또는 "상측"이라 하고, 그 아래쪽을 "하" 또는 "하측"이라 한다.
이하, 제1 실시 형태와의 차이점에 중점을 두어 설명하며, 공통적인 점에 대해서는 그 설명을 생략한다.
제2 실시 형태의 EL 소자는, 발광층(42)과 음극(5) 사이에 전자 수송층(43)을 형성하는 것 이외에는, 제1 실시 형태의 EL 소자의 구성과 동일한 구성을 갖는다.
이하에, 이러한 점에 관하여 설명한다.
전자 수송층(43)은 음극(5)으로부터 주입된 전자를 발광층(42)으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 이와 같은 전자 수송층(43)을 음극(5)과 발광층(42) 사이에 설치함으로써, 양극(3) 및 음극(5)으로부터 각각 주입된 정공과 전자가 발광층(42)에서 재결합되는 것을 비교적 용이하게 조절할 수 있다.
전자 수송층(43)에 사용할 수 있는 재료의 예로서는, 1,3,5-트리스[(3-페닐-6-트리-플루오로메틸)퀴녹살린-2-일]벤젠(TPQ1) 및 1,3,5-트리스[{3-(4-t-부틸페닐)-6-트리스플루오로메틸}퀴녹살린-2-일]벤젠(TPQ2) 등의 벤젠계 화합물(스타버스트계(starburst-based) 화합물); 나프탈렌 등의 나프탈렌계 화합물; 페난트렌 등의 페난트렌계 화합물; 크리센 등의 크리센계 화합물; 페릴렌 등의 페릴렌계 화합물; 안트라센 등의 안트라센계 화합물; 피렌 등의 피렌계 화합물; 아크리딘 등의 아크리딘계 화합물; 스틸벤 등의 스틸벤계 화합물; BBOT 등의 티오펜계 화합물; 부타디엔 등의 부타디엔계 화합물; 쿠마린 등의 쿠마린계 화합물; 퀴놀린 등의 퀴놀린계 화합물; 비스티릴 등의 비스티릴계 화합물; 피라진 및 디스티릴피라진 등의 피라진계 화합물, 퀴녹살린 등의 퀴녹살린계 화합물; 벤조퀴논 및 2,5-디페닐-파라-벤조퀴논 등의 벤조퀴논계 화합물; 나프토퀴논 등의 나프토퀴논계 화합물; 안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물; 옥사디아졸, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4- 옥사디아졸(PBD), BMD, BND, BDD, 및 BAPD 등의 옥사디아졸계 화합물; 트리아졸 및 3,4,5-트리페닐-1,2,4-트리아졸 등의 트리아졸계 화합물; 옥사졸계 화합물; 안트론 등의 안트론계 화합물; 플루오레논 및 1,3,8-트리니트로-플루오레논(TNF) 등의 플루오레논계 화합물; 디페노퀴논 및 MBDQ 등의 디페노퀴논계 화합물; 스틸벤퀴논 및 MBSQ 등의 스틸벤퀴논계 화합물; 안트라퀴노디메탄계 화합물; 티오피란 디옥사이드계 화합물; 플루오레닐리덴메탄계 화합물; 디페닐디시아노에틸렌계 화합물; 플로렌 등의 플로렌계 화합물; 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 및 철 프탈로시아닌 등의 금속 또는 비금속 프탈로시아닌계 화합물; 및 8-히드록시퀴놀린 알루미늄(Alq3), 및 배위자로서 벤조옥사졸 또는 벤조티아졸을 갖는 착물 등의 각종 금속 착물을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로, 또는 둘 이상 조합하여 사용해도 된다.
이에 관하여, 상술한 정공 수송 재료와 관련하여 설명한, 상기 일반식 (A1) 및 (A2)로 표시되는 화합물 및, 그 화합물을 그들의 중합성 기들에서 중합 반응시켜 얻어지는 고분자를, 상술한 전자 수송 재료 이외에, 전자 수송 재료로서 사용해도 된다. 이들 화합물의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
전자 수송층(43)의 평균 두께는 임의의 특정값으로 한정되지 않지만, 약 1∼100nm 범위 내인 것이 바람직하며, 약 20∼50nm 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 전자 수송층(43)의 두께가 너무 얇으면, 핀홀이 형성되어 단락을 일으킬 가능성이 있다. 한편, 전자 수송층의 두께가 너무 두꺼우면, 저항값이 높아지는 경우가 있다.
이 실시 형태에서는, 발광층(42)은 제1 실시 형태의 정공 수송층(41)과 동일한 구성으로 되어 있다. 즉, 발광층(42)은 다공질 입자(411)와, 다공질 입자(411)의 공공(411a) 내 및 그 다공질 입자(411) 사이의 갭에 충전된 발광 재료(반도체 재료)로 구성된다. 그 결과, 정공 수송층(41)이 이와 같은 구성으로 형성된 제1 실시 형태에서 얻을 수 있는 것과 동일한 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다. 즉, 전자 수송층(43)을 발광층(42) 위에 형성할 때, 발광층(42)과 전자 수송층(43)의 계면에서 상용해가 일어나는 것을 확실히 방지할 수 있다. 결과적으로, 발광층(42)과 전자 수송층(43)은 각각 우수한 발광 효율과 우수한 전자 수송 효율을 가질 수 있으며, 따라서 이들 층을 구비하는 EL 소자는 우수한 특성을 발휘할 수 있다.
제2 실시 형태가, 정공 수송층(41) 및 발광층(42)이 다공질 입자(411)와 반도체 재료(즉, 정공 수송 재료(41) 및 발광 재료)로 구성되는 경우에 의거하여 기술되었지만, 본 발명은 이와 같은 구성으로 한정되지 않는다.
구체적으로는, 하기 변형된 구성 (1)∼(3)의 하나를 적용할 수 있다. (1) 정공 수송층(41)과 발광층(42)의 하나를 다공질 입자(411)와 상기 반도체 재료로 형성한다. (2) 정공 수송층(41), 발광층(42), 및 전자 수송층(43)을 다공질 입자(411)와 반도체 재료로 형성한다. 그리고 (3) 정공 수송층(41)과 발광층(42)의 적어도 하나에 있어서, 그 층의 상부(그 층과, 그 인접하는 상층 사이의 계면 부근)는 다공질 입자(411)와 반도체 재료로 형성되며, 그 층의 다른 영역은 반도체 소자만으로 형성되는 구성을 갖는다.
또한, 각 층들 사이에 임의의 목적으로 부가적인 층을 설치해도 된다. 예를 들면, 정공 주입층을 정공 수송층(41)과 양극(3) 사이에 설치해도 되고, 전자 주입층을 전자 수송층(43)과 음극(5) 사이에 설치해도 된다. 이와 같은 정공 주입층을 EL 소자(1, 10)에 설치하는 경우에는, 상기 정공 주입층을 상술한 정공 수송 재료로 형성해도 된다. 또한, 이와 같은 전자 주입층을 EL 소자(10)에 설치하는 경우에는, 전자 주입층을, 상술한 전자 수송 재료 대신에, LiF 등의 알칼리 할라이드로 형성해도 된다.
또한, 제1 및 제2 실시 형태에서는 발광층(42)이 정공 수송층(41)과는 별도로 설치되고 있지만, 그들을, 정공 수송층(41)과 발광층(42)의 기능을 둘다 갖는 정공 수송 타입 발광층으로 형성해도 된다.
<일반식 (A1) 또는 (A2)로 표시되는 화합물>
이하, 정공 수송 재료(412), 발광 재료 및 전자 수송 재료와 관련된 기술에서 언급한 바 있는, 하기 일반식 (A1)로 표시되는 화합물(이하, 간단히 "화합물(A1)"이라 함) 및 하기 일반식 (A2)로 표시되는 화합물(이하, 간단히 "화합물(A2)"이라 함)에 관하여 기술한다.
Figure 112007079503184-pct00007
(식 중, 2개의 R1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수 2∼8의 직쇄 알킬기를 나타내고, 4개의 R2들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 무치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, 2개의 X1들은 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 2개의 X1들의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름);
또는
Figure 112007079503184-pct00008
(식 중, 8개의 R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 미치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, X2, X3, X4 및 X5는 하기 일반식 (B1)∼(B3)의 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 X2, X3, X4 및 X5의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름)
Figure 112007079503184-pct00009
(식 중, n1은 2∼8의 정수이고, n2는 3∼8의 정수이고, m은 0∼3의 정수이고, Z1는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, Z2는 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타냄)
이들 화합물(A1) 및 (A2)는 각각, 그 중합성 기들에서 중합되지 않는 상태에서도 우수한 캐리어 수송능을 발휘할 수 있지만, 각 화합물을 그 중합성 기들에서 중합시켜 얻어지는 고분자는 더욱 우수한 캐리어 수송능을 발휘할 수 있다.
이에 관하여, "중합성 기"라는 용어는, 화합물(A1)에서 치환기 X1을 나타내며, 화합물(A2)에서 각 치환기 X2, 치환기 X3, 치환기 X4 및 치환기 X5(이하, 경우에 따라 치환기 X2∼X5로 통칭함)를 나타낸다.
이하, 상기 고분자의 특징에 관하여 기술한다.
각 고분자는 화합물(A1) 또는 화합물(A2)(디페닐아민 유도체)을 그 중합성 기들을 통하여 중합 반응시켜 얻어지는 것, 즉, 인접하는 주 골격(디페닐아민 골격)이, 그 중합성 기들 사이의 반응에 의해 형성되는 화학 구조(이하, 이 화학 구조를 "제1 연결 구조"라 통칭함)에 의해 연결되어 이루어지는 것이다.
먼저, 화합물(A1)로부터 얻어지는 고분자에 관하여 기술한다.
화합물(A1)을 그들의 치환기 X1(즉, 화합물(A1)의 치환기 X1과 화합물(A1)의 치환기 X1)에서 중합 반응시켜 얻어지는 고분자에서는, 상기 화합물의 주 골격이 상기 연결 구조에 의해 반복적으로 연결된 구성, 즉 주 골격이 소정의 간격으로 반복적으로 존재하는 구성으로 되어 있다. 따라서 인접하는 주 골격 사이의 상호작용이 감소한다.
또한, 각각의 주 골격은 공액 화학 구조를 가지며, 그 특유의 전자 구름의 퍼짐은, 상기 고분자에서의 캐리어(정공 또는 전자)의 원할한 수송에 기여한다.
이 때문에, 상기 고분자는 높은 캐리어 수송능을 발휘한다. 따라서, 주재료로서 이와 같은 고분자를 사용함으로써 얻어지는 층도 높은 캐리어 수송능을 갖는다.
이에 관하여, 상기 고분자에서 주 골격 사이의 간격이 너무 작으면, 인접하는 주 골격 사이의 상호작용이 강해지는 경향이 있다. 한편, 상기 고분자에서 주 골격 사이의 간격이 너무 크면, 주 골격 간에 캐리어를 수송하기가 어려워지므로, 고분자의 캐리어 수송능을 저감시키게 된다.
따라서, 이러한 관점에서 치환기 X1의 구조를 정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 치환기 X1로서 상기 일반식 (B1) 또는 (B2)로 표시되는 치환기를 선택하는 경우에는, n1이 2∼8인, 특히 3∼6인 직쇄상의 탄소-탄소 결합을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 치환기 X1로서 상기 일반식 (B3)으로 표시되는 치환기를 선택하는 경우에는, n2가 3∼8이고 m이 0∼3인, 특히 n2가 4∼6이고 m이 1 또는 2인 직쇄상의 탄소-탄소 결합을 갖는 것이 바람직하다.
상기 관계를 만족시킴으로써, 인접하는 주 골격이 적합한 간격으로 존재할 수 있게 되며, 이에 의하여, 상기 고분자에서 인접하는 주 골격 사이의 상호작용을 확실히 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 주 골격 간에 캐리어를 보다 확실히 수송할 수 있어, 상기 고분자는 높은 캐리어 수송능을 가질 수 있다.
이에 관하여, 치환기 X1로서 상기 일반식 (B1) 또는 (B2)로 표시되는 치환기를 선택하는 경우에는, 각 치환기 X1은 그 말단에, (메타)아크릴로일기 또는 에폭시기를 갖는다. 상기 (메타)아크릴로일기 및 에폭시기는 높은 반응성 및 결합 안정성을 가지므로, 치환기 X1을 직접 중합시켜, 쇄장이 긴 고분자를 형성하는 것이 비교적 용이하다.
또한, 상기 (메타)아크릴로일기의 중합 반응에 의해 얻어지는 연결 구조는, 산소 원자와 탄소 원자 사이에 존재하는 2개의 이중결합(π결합)을 갖는다. 따라서, 주 골격 사이의 간격이 비교적 길어진 경우에도, 2개의 π결합(즉, 공액 결합)을 통하여 주 골격 간의 캐리어의 수송을 확실히 행할 수 있다.
또한, 직쇄상의 탄소-탄소 결합(즉, 알킬렌기)이 2개의 π결합과 주 골격 사이에 존재하므로, 주 골격 사이의 상호작용이 증가되는 것을 방지하거나 억제할 수 있다.
또한, 상기 에폭시기의 중합 반응에 의해 얻어지는 연결 구조는, 에테르 결합과 직쇄상의 탄소-탄소 결합(즉, 알킬렌기)을 갖는다. 상기 구조를 갖는 이와 같은 연결 구조에서는, 전자의 수송이 억제된다. 따라서, 인접하는 주 골격 사이의 간격이 비교적 작은 경우에도, 주 골격 사이의 상호작용이 증가되는 것을 방지하거나 억제할 수 있다.
이에 관하여, 상기 연결 구조가 벤젠환과 같은 많은 공액 π결합을 갖는 구조를 가지면, 이와 같은 구조를 통하여 인접하는 주 골격 사이에 상호작용이 일어나며, 그것은 인접하는 주 골격을 적합한 간격으로 존재시킴으로써 얻어지는 효과를 상쇄시킨다.
그러나, 이에 관하여, 치환기 X1로서 상기 일반식 (B3)으로 표시되는 치환기를 선택하는 경우에는, 치환기 X1은 그 한쪽 말단에 기능기로서, 치환기 Z2를 스티렌기에 도입하여 형성된 스티렌 유도체기를 갖는다. 따라서, 벤젠환이 연결 구조 내에 존재하게 된다.
그 결과, 벤젠환과, 공액 화학 구조를 갖는 주 골격이 서로 너무 접근해 있는 경우, 즉 벤젠환이 에테르 결합에 의해 주 골격에 연결되어 있거나, n2와 m의 총합이 2인 경우에는, 벤젠환을 통하여 인접하는 주 골격 사이에 상호작용이 일어나게 된다.
그러나, 이 고분자에서는, 주 골격과 벤젠환 사이의 연결이, 그 사이에 존재하는, n2와 m의 총합이 3 이상, 즉 3개 이상의 메틸렌기와, 에테르 결합에 의해 형성된다. 이에 의하여, 주 골격과 벤젠환 사이의 간격을 적절한 상태로 유지할 수 있다. 그 결과, 인접하는 주 골격 사이에 상호작용이 일어나는 것을 적절히 방지하거나 억제할 수 있다.
또한, 치환기 Z2는 수소 원자, 메틸기 또는 에틸기이며, n2와 m의 총합, 즉 메틸렌기의 총합에 따라 선택된다.
예를 들면, 총합이 작은 경우에는, 치환기 Z2로서 메틸기 또는 에틸기를 선택한다. 메틸기와 에틸기는 전자 방출 치환기이므로, 치환기 Z2로서 메틸기 또는 에틸기를 선택함으로써, 주 골격 측으로 전자를 편재시킬 수 있다. 그 결과, 벤젠환을 통하여 존재하는, 인접하는 주 골격 사이에, 상호작용이 일어나는 것을 적절히 방지할 수 있다.
상술한 이유 때문에, 2개의 치환기 X1의 탄소 원자수가 거의 동일한 것이 바 람직하며, 탄소 원자수가 동일한 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 경우에는, 인접하는 주 골격 사이의 간격을 거의 일정하게 할 수 있다. 따라서, 상기 고분자에서 전자 밀도의 분포가 불균일해지는 것을 방지할 수 있으며, 이에 의하여, 상기 고분자의 캐리어 수송능을 향상시킬 수 있다.
또한, 치환기 X1이 벤젠환의 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-위치에 결합해도 되지만, 3-, 4- 또는 5- 위치에 결합하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 치환기 X1에 의해, 인접하는 주 골격을 연결함으로써 얻어지는 효과를 현저히 발휘시킬 수 있다. 즉, 인접하는 주 골격을 보다 확실히 적절한 간격으로 존재시킬 수 있다.
치환기 R1은 탄소 원자수 2∼8인, 바람직하게는 탄소 원자수 3∼6인 직쇄상의 알킬기를 갖는다. 이에 의하여, 치환기 R1의 입체 장애에 의해, 인접하는 고분자가 서로 접근하는 것이 방지되기 때문에, 인접하는 고분자를 적절한 간격으로 존재시킬 수 있다. 그 결과, 형성되는 층에서, 서로 다른 고분자들의 인접하는 주 골격 사이의 상호작용을 확실히 감소시킬 수 있게 되어, 상기 층이 높은 캐리어 수송능을 가질 수 있게 된다.
2개의 치환기 R1의 탄소 원자수는 거의 동일한 것이 바람직하며, 탄소 원자수가 동일한 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여, 상기 층 중의 인접하는 고분자를 일정한 거리의 간격으로 존재시킬 수 있다. 그 결과, 상기 층 중의 고분자의 밀도가 균일해진다.
또한, 치환기 R1은 벤젠환의 2- ∼ 6-위치 중 어느 것에 결합해도 되지만, 4-위치에 결합하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 치환기 R1의 도입 효과를 보다 현저히 발휘시킬 수 있다. 즉, 인접하는 고분자가 서로 접근하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 치환기 R2는 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기이며, 치환기 R1의 탄소 원자수에 따라 선택한다. 구체적으로는, 치환기 R1의 탄소 원자수가 많은 경우에는, 치환기 R2로서 수소 원자를 선택하고, 반면 치환기 R1의 탄소 원자수가 적은 경우에는, 치환기 R2로서 메틸기 또는 에틸기를 선택한다.
화합물(A1)에서는, 기(또는 연결기) Y의 화학 구조를 적절히 설정함으로써, 형성되는 고분자의 캐리어 수송 특성을 변화시킬 수 있다.
이것은 캐리어 수송에 기여하는 주 골격에서의 전자 구름의 퍼짐(즉, 전자의 분포)의 변화에 따라, 상기 고분자에서, 가전자대와 전도대의 에너지 준위 또는 밴드갭의 크기가 변화되는 현상에 기인하는 것으로 생각된다.
화합물(A1)에서는, 상기 기 Y는 적어도 하나의 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환 또는 적어도 하나의 치환 또는 무치환의 복소환을 함유한다. 방향족 탄화수소환 및/또는 복소환의 종류를 적절히 선택함으로써, 얻어진 고분자에서의 캐리어 수송 특성을 비교적 용이하게 조정할 수 있다.
예를 들면, 상기 기 Y로서 무치환의 방향족 탄화수소환으로 구성되는 구조를 선택함으로써, 정공 수송능을 발휘할 수 있는 고분자를 얻을 수 있으며, 따라서 얻어진 고분자를 정공 수송 재료(412)로서 사용할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 무치환의 방향족 탄화수소환으로 구성되는 구조로서는, 하기 화학식 (C1)∼(C17)로 표시되는 것들을 들 수 있다.
(C1)∼(C17)
Figure 112007079503184-pct00010
Figure 112007079503184-pct00011
이 경우에는, 상기 기 Y의 총 탄소 원자수는 6∼30인 것이 바람직하고, 10∼25인 것이 보다 바람직하며, 10∼20인 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 기 Y에서, 방향족 탄화수소환의 수는 1∼5인 것이 바람직하고, 2∼5인 것이 보다 바람직하며, 2∼3인 것이 더 바람직하다.
상기 요인을 고려하면, 상기 화합물(A1)에서, 상기 기 Y로서 화학식 (C1)로 표시되는 비페닐렌기 또는 그 유도체를 특히 바람직한 구조로 들 수 있다.
이와 같은 기를 선택함으로써, 얻어진 고분자의 정공 수송능이 우수해지고, 따라서 상기 고분자로 형성되는 도전층도 높은 정공 수송능을 가질 수 있다.
다음에, 상기 기 Y로서 적어도 하나의 치환 또는 무치환의 복소환을 함유하는 구조를 선택함으로써, 얻어진 고분자의 캐리어 수송 특성을 비교적 용이하게 조 절할 수 있다.
이와 같은 복소환으로서는, 질소, 산소, 황, 셀레늄, 및 텔루륨 중에서 선택되는 복소 원자를 적어도 하나 함유하는 복소환을 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같은 종류의 복소 원자를 함유하는 복소환을 선택함으로써, 상기 고분자의 가전자대와 전도대의 에너지 준위 또는 밴드갭의 크기를 변화시키는 것이 특히 용이하다.
상기 복소환은 방향족 복소환 또는 비방향족 복소환 중 어느 것이어도 되지만, 방향족 복소환이 바람직하게 사용된다. 방향족 복소환을 사용함으로써, 공액 화학 구조를 갖는 주 골격의 전자 밀도가 편재되는 것을 적절히 방지할 수 있다. 즉, π전자의 국재화를 적절히 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 고분자의 캐리어 수송능이 저감되는 것이 방지된다.
상기 기 Y는 복소환을 1∼5개 함유하는 것이 바람직하고, 1∼3개 함유하는 것이 보다 바람직하다. 상기 기 Y가 2개 이상의 복소환을 함유하는 경우에는, 이들 환은 같거나 다르다. 상기 기 Y에 대하여 이와 같은 수의 복소환을 갖게 함으로써, 상기 고분자의 가전자대와 전도대의 에너지 준위 또는 밴드갭의 크기를 충분히 변화시킬 수 있다.
상기 기 Y의 총 탄소 원자수는 2∼75인 것이 바람직하고, 2∼50인 것이 보다 바람직하다. 상기 기 Y의 총 탄소 원자수가 너무 많으면, 상기 일반식 (A1)로 표시되는 화합물의 용매에 대한 용해성은, 치환기 X1의 종류에 따라 낮아지는 경향이 있다.
상기 기 Y의 총 탄소 원자수를 상기 범위 내의 값으로 설정함으로써, 주 골격의 평면성을 유지할 수 있다. 그 결과, 상기 고분자의 캐리어 수송능이 저감되는 것이 확실히 방지된다.
이들 요인을 고려하면, 무치환의 복소환으로 구성되는 구조로서는, 하기 화학식 (D1)∼(D17) 중 어느 하나로 표시되는 구조를 바람직한 구조로 들 수 있다.
Figure 112007079503184-pct00012
Figure 112007079503184-pct00013
Figure 112007079503184-pct00014
(이들 화학식 중, Q1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 N-T1, S, O, Se, 또는 Te(여기서, T1은 H, CH3, 또는 Ph를 나타냄)을 나타내고, Q2들은 같거나 다르 며, 각각 독립적으로 S 또는 O를 나타내고, Q3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 N-T3, S, O, Se, 또는 Te(여기서, T3은 H, CH3, C2H5, 또는 Ph를 나타냄)를 나타냄)
또한, 상기 기(결합기) Y로서, 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환과, 치환 또는 무치환의 복소환으로 구성되는 화학 구조를 선택함으로써, 상술한 각각의 효과에 기인되는 상승 효과를 얻을 수 있다.
이에 관하여, 이와 같은 기 Y는, 화합물(A1) 중의 각 N에 각각 결합된 방향족 탄화수소환 및, 그 방향족 탄화수소환 사이에 존재하는 복소환을 함유하는 것이 특히 바람직하다. 이에 의하여, 얻어진 고분자에서 전자 밀도가 편재되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 고분자의 캐리어 수송능을 일정하게 할 수 있다.
이들 요인을 고려하면, 무치환의 방향족 탄화수소환 및 복소환으로 구성되는 구조로서는, 하기 화학식 (E1)∼(E3) 중 어느 하나로 표시되는 구조를 바람직한 구조로 들 수 있다.
Figure 112007079503184-pct00015
(이들 화학식 중, Q1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 N-T1, S, O, Se, 또는 Te(여기서, T1은 H, CH3, 또는 Ph를 나타냄)을 나타냄)
상술한 바와 같이, 기 Y의 화학 구조를 적절히 결정함으로써, 상기 기 Y로서 상기 화학식 (D2), (D16), (E1) 및 (E3) 중 어느 하나를 선택함으로써 얻어지는 고분자는, 상기 화학식 (D17)을 선택함으로써 얻어지는 고분자에 비하여 높은 정공 수송능을 발휘할 수 있으며, 상기 화학식 (D8) 또는 (E2)를 선택함으로써 얻어지는 고분자에 비하여 특히 높은 정공 수송능을 발휘할 수 있다.
이와는 반대로, 상기 기 Y로서 상기 화학식 (D8), (D17) 및 (E2) 중 어느 하나를 선택함으로써 얻어지는 고분자는, 상기 화학식 (D2) 또는 (D16)을 선택함으로써 얻어지는 고분자에 비하여 높은 전자 수송능을 발휘할 수 있다. 또한, 상기 기 Y로서 상기 화학식 (D8), (D17) 및 (E2) 중 어느 하나를 선택함으로써 얻어지는 고분자는, 상기 화학식 (E1) 또는 (E3)를 선택함으로써 얻어지는 고분자에 비하여 특히 높은 전자 수송능을 발휘할 수 있다.
상술한 이유 때문에, 상기 기 Y로서, 상기 화학식 (D2), (D16), (E1) 또는 (E3)으로 표시되는 구조를 선택함으로써 얻어지는 고분자를 정공 수송 재료(412)로 사용하는 경우에는, 상기 기 Y로서 상기 화학식 (E2), (D8) 및 (D17)을 선택함으로써 얻어지는 고분자를 전자 수송층에 사용할 수 있다.
이에 관하여, 정공 수송 재료(412)와 전자 수송 재료의 조합에 따라서는, 상술한 고분자를 발광 재료로서 사용할 수 있다.
예를 들면, 정공 수송층(412)의 구성 재료로서 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜/스티렌술폰산) 등의 폴리(티오펜/스티렌술폰산) 또는 N,N'-비스(1-나프틸)-N,N'-디페닐-벤지딘(α-NPD) 등의 아릴아민 화합물을 사용하고, 전자 수송층의 구성 재료로서 3,4,5-트리페닐-1,2,4-트리아졸 등의 트리아졸계 화합물 또는 2-(4-t-부틸페닐)-5-(비페닐-4-일)-1,3,5-옥사디아졸(PBD) 등의 옥사디아졸 화합물을 사용하는 경우에는, 발광층을 형성하는 구성 재료로서, 기 Y가 화학식 (D12) 또는 (D14)로 표시되는 화학 구조를 갖는 일반식 (A1)로 표시되는 화합물의 고분자를 사용할 수 있다.
또한, 기 Y에 함유된 무치환의 복소환 및/또는 무치환의 방향족 탄화수소환은, 주 골격의 평면성에 크게 영향을 미치지 않는 한 치환기를 도입해도 된다. 이와 같은 치환기의 예로서는, 메틸기 또는 에틸기와 같이 상대적으로 탄소 원자수가 적은 알킬기, 또는 할로겐기 등을 들 수 있다.
이하에, 화합물(A2)로부터 얻어지는 고분자에 관하여 기술한다.
이에 관하여, 이하에서는, 화합물(A1)로부터 얻어진 고분자와의 차이점에 중점을 두고 기술하며, 같거나 유사한 점에 대해서는 그 설명을 생략한다.
화합물(A2)은 4개의 치환기 X2∼X5와 8개의 치환기 R3을 갖는 반면, 화합물(A1)은 2개의 치환기 X1과 2개의 치환기 R1을 갖는 것 이외에는, 화합물(A1)과 동일하다.
각 치환기 X2∼X5로서는, 치환기 X1의 구조와 동일한 구조를 갖는 기를 선택 한다. 화합물(A2)에서는, 4개의 치환기 X2∼X5가 있기 때문에, 2차원적인 그물 구조가 용이하게 형성된다.
화합물(A2)에서는, 치환기 X2와 치환기 X4가 서로 동일한 것이 바람직하다. 즉, 치환기 X2와 치환기 X4의 탄소 원자수가 거의 동일한 것이 바람직하며, 탄소 원자수가 동일한 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여, 각각의 치환기 X2∼X5(즉, 치환기 X2 또는 치환기 X4) 사이의 중합 반응에 의해 연결되는 화합물에서, 인접하는 주 골격의 간격의 편차를 작게 할 수 있다. 즉, 얻어진 고분자에서, 주 골격 사이의 간격의 편차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 얻어진 고분자에서, 전자 밀도가 편재되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 그 고분자의 정공 수송능을 향상시킬 수 있다.
이러한 관점에서, 또한, 치환기 X3과 치환기 X5는 서로 동일한 것이 바람직하다. 즉, 또한, 치환기 X3과 치환기 X5의 탄소 원자수는 거의 동일한 것이 바람직하며, 탄소 원자수가 동일한 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여 상술한 효과를 더욱 향상시킬 수 있어, 상기 고분자의 캐리어 수송능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 치환기 X2, 치환기 X3, 치환기 X4 및 치환기 X5는 서로 동일한 것이 바람직하다. 즉, 또한, 치환기 X2, 치환기 X3, 치환기 X4 및 치환기 X5의 탄소 원자수 가 거의 동일한 것이 바람직하고, 탄소 원자수가 동일한 것이 보다 바람직하다. 이에 의하여, 상술한 효과를 현저히 발휘시킬 수 있다. 더욱이, 이 경우에는, 주 골격으로부터 돌출된, 각 치환기 X2∼X5의 길이가 서로 거의 동일하기(또는 서로 동일하기) 때문에, 치환기 X2∼X5에 의한 입체 장애를 일으킬 가능성을 감소시킬 수 있다. 이에 의하여, 치환기 X2∼X5 사이의 중합 반응을 확실히 행하게 할 수 있다. 즉, 상기 고분자를 확실히 제조할 수 있다. 이 결과, 상기 고분자의 캐리어 수송능을 더욱 향상시킬 수 있다.
치환기 R3은 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기이며, 치환기 X2∼X5의 탄수 원자수에 따라 선택할 수 있다. 예를 들면, 치환기 X2∼X5의 탄소 원자수가 많은 경우에는, 치환기 R3으로서 수소 원자를 선택하며, 반면에, 치환기 R3의 탄소 원자수가 적은 경우에는, 치환기 R3으로서 메틸기 또는 에틸기를 선택한다.
한편, 치환기 X1 및 치환기 X2∼X5(이하, 이들 치환기를 "치환기 X"라 통칭함)로서는, 상기 일반식 (B1)∼(B3)으로 표시되는 화학 구조 대신에, 하기 일반식 (B4)로 표시되는 화학 구조를 선택해도 된다. 이 경우에는, 치환기 X에서의 중합 반응에 의해 고분자를 얻기 위해서는, 화학식 COCl2로 표시되는 포스겐 및/또는 그 유도체를 치환기 X 사이에 개재시킨 상태에서 중축합 반응시켜, 하기 일반식 (B5) 로 표시되는 화학 구조를 형성함으로써 행할 수 있다:
Figure 112007079503184-pct00016
(이들 식 중, n1은 각각 독립적으로 정수 2∼8을 나타내고, 이들 n1은 같거나 다름)
이와 같은 고분자는 주 골격이 상기 일반식 (B5)로 표시되는 화학 구조, 즉 2개의 직쇄상의 탄소-탄소 결합(알킬렌기)이 탄소 결합을 통하여 연결된 화학 구조를 통하여 반복적으로 존재하는 구조를 갖는다. 이와 같은 화학 구조의 존재 때문에, 일반식 (B1)∼(B3)으로 표시되는 각각의 화학 구조를 사용하는 경우와 마찬가지로, 주 골격을 소정의 간격으로 존재시킬 수 있으며, 이에 의하여 인접하는 주 골격 사이의 상호작용을 감소시킬 수 있다.
사용되는 포스겐 및/또는 그 유도체의 종류로서는, 각 치환기 X의 말단의 히드록시기와의 중축합 반응에 의해, 상기 일반식 (B5)로 표시되는 화학 구조를 형성할 수 있다면, 특별히 제한되지 않지만, 주로 하기 일반식 (B6)으로 표시되는 화합물로 구성되는 포스겐 및/또는 그 유도체를 사용하는 것이 바람직하다.
Figure 112007079503184-pct00017
(식 중, 2개의 Z3은 같거나 다르며, 각각 독립적으로, 탄소 원자수가 1∼6인 알킬기, 페닐기, 또는 벤질기를 나타냄)
치환기 X1을 포스겐 및/또는 그 유도체와 중축합 반응시키는 경우에는, 부생성물이 생성된다. 상기 중축합 반응에서 포스겐 및/또는 상술한 화합물(B6)을 사용함으로써, 형성되는 층으로부터 이와 같은 부생성물을 비교적 용이하게 제거할 수 있다. 이렇게 하여, 형성되는 층에서, 상기 부생성물에 의해 캐리어가 포획되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 도전층의 캐리어 수송능이 저감되는 것을 적절히 방지할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 화합물(A1) 또는 화합물(A2)로부터 얻어지는 고분자에는, 경화제를 첨가해도 된다. 즉, 화합물(A1) 또는 화합물(A2)의 치환기 X의 중합 반응을 경화제에 의해 행해도 된다.
이와 같은 경화제의 예로서는, 아크릴계 경화제, 디비닐벤젠 등의 비닐 화합물, 및 에폭시계 경화제를 들 수 있다.
이에 관하여, 치환기 X로서, 상기 일반식 (B1)~(B3) 중 어느 하나로 표시되는 화학 구조를 선택하는 경우에는, 상기 경화제에 의해 치환기 X의 중합 반응을 행하는 것이 특히 효과적이다. 이에 의하여, 치환기 X로서 비교적 탄소 원자수가 적은 치환기, 즉 비교적 쇄장이 짧은 치환기를 선택하는 경우에도, 주 골격 사이의 간격이 지나치게 작아지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 주 골격 사이의 간격이 적절한 거리로 유지되기 때문에, 주 골격 사이의 상호작용이 증가하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
치환기 X로서, 상기 일반식 (B1)로 표시되는 화학 구조를 선택하는 경우에는, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트 경화제, 및 에폭시(메타)아크릴레이트 경화제, 및 폴리우레탄(메타)아크릴레이트 경화제 등을 포함하는 군에서 선택되는 아크릴계 경화제를 적어도 하나 사용하는 것이 바람직하다.
폴리에스테르(메타)아크릴레이트 경화제의 예로서는, 하기 화학식 (F1)∼(F3)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
에폭시(메타)아크릴레이트 경화제의 예로서는, 하기 화학식 (F4)∼(F8)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
폴리우레탄(메타)아크릴레이트 경화제의 예로서는, 하기 화학식 (F9)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112007079503184-pct00018
Figure 112007079503184-pct00019
Figure 112007079503184-pct00020
Figure 112007079503184-pct00021
(이들 일반식 중, n3은 4,500 이하의 정수, n4는 1∼3의 정수, 및 n5는 0∼1,500의 정수이다. n6들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 1∼10의 정수를 나타낸다. n7은 1∼40의 정수이며, n8은 1∼100의 정수이다. R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수가 1∼10인 알킬렌기를 나타내며, R4는 탄소 원자수가 1∼100인 알킬렌기를 나타낸다. A1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. A2들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로, 디이소시아네이트 화합물로부터 2개의 이소시아네이트기를 제거함으로써 얻어지는 기를 나타냄)
또한, 상기 일반식 (B2)로 표시되는 화학 구조를 선택하는 경우에는, 경화제로서, 하기 에폭시계 경화제의 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 이와 같은 에폭시계 경화제의 예로서는, (메타)아크릴산 에스테르계 에폭시 가교제, 비스페놀 에폭시 가교제, 글리시딜 에스테르계 에폭시 가교제, 지환족 에폭시 가교제, 우레탄 변성 에폭시 가교제, 실리콘 함유 에폭시 가교제, 다작용성 페놀계 에폭시 가교제 및 글리시딜 아민계 에폭시 가교제를 들 수 있다.
이와 같은 (메타)아크릴산 에스테르계 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G1)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
비스페놀 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G2)∼(G6)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
이와 같은 글리시딜 에스테르계 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G7) 및 (G8)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
이와 같은 지환족 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G9)∼(G12)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
이와 같은 우레탄 변성 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G13)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
이와 같은 실리콘 함유 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G14)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
이와 같은 다작용성 페놀계 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G15)∼(G22)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
이와 같은 글리시딜 아민계 에폭시 가교제로서는, 하기 일반식 (G23)∼(G25)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112007079503184-pct00022
Figure 112007079503184-pct00023
Figure 112007079503184-pct00024
Figure 112007079503184-pct00025
Figure 112007079503184-pct00026
Figure 112007079503184-pct00027
Figure 112007079503184-pct00028
(이들 일반식 중, A1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. n6들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 0∼10의 정수를 나타내며, n9들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 1∼20의 정수를 나타낸다. n10은 1∼30의 정수를 나타내며, n11은 0∼8의 정수이다. R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수가 1∼10인 알킬렌 기를 나타내며, R4는 탄소 원자수가 1∼100인 알킬렌기를 나타낸다. A2는 독립적으로, 디이소시아네이트 화합물로부터 2개의 이소시아네이트기를 제거함으로써 얻어지는 기를 나타내며, A3은 같거나 다르며, 각각 독립적으로, 디이소시아네이트 화합물로부터 2개의 이소시아네이트기를 제거함으로써 얻어지는 기를 나타냄)
치환기 X로서, 상기 일반식 (B3)으로 표시되는 화학 구조를 선택하는 경우에는, 하기 일반식 (H1)로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 및 디비닐벤젠 등의 비닐 화합물을 적어도 하나 사용하는 것이 바람직하다.
Figure 112007079503184-pct00029
(식 중, n12는 5∼15의 정수를 나타내며, A1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타냄)
<<전자 디바이스>>
이하, 본 발명에 따른 전자 디바이스를 디스플레이 장치에 적용한 경우를 일례로 들어 기술한다.
도 4는 본 발명에 따른 전자 디바이스의 실시 형태의 단면도이며, 전자 디바이스가 디스플레이 장치에 적용된 경우에 관한 것이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 전자 디바이스(100)는 기체(20)와, 그 기체(20) 위에 설치되는 복수의 EL 소자(1, 10)를 포함하고 있다.
기체(20)는 기판(21)과, 그 기판(21) 위에 형성되는 회로부(22)를 포함하고 있다. 회로부(22)는, 기판(21) 위에 설치되는, 산화티타늄 층으로 형성되는 보호층(23), 그 보호층(23) 위에 형성되는 구동용 TFT(스위치 소자)(24), 제1 절연층(25), 및 제2 절연층(26)을 포함하고 있다.
구동용 TFT(24)는 실리콘으로 만들어지는 반도체층(241), 그 반도체층(241) 위에 형성되는 게이트 절연층(242), 그 게이트 절연층(242) 위에 형성되는 게이트 전극(243), 소스 전극(244), 및 드레인 전극(245)을 포함하고 있다.
EL 소자(1, 10)는 각각의 구동용 TFT(24)와 관련되도록, 상기 구조를 갖는 회로부(22) 위에 설치한다. 또한, 인접하는 EL 소자(1, 10)는 제1 격벽부(31)와 제2 격벽부(32)에 의해 구획되어 있다.
이 실시 형태에서는, 각 EL 소자(1, 10)의 전극은 화소 전극을 구성하며, 대응하는 구동용 TFT(24)의 드레인 전극(245)에 배선(27)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각각의 EL 소자의 음극은 공통 전극으로 형성되어 있다. 또한, 각각의 EL 소자(1, 10)를 덮도록 밀봉 부재(도면에는 나타나 있지 않음)를 기체(20)에 접합하여, EL 소자(1, 10)를 밀봉하고 있다.
디스플레이 장치(100)를 단색 디스플레이 타입으로 형성해도 되지만, 이 디스플레이 장치(100)는, 각각의 EL 소자(1, 10)에 사용되는 발광 재료를 선택함으로써 컬러 이미지를 표시할 수 있다.
<<전자 기기>>
상술한 전자 디바이스(100)(즉, 본 발명에 따른 전자 디바이스)를 각종 전자 기기에 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전자 기기의 하나의 예인 퍼스널 모바일 컴퓨터(또는 퍼스널 노트북 컴퓨터)의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5에서, 퍼스널 컴퓨터(1100)는 키보드(1102)를 구비하는 본체부(1104)와 표시부(스크린)를 구비하는 표시 유닛(1106)으로 구성되어 있다. 이 표시 유닛(1106)은 힌지(hinge) 구조를 거쳐 회전 가능하도록 본체부(1104)에 의해 지지되어 있다.
상기 퍼스널 컴퓨터(1100)에서, 표시 유닛(1106)의 표시부(스크린)는 상술한 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전자 기기의 다른 예인 모바일 폰(퍼스널 핸드폰 시스템(PHS))의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6에 나타낸 모바일 폰(1200)은 복수의 조작 버튼(1202), 수화구(1204), 송화구(1206), 및 표시부를 포함하고 있다.
이 모바일폰(1200)에서, 상기 표시부는 상술한 바와 같은 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
도 7은 본 발명에 따른 전자 기기의 또 다른 예인 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타낸 사시도이다. 이 도면에는 외부 기기와의 접속에 대해서도 간단히 표시되어 있다.
통상의 카메라에서는 은염 필름을 피사체의 광상에 의해 감광한다. 한편, 디지털 스틸 카메라(1300)에서는, CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자로, 피사체의 광상을 광전 변환시켜, 촬상 신호(또는 화상 신호)를 생성한다.
디지털 스틸 카메라(1300)의 케이스(또는 보디)(1302)의 배면에는, CCD에 의해 생성된 촬상 신호에 따라 화상을 보여주는 표시부가 설치되어 있다. 즉, 이 표시부는, 전자 화상으로서 피사체를 표시하는 파인더로서 기능한다.
이 디지털 스틸 카메라(1300)에서, 상기 표시부는 상술한 바와 같은 디스플레이 장치(100)로 구성되어 있다.
케이스의 내부에는, 회로 기판(1308)이 설치되어 있다. 회로 기판(1308)에는 촬상 신호를 저장할 수 있는 메모리가 있다.
케이스(1302)의 전면(도 7에서, 케이스(1302)의 전면은 뒤쪽에 있음)에는, 광학 렌즈(촬상 광학계)와 CCD를 포함하고 있는 수광 유닛(1304)이 설치되어 있다.
촬영자가 표시부에서 피사체상을 확인한 후 셔터 버튼(1306)을 누르면, 그때 CCD에 의해 생성된 촬상 신호가 회로 기판(1308)의 메모리로 전송된 후 거기에 저장된다.
또한, 디지털 스틸 카메라(1300)의 케이스(1302)의 측면에는, 비디오 신호 출력 단자(1312)와 데이터 통신용 입출력 단자(1314)가 설치되어 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 필요에 따라 텔레비전 모니터(1430)와 퍼스널 컴퓨터(1440)가 비디오 신호 출력 단자(1312)와 데이터 통신용 입출력 단자(1314)에 각각 접속된다. 이 경우에는, 회로 기판(1308)의 메모리에 저장된 촬상 신호가 소정의 조작에 의해 텔레비전 모니터(1430) 또는 퍼스널 컴퓨터(1440)로 출력된다.
본 발명에 따른 전자 기기는 도 5에 나타낸 퍼스널 컴퓨터(퍼스널 모바일 컴퓨터), 도 6에 나타낸 모바일폰, 및 도 7에 나타낸 디지털 스틸 카메라뿐만 아니라, 텔레비전 세트, 비디오 카메라, 뷰파인더 또는 모니터형 비디오 테입 레코더, 랩탑형 퍼스널 컴퓨터, 카내비게이션 장치, 페이저, 전자 노트패드(통신 기능을 가질 수도 있음), 전자 사전, 전자 계산기, 컴퓨터 게임기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, 방범용 텔레비전 모니터, 전자 쌍안경, POS 단말, 터치 패널을 구비한 장치(예를 들면, 금융기관에 배치된 현금자동지급기, 자동매표기), 의료기기(예를 들면, 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 심전 모니터, 초음파 진단 장치, 내시경용 모니터), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 및 선박의 계기류), 비행 시뮬레이터, 각종 모니터류, 및 프로젝터 등의 투사형 표시 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체층 형성 재료, 반도체 소자의 제조 방법, 반도체 소자, 전자 디바이스, 및 전자 기기를 상기 도면에 나타낸 실시 형태에 의거하여 기술했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
예를 들면, 본 발명에 따른 반도체 소자는, 상기 EL 소자 이외에, 광전 변환 소자 및 박막 트랜지스터에 적용할 수도 있다.
다음에, 본 발명을 실시예와 관련하여 기술한다.
1. 화합물의 합성
먼저, 이하의 화합물(A)∼(I)를 준비하였다.
<화합물(A)>
1mol의 4-헥실아닐린을 150mL의 아세트산에 용해시키고, 실온에서 아세트산 무수물을 적하한 후 교반하였다. 반응 종료 후에, 석출된 고체 물질을 여과하고 나서, 물로 세정한 후 건조시켜, 건조 물질을 얻었다.
다음에, 이렇게 얻어진 물질 0.37mol, 0.66mol의 1-브로모-4-헥실벤젠, 1.1mol의 탄산칼륨, 구리 분말, 및 요오드를 혼합하고, 그 혼합물을 200℃에서 가열하였다. 그 가열한 혼합물을 냉각한 후에, 이 혼합물에 130mL의 이소아밀 알코올, 50mL의 순수 및 0.73mol의 수산화칼륨을 첨가하여, 교반한 후 건조시켜, 화합물을 얻었다.
그 다음에, 이렇게 얻어진 화합물 130mmol, 62mmol의 4,4'-디요오도비페닐, 1.3mmol의 아세트산 팔라듐, 5.2mmol의 t-부틸포스핀, 260mmol의 나트륨 t-부톡사이드, 및 700mL의 크실렌을 혼합한 후, 그 혼합물을 120℃에서 교반하였다. 그리고 나서, 그 혼합물을 냉각하여 결정화하였다.
그 다음에, 질량 스펙트럼(MS)법, 1H-핵자기 공명(1H-NMR) 스펙트럼법, 13C-핵자기 공명(13C-NMR) 스펙트럼법, 및 푸리에 변환 적외선 흡수(FT-IR) 스펙트럼법에 의해, 이렇게 얻어진 화합물이 하기 화합물(A)임을 확인하였다.
<화합물(B)>
6-(p-아미노페닐)헥산올을, 무수 디메틸포름아미드 중에서 4-메톡시벤질브로 마이드와 수소화나트륨으로 처리하여, 히드록시기를 벤질에테르기로 변환시켜 보호하였다.
다음에, 얻어진 화합물 1mol을 150mL의 아세트산에 용해시키고, 실온에서 아세트산 무수물을 적하한 후, 교반하였다. 반응 종료 후에, 석출된 고체 물질을 여과하고 나서, 물로 세정한 후 건조시켰다.
다음에, 이렇게 얻어진 물질 0.37mol, 0.66mol의 1-브로모-4-헥실벤젠, 1.1mol의 탄산칼륨, 구리 분말, 및 요오드를 혼합하고, 200℃에서 가열하였다. 이 혼합물을 냉각한 후에, 그 혼합물에 130mL의 이소아밀 알코올, 50mL의 순수, 및 0.73mol의 수산화칼륨을 첨가하고 나서, 교반하고 건조시켰다.
또한, 이렇게 얻어진 화합물 130mmol, 62mmol의 4,4'-디요오도비페닐, 1.3mmol의 아세트산 팔라듐, 5.2mmol의 t-부틸포스핀, 260mmol의 나트륨 t-부톡사이드, 및 700mL의 크실렌을 혼합한 후, 120℃에서 교반하였다. 그 후, 이 혼합물을 냉각하여 결정화하였다.
그 후, 이렇게 얻어진 혼합물을, Pd-C 촉매를 사용하여 수소 가스에 의해 환원하여, 벤질에테르기로부터 히드록시기로 변환시켜 탈보호하였다.
다음에, 100mmol의 상기 화합물과 2000mmol의 에피클로로히드린을, 테트라-n-부틸암모늄 황산수소염(상 이동 촉매)을 소량 첨가한 50%의 수산화나트륨 용액에 첨가한 후, 실온에서 10시간 교반하였다. 그리고 나서, 그 혼합물을 냉각하여 결정화하여 화합물을 얻었다.
그 후, MS법, 1H-NMR법, 13C-NMR법, 및 FT-IR법에 의해, 이렇게 얻어진 화합물이 하기 화합물(B)임을 확인하였다.
<화합물(C)>
6-(p-아미노페닐)헥산올을, 무수 디메틸포름아미드 중에서 4-메톡시벤질브로마이드와 수소화나트륨으로 처리하여, 히드록시기를 벤질에테르기로 변환시켜 보호하였다.
다음에, 이렇게 얻어진 화합물 1mol을 150mL의 아세트산에 용해시키고, 실온에서 아세트산 무수물을 적하한 후, 교반하였다. 반응 종료 후에, 석출된 고체 물질을 여과하고 나서, 물로 세정한 후에 건조시켰다.
다음에, 6-(p-아미노페닐)헥산올과 마찬가지 방법으로, 6-(p-브로모페닐)헥산올을 처리하여, 히드록시기를 벤질에테르기로 변환시켜 보호하여, 건조 물질(벤질에테르 유도체)을 얻었다.
다음에, 6-(p-아미노페닐)헥산올로부터 얻어진 벤질에테르 유도체 0.37mol, 6-(p-브로모페닐)헥산올로부터 얻어진 벤질에테르 유도체 0.66mol, 1.1mol의 탄산칼륨, 구리 분말, 및 요오드를 혼합하고, 200℃에서 가열하였다. 그 혼합물을 냉각한 후에, 이 혼합물에 130mL의 이소아밀 알코올, 50mL의 순수, 및 0.73mol의 수산화칼륨을 첨가하고 나서, 교반한 후 건조시켰다.
또한, 이렇게 얻어진 화합물 130mmol, 62mmol의 4,4'-디요오도비페닐, 1.3mmol의 아세트산 팔라듐, 5.2mmol의 t-부틸포스핀, 260mmol의 나트륨 t-부톡사 이드, 및 700mL의 크실렌을 혼합한 후, 120℃에서 교반하였다. 그리고 나서, 그 화합물을 냉각하여 결정화하였다.
이렇게 얻어진 화합물을 Pd-C 촉매를 사용하여 수소 가스에 의해 환원하여, 벤질에테르기를 히드록시기로 변환시켜 탈보호하였다.
다음에, 이렇게 얻어진 화합물 100mmol과 2000mmol의 에피클로로히드린을, 테트라-n-부틸암모늄 황산수소염(상 이동 촉매)을 소량 첨가한 50%의 수산화나트륨 용액에 첨가한 후, 실온에서 10시간 교반하였다. 그리고 나서, 그 혼합물을 냉각하여 결정화하여 화합물을 얻었다.
그 후, MS법, 1H-NMR법, 13C-NMR법, 및 FT-IR법에 의해, 이렇게 얻어진 화합물이 하기 화합물(C)임을 확인하였다.
<화합물(D)>
4,4'-디요오도비페닐을 2,5-비스(4-요오도페닐)-티오펜으로 바꾼 것 이외에는, 화합물(C)과 마찬가지 방법으로 화합물(D)을 얻었다.
<화합물(E)>
4,4'-디요오도비페닐을 3,5-디요오도-1,2,4-트리아졸로 바꾼 것 이외에는, 화합물(C)과 마찬가지 방법으로 화합물(E)을 얻었다.
<화합물(F)>
하기 화합물(F)로서는, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-벤지딘("OSA 6140", TOSCO CO., LTD. 제조)을 준비하였다.
<화합물(G)>
하기 화합물(G)로서는, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜/스티렌술폰산)("BAYTRON P CH800", Bayer AG 제조)을 준비하였다.
<화합물(H)>
하기 화합물(H)로서는, 폴리(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐-오르토-co(안트라센-9,10-디일)(American Dye Source, Ltd. 제조)을 준비하였다.
<화합물(I)>
하기 화합물(I)로서는, 3,5-비스(4-tert-부틸-페닐), 4-페닐-1,2,4-트리아졸("OPA 2938", TOSCO CO., LTD. 제조)을 준비하였다.
Figure 112007079503184-pct00030
Figure 112007079503184-pct00031
Figure 112007079503184-pct00032
2. EL 소자의 제조
하기 각 실시예 및 비교예에서, 5개의 유기 EL 소자를 제조하였다.
(실시예 1A)
<정공 수송층 형성 재료의 제조>
다공질 입자로서, SiO2로 만들어진, 평균 입경 25nm의 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)(이하, "SiO2 미립자"라 함)를 사용하고, 정공 수송 재료로서 화합물(A)을 사용하고, SiO2 미립자와 화합물(A)을 중량비 1:9로 크실렌 용액에서 혼합하여, 정공 수송층 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
1A : 먼저, 평균 두께 0.5mm의 투명 유리 기판 위에, 진공 증착에 의해, ITO 전극(즉, 양극)을 평균 두께 100nm가 되도록 형성하였다.
2A : 다음에, 상기 ITO 전극 위에, 스핀 코팅법에 의해, 정공 수송층 형성 재료를 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 정공 수송층을 형성하였다.
3A : 다음에, 상기 정공 수송층 위에, 스핀 코팅법에 의해, 화합물(H)의 크실렌 용액을 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 발광층을 형성하였다.
4A : 다음에, 상기 발광층 위에, 화합물(I)의 진공 증착에 의해, 평균 두께 20nm의 전자 수송층을 형성하였다.
5A : 다음에, 상기 전자 수송층 위에, 진공 증착에 의해, AlLi 전극(즉, 음극)을 평균 두께 300nm가 되도록 형성하였다.
6A : 다음에, 폴리카르보네이트제 보호 커버를 이들 상기 층을 덮도록 설치한 후, 자외선 경화성 수지로 고정하고 밀봉하여, EL 소자를 얻었다.
(실시예 2A 및 3A)
각 실시예 2A 및 3A에서는, SiO2 미립자와 화합물(A)의 혼합비를 표 1에 나타낸 것으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 4A)
<정공 수송층 형성 재료의 제조>
평균 입경 25nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조), 화합물(B), 및 양이온 광중합 개시제("FC-508", SUMITOMO BAKELITE CO., LTD. 제조)를 중량비 10:89:1로 크실렌 용액에서 혼합하여, 정공 수송층 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
상기 공정 2A 후에, 필터를 거친, 수은 램프("UM-452", USHIO Inc.)로부터의 파장 365nm의 자외선을, 건조 대기중에서 조사 강도 500mW/cm2로 15초 동안, 정공 수송층 형성 재료에 조사한 후, 110℃에서 60분 동안 가열하여 화합물(B)을 경화시켜, 평균 두께 50nm의 정공 수송층을 형성한 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 EL 소자를 제조하였다.
(실시예 5A 및 6A)
각 실시예 5A 및 6A에서는, 정공 수송 재료를 표 1A에 나타낸 것으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 4A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 7A 및 8A)
각 실시예 7A 및 8A에서는, SiO2 미립자와 정공 수송 재료의 혼합비를 표 1A에 나타낸 것으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 9A)
<정공 수송층 형성 재료의 제조>
평균 입경 25nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)와 화합물(G)을 중량비 1:9로 순수에서 혼합하여, 정공 수송층 형성 재료를 제조하였다.
이에 관하여, 화합물(G)에서는, 함유된 스티렌술폰산에 대한 3,4-에틸렌디옥시티오펜의 비율이 중량비로 1:20이었다.
<EL 소자의 제조>
상기 공정 2A에서 정공 수송층을 형성하기 위하여, 이 실시예에서 얻어진 정공 수송층 형성 재료를 사용한 것 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 EL 소자를 제조하였다.
(실시예 10A)
평균 입경 31nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 11A)
평균 입경 31nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO. LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 3A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 12A)
평균 입경 31nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 7A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 13A)
평균 입경 31nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 8A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 14A)
평균 입경 31nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 9A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 15A)
상기 공정 4A를 생략함으로써 전자 수송층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 16A)
상기 공정 4A를 생략함으로써 전자 수송층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 4A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 17A)
상기 공정 4A를 생략함으로써 전자 수송층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 5A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 18A)
상기 공정 4A를 생략함으로써 전자 수송층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 6A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 19A)
상기 공정 4A를 생략함으로써 전자 수송층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 7A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 20A)
상기 공정 4A를 생략함으로써 전자 수송층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 9A에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 1B)
<발광층 형성 재료의 제조>
다공질 입자로서 평균 입경 25nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조) 를 사용하고, 발광 재료로서 화합물(H)을 사용하여, SiO2 미립자와 화합물(H)을 중량비 1:9로 크실렌 용액에서 혼합하여, 발광층 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
1B : 먼저, 상기 공정 1A와 마찬가지 방법으로 ITO 전극을 형성하였다.
2B : 다음에, 상기 ITO 전극 위에, 스핀 코팅법에 의해, 화합물(F)의 크실렌 용액을 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 정공 수송층을 형성하였다.
3B : 다음에, 상기 정공 수송층 위에, 스핀 코팅법에 의해, 발광층 형성 재료를 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 발광층을 형성하였다.
4B : 다음에, 상기 발광층 위에, 스핀 코팅법에 의해, 화합물(I)의 크실렌 용액을 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 20nm의 전자 수송층을 형성하였다.
5B : 다음에, 상기 전자 수송층 위에, 상기 공정 5A와 마찬가지 방법으로, AlLi 전극(즉, 음극)을 형성하였다.
6B : 다음에, 상기 공정 6A와 마찬가지 방법으로, 이들 상기 층을 덮도록 보호 커버를 설치한 후, 고정하고 밀봉하여 EL 소자를 얻었다.
(실시예 2B 및 3B)
각 실시예 2B 및 3B에서는, SiO2 미립자와 화합물(H)의 혼합비를 표 1B에 나타낸 것으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1B에서와 마찬가지 방법으로 발광층 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 4B)
다공질 미립자로서, Al2O3로 만들어진, 평균 입경 31nm의 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1B에서와 마찬가지 방법으로 발광층 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 1C)
<정공 수송층 형성 재료의 제조>
실시예 1A에서 사용한 것과 동일한 정공 수송층 형성 재료를 제조하였다.
<발광층 형성 재료의 제조>
실시예 1B에서 사용한 것과 동일한 발광층 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
1C : 먼저, 상기 공정 1A와 마찬가지 방법으로 ITO 전극을 형성하였다.
2C : 다음에, 상기 공정 2A와 마찬가지 방법으로 정공 수송층을 형성하였다.
3C : 다음에, 상기 공정 3B와 마찬가지 방법으로 발광층을 형성하였다.
4C : 다음에, 상기 공정 4B와 마찬가지 방법으로 전자 수송층을 형성하였다.
5C : 다음에, 상기 공정 5A와 마찬가지 방법으로 AlLi 전극(음극)을 형성하였다.
6C : 다음에, 상기 공정 6A와 마찬가지 방법으로, 이들 상기 층을 덮도록 보 호 커버를 설치한 후, 고정하고 밀봉하여 EL 소자를 얻었다.
(실시예 2C)
<정공 수송층 형성 재료의 제조>
실시예 4A에서 사용한 것과 동일한 정공 수송층 형성 재료를 제조하였다.
<발광층 형성 재료의 제조>
실시예 1B에서 사용한 것과 동일한 발광층 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
1C : 먼저, 상기 공정 1A와 마찬가지 방법으로 ITO 전극을 형성하였다.
2C : 다음에, 상기 공정 2A 후에, 필터를 거친, 수은 램프로부터("UM-452", USHIO Inc. 제조)의 파장 365nm의 자외선을, 건조 대기중에서 조사 강도 500mW/cm2로 15초 동안 정공 수송층 형성 재료에 조사한 후, 110℃에서 60분 동안 가열하여 화합물(B)을 경화시켜, 평균 두께 50nm의 정공 수송층을 형성하였다.
3C : 다음에, 상기 공정 3B와 마찬가지 방법으로 발광층을 형성하였다.
4C : 다음에, 상기 공정 4B와 마찬가지 방법으로 전자 수송층을 형성하였다.
5C : 다음에, 상기 공정 5A와 마찬가지 방법으로 AlLi 전극(음극)을 형성하였다.
6C : 다음에, 상기 공정 6A와 마찬가지 방법으로, 이들 상기 층을 덮도록 보호 커버를 설치한 후, 고정하고 밀봉하여 EL 소자를 얻었다.
(실시예 3C)
<정공 수송층 형성 재료의 제조>
평균 입경 25nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조), 화합물(D), 및 양이온 광중합 개시제("FC-508", SUMITOMO BAKELITE CO., LTD 제조)를 중량비 10:89:1로 크실렌 용액에서 혼합하여, 정공 수송층 형성 재료를 제조하였다.
<발광층 형성 재료의 제조>
실시예 1B에서 사용한 것과 동일한 발광층 형성 재료를 제조하였다.
<전자 수송층 형성 재료의 제조>
화합물(E)과 양이온 광중합 개시제("FC-508", SUMITOMO BAKELITE CO., LTD 제조)를 중량비 99:1로 크실렌 용액에서 혼합하여, 전자 수송층 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
1C : 먼저, 상기 공정 1A와 마찬가지 방법으로 ITO 전극을 형성하였다.
2C : 다음에, 상기 공정 2A 후에, 필터를 거친, 수은 램프("UM-452", USHIO Inc.)로부터의 파장 365nm의 자외선을, 건조 대기중에서 조사 강도 500mW/cm2로 15초 동안 정공 수송층 형성 재료에 조사한 후에, 화합물(B)을 경화시켜, 평균 두께 50nm의 정공 수송층을 형성하였다.
3C : 다음에, 상기 공정 3B와 마찬가지 방법으로 발광층을 형성하였다.
4C : 다음에, 상기 발광층 위에, 스핀 코팅법에 의해, 화합물(E)의 크실렌 용액을 도포한 후 건조시켰다. 그 후, 필터를 거친, 수은 램프("UM-452", USHIO Inc.)로부터의 파장 365nm의 자외선을, 건조 대기중에서 조사 강도 500mW/cm2로 15초 동안 전자 수송층 형성 재료에 조사한 후, 110℃에서 60분 동안 가열하여 화합물(E)를 경화시켜, 평균 두께 20nm의 전자 수송층을 형성하였다.
5C : 다음에, 상기 5A와 마찬가지 방법으로 AlLi 전극(음극)을 형성하였다.
6C : 다음에, 상기 공정 6A와 마찬가지 방법으로, 이들 상기 층을 덮도록 보호 커버를 설치한 후, 고정하고 밀봉하여 EL 소자를 얻었다.
(실시예 4C)
다공질 미립자로서, Al2O3로 만들어진, 평균 입경 31nm의 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1C에서와 마찬가지 방법으로 정공 수송층 형성 재료와 발광층 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 1D)
<다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료의 제조>
평균 입경 25nm의 SiO2 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 크실렌과 함께 혼합하여, 다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
1D : 먼저, 상기 공정 1A와 마찬가지 방법으로 ITO 전극을 형성하였다.
2D : 다음에, 상기 ITO 전극 위에, 스핀 코팅법에 의해, 다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료의 크실렌 용액을 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 다공질 입자 퇴적 피막을 형성하였다.
3D : 다음에, 상기 ITO 전극 위에, 스핀 코팅법에 의해, 화합물(A)의 크실렌 용액을 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 정공 수송층을 형성하였다.
4D : 다음에, 상기 공정 3A와 마찬가지 방법으로 발광층을 형성하였다.
5D : 다음에, 상기 공정 4A와 마찬가지 방법으로 전자 수송층을 형성하였다.
6D : 다음에, 상기 공정 5A와 마찬가지 방법으로 상기 전자 수송층 위에 AlLi 전극(즉, 음극)을 형성하였다.
7D : 다음에, 상기 공정 6A와 마찬가지 방법으로, 이들 상기 층을 덮도록 보호 커버를 설치한 후, 고정하고 밀봉하여 EL 소자를 얻었다.
(실시예 2D)
다공질 미립자로서, Al2O3로 만들어진, 평균 입경 31nm의 미립자(C.I. KASEI CO., LTD 제조)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1D에서와 마찬가지 방법으로 다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(실시예 1E)
<다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료의 제조>
실시예 1A에서 사용한 것과 동일한 다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료를 제조하였다.
<EL 소자의 제조>
1E : 먼저, 상기 공정 1A와 마찬가지 방법으로 ITO 전극을 형성하였다.
2E : 다음에, 상기 공정 2D와 마찬가지 방법으로 다공질 입자 퇴적 피막을 형성하였다.
3E : 다음에, 상기 공정 3D와 마찬가지 방법으로 정공 수송층을 형성하였다.
4E : 다음에, 상기 정공 수송층 위에, 스핀 코팅법에 의해, 다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료를 도포한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 다공질 입자 퇴적 피막을 형성하였다.
5E : 다음에, 스핀 코팅법에 의해 화합물(H)의 크실렌 용액으로 피복한 후, 건조시켜, 평균 두께 50nm의 발광층을 형성하였다.
6E : 다음에, 상기 공정 4B와 마찬가지 방법으로 전자 수송층을 형성하였다.
7E : 다음에, 상기 전자 수송층 위에, 상기 공정 5A와 마찬가지 방법으로 AlLi 전극(즉, 음극)을 형성하였다.
8E : 다음에, 상기 공정 6A와 마찬가지 방법으로, 이들 상기 층을 덮도록 보호 커버를 설치한 후, 고정하고 밀봉하여 EL 소자를 얻었다.
(실시예 2E)
다공질 미립자로서, Al2O3로 만들어진, 평균 입경 31nm의 미립자(C.I. KASEI CO., LTD)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(비교예 1)
다공질 미립자를 정공 수송층 형성 재료에 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1A에서와 마찬가지 방법으로 다공질 입자 퇴적 피막 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(비교예 2)
다공질 미립자를 정공 수송층 형성 재료에 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 7A에서와 마찬가지 방법으로, 피막 상태로 퇴적되는 다공질 입자 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
(비교예 3)
다공질 미립자를 정공 수송층 형성 재료에 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 9A에서와 마찬가지 방법으로, 피막 상태로 퇴적되는 다공질 입자 형성 재료를 제조한 후에, EL 소자를 제조하였다.
3. 평가
상기 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 EL 소자의 발광 휘도(cd/m2), 최대 발광 효율(lm/W), 및 발광 휘도가 초기값의 절반으로 될 때까지 경과된 시간(즉, 반감기)을 측정하였다.
이에 관하여, 발광 휘도는 ITO 전극과 AlLi 전극을 가로질러 6V의 전압을 인가하여 측정하였다.
비교예 3의 측정값을 기준으로 하여, 각 실시예 및 비교예의 측정값(즉, 발광 휘도, 최대 발광 효율, 및 반감기)을 각각 하기의 네 가지 기준에 따라 평가하였다.
A : 측정값이 비교예 3의 1.5배 이상임
B : 측정값이 비교예 3의 1.25배 이상 1.5배 미만임
C : 측정값이 비교예 3의 1.00배 이상 1.25배 미만임
D : 측정값이 비교예 3의 0.75배 이상 1.00배 미만임
평가 결과는 첨부된 표 1A 및 표 1B에 나타나 있다.
<표 1A>
Figure 112007079503184-pct00033
<표 1B>
Figure 112007079503184-pct00034
표 1A 및 표 1B에 나타낸 바와 같이, 실시예의 모든 EL 소자(즉, 본 발명의 반도체층 형성 재료를 주재료로서 사용하여 형성된 정공 수송층을 포함하는 EL 소자)는, 발광 휘도, 최대 발광 효율, 및 반감기에 있어서, 비교예의 EL 소자보다 우수하였다.
그 결과, 본 발명의 EL 소자에 따르면, 정공 수송층과 발광층 사이의 계면 및 발광층과 전자 수송층 사이의 계면과 같이, 인접하는 상층과 하층 사이의 계면에서의 상용해가 적절히 방지됨이 확인되었다.
이러한 경향은 전자 수송층을 갖지 않는 타입의 EL 소자에서도 확인되었다.
또한, 고분자 형태의 정공 수송 재료로 형성된 EL 소자는 우수한 발광 휘도, 최대 발광 효율, 및 반감기를 나타냄이 확인되었다.

Claims (18)

  1. 반도체층 형성 재료로서,
    상기 반도체층이 적어도 단일층을 포함하며,
    상기 반도체층 형성 재료는, 상기 단일층을 형성하는 반도체 재료와, 각각이 다수의 공공(pore)을 갖는 다공질 입자와, 분산매를 포함하며, 상기 반도체 재료는, 상기 반도체층 형성 재료 내에, 그 적어도 일부가 상기 다공질 입자의 공공 내에 충전된 상태로 존재하고,
    상기 반도체 재료는 적어도 하나의 중합성 기를 갖는 화합물로 구성되고,
    상기 화합물은 하기 일반식 (A1) 또는 (A2)로 표시되며, 그 화합물을 그 중합성 기들을 통하여 중합시킬 수 있는 반도체층 형성 재료:
    Figure 112009052549659-pct00045
    (식 중, 2개의 R1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수 2∼8의 직쇄 알킬기를 나타내고, 4개의 R2들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 무치환의 복소환(heterocycle)을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, 2개의 X1들은 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 2개의 X1들의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름);
    또는
    Figure 112009052549659-pct00046
    (식 중, 8개의 R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 미치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, X2, X3, X4 및 X5는 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 X2, X3, X4 및 X5의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름)
    Figure 112009052549659-pct00047
    (식 중, n1은 2∼8의 정수이고, n2는 3∼8의 정수이고, m은 0∼3의 정수이고, Z1는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, Z2는 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타냄).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층 형성 재료 중의 다공질 입자의 함유량을 A[wt%]라 하고, 상기 반도체 재료의 함유량을 B[wt%]라 할 때, A/B값은 0.1∼9의 관계를 만족시키는 반도체층 형성 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다공질 입자의 공공률(porosity)이 20∼75% 범위 내인 반도체층 형성 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 다공질 입자가 구체 형상 또는 다면체 형상을 하고 있는 반도체 층 형성 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다공질 입자의 평균 입경은 2∼200nm 범위 내인 반도체층 형성 재료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다공질 입자는 무기 산화물로 구성되는 반도체층 형성 재료.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무기 산화물은 SiO2, Al2O3, ZnO, SnO2, CeO2, ITO, TiO2, CuO, Fe2O3, CoO, 및 Y2O3의 적어도 하나 이상을 포함하는 반도체층 형성 재료.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 전극의 한쪽 면에, 적어도 단일층을 포함하는 반도체층을 형성하는 공정; 및
    상기 반도체층의 상기 제1 전극과 반대쪽의 면에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하며;
    상기 반도체층을 형성하는 공정은, 상기 단일층을 형성하는 반도체 재료와 다공질 입자와 분산매를 포함하며, 상기 반도체 재료는 그 적어도 일부가 상기 다공질 입자의 공공 내에 충전된 상태로 존재하는 반도체층 형성 재료를 공급하여 액상 피막을 형성하는 공정; 및 상기 액상 피막으로부터 분산매를 제거하는 공정을 포함하고,
    상기 반도체 재료는 적어도 하나의 중합성 기를 갖는 화합물로 구성되고,
    상기 화합물은 하기 일반식 (A1) 또는 (A2)로 표시되며, 그 화합물을 그 중합성 기들을 통하여 중합시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법:
    Figure 112009052549659-pct00048
    (식 중, 2개의 R1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수 2∼8의 직쇄 알킬기를 나타내고, 4개의 R2들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 무치환의 복소환(heterocycle)을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, 2개의 X1들은 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 2개의 X1들의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름);
    또는
    Figure 112009052549659-pct00049
    (식 중, 8개의 R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 미치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, X2, X3, X4 및 X5는 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 X2, X3, X4 및 X5의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름)
    Figure 112009052549659-pct00050
    (식 중, n1은 2∼8의 정수이고, n2는 3∼8의 정수이고, m은 0∼3의 정수이고, Z1는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, Z2는 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타냄).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분산매를 제거하는 공정 후에, 상기 화합물의 중합성 기와 상기 화합물의 중합성 기를 중합시키는 공정을 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  12. 제1 전극의 한쪽 면에 적어도 단일층을 포함하는 반도체층을 형성하는 공정; 및
    상기 반도체층의 제1 전극과 반대쪽의 면에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하며;
    상기 반도체층을 형성하는 공정은, 피막 상태로 퇴적된 다공질 입자에, 상기 단일층을 형성하는 반도체 재료 및, 용매 또는 분산매를 포함하는 액상 재료를 공급함으로써, 상기 반도체 재료를 다공질 입자의 공공 내 및 그 다공질 입자 사이의 갭에 충전시키고, 상기 다공질 입자를 상기 단일층 내에 존재시키는 공정; 및 상기 액상 재료로부터 상기 분산매 또는 용매를 제거하는 공정을 포함하고,
    상기 반도체 재료는 적어도 하나의 중합성 기를 갖는 화합물로 구성되고,
    상기 화합물은 하기 일반식 (A1) 또는 (A2)로 표시되며, 그 화합물을 그 중합성 기들을 통하여 중합시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법:
    Figure 112009052549659-pct00051
    (식 중, 2개의 R1들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 탄소 원자수 2∼8의 직쇄 알킬기를 나타내고, 4개의 R2들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 무치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 무치환의 복소환(heterocycle)을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, 2개의 X1들은 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 2개의 X1들의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름);
    또는
    Figure 112009052549659-pct00052
    (식 중, 8개의 R3들은 같거나 다르며, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타내고, Y는 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소환, 또는 치환 또는 미치환의 복소환을 적어도 하나 함유하는 기를 나타내고, X2, X3, X4 및 X5는 하기 일반식 (B1)∼(B3) 중 어느 하나로 표시되는 동종의 치환기이며, 그 X2, X3, X4 및 X5의 탄소 원자수는 서로 같거나 다름)
    Figure 112009052549659-pct00053
    (식 중, n1은 2∼8의 정수이고, n2는 3∼8의 정수이고, m은 0∼3의 정수이고, Z1는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, Z2는 수소 원자, 메틸기, 또는 에틸기를 나타냄).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분산매를 제거하는 공정 후에, 상기 화합물의 중합성 기들을 중합시키는 공정을 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  14. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치되는, 적어도 단일층을 포함하는 반도체층을 포함하고, 상기 반도체층은 제1항에 기재된 반도체층 형성 재료로 형성되며,;
    상기 단일층은 다공질 입자와, 상기 다공질 입자의 공공 내 및 그 다공질 입자 사이의 갭에 충전된, 상기 단일층을 형성하는 반도체 재료를 포함하는 반도체 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 단일층은 정공 수송층인 반도체 소자.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 단일층은 발광층인 반도체 소자.
  17. 반도체 소자를 구비하는 전자 디바이스로서,
    상기 반도체 소자는,
    제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치되는, 적어도 단일층을 포함하는 반도체층을 포함하고, 상기 반도체층은 제1항에 기재된 반도체층 형성 재료로 형성되며, ;
    상기 단일층은 다공질 입자와, 상기 다공질 입자의 공공 내 및 그 다공질 입자 사이의 갭에 충전된, 상기 단일층을 형성하는 반도체 재료를 포함하는 전자 디바이스.
  18. 전자 디바이스를 구비하는 전자 기기로서,
    상기 전자 디바이스는 반도체 소자를 구비하고,
    상기 반도체 소자는,
    제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치되는, 적어도 단일층을 포함하는 반도체층을 포함하고, 상기 반도체층은 제1항에 기재된 반도체층 형성 재료로 형성되며, ;
    상기 단일층은 다공질 입자와, 상기 다공질 입자의 공공 내 및 그 다공질 입자 사이의 갭에 충전된, 상기 단일층을 형성하는 반도체 재료를 포함하는 전자 기기.
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