위의 문제를 해결하기 위하여 집중적으로 연구한 결과, 본 발명자들은 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량이 103내지 108이고, 화학식 1a 또는 화학식 1b의 반복 단위를 포함하는 고분자 화합물이 발광 재료, 전하 수송 재료로서 사용 가능하다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 고분자 화합물은 위의 화학식 1a 또는 화학식 1b의 반복 단위를 1종 이상 포함한다.
위의 화학식 1a 또는 화학식 1b에서, 환 A, 환 B, 환 C 또는 환 D는 각각 독립적으로 방향족 환을 나타낸다. X는 S 또는 O를 나타낸다.
방향족 환으로서는 방향족 탄화수소 환(예: 벤젠 환, 나프탈렌 환, 안트라센 환, 테트라센 환, 펜타센 환, 피렌 환 및 페난트렌 환 등) 및 헤테로사이클릭 방향족 환(예: 피리딘 환, 비피리딘 환, 페난트롤린 환, 퀴놀린 환, 이소퀴놀린 환, 티오펜 환, 푸란 환, 피롤 환 등)을 예로 들 수 있다.
위의 화학식 1a 또는 화학식 1b의 구조를 함유하는 반복 단위는 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 아릴알케닐 그룹, 아릴알키닐 그룹, 아미노 그룹, 치환된 아미노 그룹, 실릴 그룹, 치환된 실릴 그룹, 할로겐 원자, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 이미노 그룹, 아미노 그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 및 시아노 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 치환체가 복수로 존재하는 경우, 치환체는 동일하거나 상이할 수 있다.
여기서, 알킬 그룹은 직쇄, 측쇄 또는 환형일 수 있고, 통상적으로 탄소수가 약 1 내지 20, 바람직하게는 3 내지 20이며, 이의 특정한 예로는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, i-프로필 그룹, 부틸, i-부틸, t-부틸, 펜틸 그룹, 헥실 그룹, 사이클로헥실 그룹, 헵틸 그룹, 옥틸 그룹, 2-에틸헥실 그룹, 노닐 그룹, 데실 그룹, 3,7-디메틸옥틸 그룹, 라우릴 그룹, 트리플루오로메틸 그룹, 펜타플루오로에틸 그룹, 퍼플루오로부틸 그룹, 퍼플루오로헥실 그룹, 퍼플루오로옥틸 그룹 등이 포함된다. 펜틸 그룹, 헥실 그룹, 옥틸 그룹, 2-에틸헥실 그룹, 데실 그룹, 3,7-디메틸옥틸 그룹이 바람직하다.
알콕시 그룹은 직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 중의 어느 하나일 수 있으며, 통상적으로 탄소수가 약 1 내지 20, 바람직하게는 3 내지 20이다. 이의 특정한 예로는메톡시 그룹, 에톡시 그룹, 프로필옥시 그룹, i-프로필옥시 그룹, 부톡시 그룹, i-부톡시 그룹, t-부톡시 그룹, 펜틸옥시 그룹, 헥실옥시 그룹, 사이클로헥실옥시 그룹, 헵틸옥시 그룹, 옥틸옥시 그룹, 2-에틸헥실옥시 그룹, 노닐옥시 그룹, 데실옥시 그룹, 3,7-디메틸옥틸옥시 그룹, 라우릴옥시 그룹, 트리플루오로메톡시 그룹, 펜타플루오로에톡시 그룹, 퍼플루오로부톡시 그룹, 퍼플루오로헥실 그룹, 퍼플루오로옥틸 그룹, 메톡시메틸옥시 그룹, 2-메톡시에틸옥시 그룹 등이 포함된다. 펜틸옥시 그룹, 헥실옥시 그룹, 옥틸옥시 그룹, 2-에틸헥실옥시 그룹, 데실옥시 그룹, 3,7-디메틸옥틸옥시 그룹이 바람직하다.
알킬티오 그룹은 직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 중의 어느 하나 일 수 있으며, 통상적으로 탄소수가 약 1 내지 20, 바람직하게는 3 내지 20이다. 이의 특정한 예로는 메틸티오 그룹, 에틸티오 그룹, 프로필티오 그룹, i-프로필티오 그룹, 부틸티오 그룹, i-부틸티오 그룹, t-부틸티오 그룹, 펜틸티오 그룹, 헥실티오 그룹, 사이클로헥실티오 그룹, 헵틸티오 그룹, 옥틸티오 그룹, 2-에틸헥실티오 그룹, 노닐티오 그룹, 데실티오 그룹, 3,7-디메틸옥틸티오 그룹, 라우릴티오 그룹, 트리플루오로메틸티오 그룹, 등이 포함된다. 펜틸티오 그룹, 헥실티오 그룹, 옥틸티오 그룹, 2-에틸헥실티오 그룹, 데실티오 그룹, 3,7-디메틸옥틸티오 그룹이 바람직하다.
아릴 그룹은 통상적으로 탄소수가 약 6 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페닐 그룹, C1-C12알콕시페닐 그룹(C1-C12는 탄소수가 1 내지 12임을 의미한다), C1-C12알킬페닐 그룹, 1-나프틸 그룹, 2-나프틸 그룹, 1-안트라세닐 그룹, 2-안트라세닐 그룹, 9-안트라세닐 그룹, 펜타플루오로페닐 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시페닐 그룹 및 C1-C12알킬페닐 그룹이 바람직하다. 아릴 그룹은 수소원자가 방향족 탄화수소로부터 제거된 방향족 그룹이다. 방향족 탄화수소는 축합 환을 함유하는 것 및 독립적인 벤젠 환 또는 직접결합, 비닐렌 그룹 등의 그룹을 통하여 결합된 축합 환 두 개 이상을 함유하는 것을 포함한다.
구체적으로, C1-C12알킬페닐의 예로는 메톡시페닐, 에톡시페닐, 프로필옥시페닐, i-프로필옥시페닐, 부톡시페닐, i-부톡시페닐, t-부톡시페닐, 펜틸옥시페닐, 헥실옥시페닐, 사이클로헥실옥시페닐, 헵틸옥시페닐, 옥틸옥시페닐, 2-에틸헥실옥시페닐, 노닐옥시페닐, 데실옥시, 3,7-디메틸옥틸옥시페닐, 라우릴옥시페닐 등이 포함된다.
C1-C12알킬페닐 그룹의 예로는 메틸페닐 그룹, 에틸페닐 그룹, 디메틸페닐 그룹, 프로필페닐 그룹, 메시틸 그룹, 메틸에틸페닐 그룹, i-프로필페닐 그룹, 부틸페닐 그룹, i-부틸페닐 그룹, t-부틸페닐 그룹, 펜틸페닐 그룹, 이소아밀페닐 그룹, 헥실페닐 그룹, 헵틸페닐 그룹, 옥틸페닐 그룹, 노닐페닐 그룹, 데실페닐 그룹, 도데실페닐 그룹 등이 포함된다.
아릴옥시 그룹은 통상적으로 탄소수가 6 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페녹시 그룹, C1-C12알콕시페녹시 그룹, C1-C12알킬페녹시 그룹, 1-나프틸옥시 그룹, 2-나프틸옥시 그룹, 펜타플루오로 페닐옥시 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시페녹시 그룹 및 C1-C12알킬페녹시 그룹이 바람직하다. C1-C12알콕시페녹시 그룹의 특정한 예로는 메톡시페녹시 그룹, 에톡시페녹시 그룹, 프로필옥시페녹시 그룹, i-프로필옥시페녹시 그룹, 부톡시페녹시 그룹, i-부톡시페녹시 그룹, t-부톡시페녹시 그룹, 펜틸옥시페녹시 그룹, 헥실옥시페녹시 그룹, 사이클로헥실옥시페녹시 그룹, 헵틸옥시페녹시 그룹, 옥틸옥시페녹시 그룹, 2-에틸헥실옥시페녹시 그룹, 노닐옥시페녹시 그룹, 데실옥시페녹시 그룹, 3,7-디메틸옥틸옥시페녹시 그룹, 라우릴옥시페녹시 그룹 등이 포함된다.
C1-C12알킬페녹시 그룹의 구체적인 예로 메틸페녹시 그룹, 에틸페녹시 그룹, 디메틸페녹시 그룹, 프로필페녹시 그룹, 1,3,5-트리메틸페녹시 그룹, 메틸에틸페녹시 그룹, i-프로필페녹시 그룹, 부틸페녹시 그룹, i-부틸페녹시 그룹, t-부틸페녹시 그룹, 펜틸페녹시 그룹, 이소아밀페녹시 그룹, 헥실페녹시 그룹, 헵틸페녹시 그룹, 옥틸페녹시 그룹, 노닐페녹시 그룹, 데실페녹시 그룹, 도데실페녹시 그룹 등이 포함된다.
아릴티오 그룹은 통상적으로 탄소수가 약 6 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페닐티오 그룹, C1-C12알콕시페닐티오 그룹, C1-C12알킬 페닐티오 그룹, 1-나프틸티오 그룹, 2-나프틸티오 그룹, 펜타플루오로페닐티오 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시 페닐티오 그룹 및 C1-C12알킬 페닐티오 그룹이 바람직하다.
아릴알킬 그룹은 통상적으로 탄소수가 7 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페닐-C1-C12알킬 그룹, C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬 그룹, C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬 그룹, 1-나프틸-C1-C12알킬 그룹, 2-나프틸-C1-C12알킬 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시 페닐-C1-C12아릴 그룹 및 C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬 그룹이 바람직하다.
아릴 알콕시 그룹은 통상적으로 탄소수가 7 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페닐-C1-C12알콕시 그룹(예: 페닐메톡시 그룹, 페닐에톡시 그룹, 페닐부톡시 그룹, 페닐펜틸옥시 그룹, 페닐헥실옥시 그룹, 페닐헵틸옥시 그룹, 페닐옥틸옥시 그룹 등), C1-C12알콕시페닐-C1-C12알콕시 그룹, C1-C12알킬페닐-C1-C12알콕시 그룹, 1-나프틸-C1-C12알콕시 그룹, 2-나프틸-C1-C12알콕시 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시페닐-C1-C12알콕시 그룹 및 C1-C12알킬 페닐-C1-C12알콕시 그룹이 바람직하다.
아릴 알킬티오 그룹은 통상적으로 탄소수가 7 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페닐-C1-C12알킬티오 그룹, C1-C12알콕시페닐-C1-C12알킬티오 그룹, C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬티오 그룹, 1-나프틸-C1-C12알킬티오 그룹, 2-나프틸-C1-C12알킬티오 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시페닐-C1-C12알킬티오 그룹 및 C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬티오 그룹이 바람직하다.
아릴 알케닐 그룹은 통상적으로 탄소수가 7 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페닐-C2-C12알케닐 그룹, C1-C12알콕시페닐-C2-C12알케닐 그룹, C1-C12알킬페닐-C2-C12알케닐 그룹, 1-나프틸-C2-C12알케닐 그룹, 2-나프틸-C2-C12알케닐 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시페닐-C2-C12알케닐 그룹 및 C2-C12알킬 페닐-C1-C12알케닐 그룹이 바람직하다.
아릴 알키닐 그룹은 통상적으로 탄소수가 약 7 내지 60, 바람직하게는 7 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 페닐-C2-C12알키닐 그룹, C1-C12알콕시페닐-C2-C12알키닐 그룹, C1-C12알킬페닐-C2-C12알키닐 그룹, 1-나프틸-C2-C12알키닐 그룹, 2-나프틸-C2-C12알키닐 그룹 등이 포함된다. C1-C12알콕시페닐-C2-C12알키닐 그룹 및 C1-C12알킬페닐-C2-C12알키닐 그룹이 바람직하다.
치환된 아미노 그룹은 알킬 그룹, 아릴 그룹, 아릴알킬 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹으로부터 선택된 한 개 또는 두 개의 치환체를 갖는 아미노 그룹을 의미한다. 알킬 그룹, 아릴 그룹, 아릴알킬 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹은 치환체를 포함할 수 있다. 탄소수는 통상적으로 치환체의 탄소수를 포함하지 않고 약 1 내지 60, 바람직하게는 2 내지 48이다.
구체적으로는, 메틸아미노 그룹, 디메틸아미노 그룹, 에틸아미노 그룹, 디에틸아미노 그룹, 프로필아미노 그룹, 디프로필아미노 그룹, i-프로필아미노 그룹, 디이소프로필아미노 그룹, 부틸아미노 그룹, i-부틸아미노 그룹, t-부틸아미노 그룹, 펜틸아미노 그룹, 헥실아미노 그룹, 사이클로헥실아미노 그룹, 헵틸아미노 그룹, 옥틸아미노 그룹, 2-에틸헥실아미노 그룹, 노닐아미노 그룹, 데실아미노 그룹, 3,7-디메틸옥틸아미노 그룹, 라우릴아미노 그룹, 사이클로펜틸아미노 그룹, 디사이클로펜틸아미노 그룹, 사이클로헥실아미노 그룹, 디사이클로헥실아미노 그룹, 피롤리딜 그룹, 피페리딜 그룹, 디트리플루오로메틸아미노 그룹, 페닐아미노 그룹, 디페닐아미노 그룹, C1-C12알콕시페닐 아미노 그룹, 디(C1-C12알콕시페닐)아미노 그룹, 디(C1-C12알킬 페닐)아미노 그룹, 1-나프틸아미노 그룹, 2-나프틸아미노 그룹, 펜타플루오로페닐아미노 그룹, 피리딜아미노 그룹, 피리다질아미노 그룹, 피리미딜아미노 그룹, 피라질아미노 그룹, 트리아질아미노 그룹, 페닐-C1-C12알킬아미노 그룹, C1-C12알콕시페닐-C1-C12알킬아미노 그룹, C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬아미노 그룹, 디(C1-C12알콕시페닐-C1-C12알킬)아미노 그룹, 디(C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬)아미노 그룹, 1-나프틸-C1-C12알킬아미노 그룹, 2-나프틸-C2-C12알킬아미노 그룹 등을 예로 들 수 있다.
치환된 실릴 그룹은 알킬 그룹, 아릴 그룹, 아릴 알킬 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹으로부터 선택된 한 개 내지 세 개의 치환체를 갖는 실릴 그룹을 의미한다. 탄소수는 통상적으로 약 1 내지 60, 바람직하게는 3 내지 48이다. 알킬그룹, 아릴 그룹, 아릴알킬 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹은 치환체를 포함할 수 있다.
구체적으로, 트리메틸실릴 그룹, 트리에틸실릴 그룹, 트리프로필실릴 그룹, 트리-i-프로필실릴 그룹, 디메틸-i-프로필실릴 그룹, 디에틸-i-프로필실릴 그룹, t-부틸실릴디메틸실릴 그룹, 펜틸디메틸실릴 그룹, 헥실디메틸실릴 그룹, 헵틸디메틸실릴 그룹, 옥틸디메틸실릴 그룹, 2-에틸헥실-디메틸실릴 그룹, 노닐디메틸실릴 그룹, 데실디메틸실릴 그룹, 3,7-디메틸옥틸-디메틸실릴 그룹, 라우릴디메틸실릴 그룹, 페닐-C1-C12알킬실릴 그룹, C1-C12알콕시페닐-C1-C12알킬실릴 그룹, C1-C12알킬페닐-C1-C12알킬실릴 그룹, 1-나프틸-C1-C12알킬실릴 그룹, 2-나프틸-C1-C12알킬실릴 그룹, 페닐-C1-C12알킬디메틸실릴 그룹, 트리페닐실릴 그룹, 트리-p-크실릴실릴 그룹, 트리벤질실릴 그룹, 디페닐메틸실릴 그룹, t-부틸디페닐실릴 그룹, 디메틸페닐실릴 그룹 등을 예로 들 수 있다.
할로겐 원자로서 불소원자, 염소원자, 브롬 원자 및 요오드 원자를 예로 들 수 있다.
아실 그룹은 통상적으로 탄소수가 약 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지 18이다. 이의 구체적인 예로는 아세틸 그룹, 프로피오닐 그룹, 부티릴 그룹, 이소부티릴 그룹, 피발로일 그룹, 벤조일, 트리플루오로아세틸 그룹, 펜타플루오로벤조일 등이 포함된다.
아실옥시 그룹은 통상적으로 탄소수가 약 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지18이다. 이의 구체적인 예로는 아세톡시 그룹, 프로피오닐옥시 그룹, 부티릴옥시 그룹, 이소부티릴옥시 그룹, 피발로일옥시 그룹, 벤조일옥시 그룹, 트리플루오로아세틸옥시 그룹, 펜타플루오로벤조일옥시 그룹 등이 포함된다.
이미노 그룹은 탄소수가 약 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지 18이다. 이의 구체적인 예로는 다음 화학식의 그룹 등이 포함된다.
아미노 그룹은 탄소수가 통상적으로 약 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지 18이다. 이의 구체적인 예로는 포름아미드 그룹, 아세트아미드 그룹, 프로피오아미드 그룹, 부티로아미드 그룹, 벤즈아미드 그룹, 트리플루오로아세트아미드 그룹, 펜타플루오로벤즈아미드 그룹, 디포름아미드 그룹, 디아세트아미드 그룹, 디프로피오아미드 그룹, 디부티로아미드 그룹, 디벤즈아미드 그룹, 디트리플루오로아세트아미드 그룹, 디펜타플루오로벤즈아미드 그룹 등이 포함된다.
이미드 그룹은 탄소수가 통상적으로 약 2 내지 60, 바람직하게는 2 내지 48이다. 이의 구체적인 예로는 아래에 나타낸 그룹이 포함된다.
1가 헤테로사이클릭 그룹은 수소원자가 헤테로사이클릭 화합물로부터 제거된 원자 그룹을 의미하고, 통상적으로 탄소수가 약 4 내지 60, 바람직하게는 4 내지 20이다. 치환체의 탄소수는 헤테로사이클릭 그룹의 탄소수로서 계수하지 않는다. 헤테로사이클릭 화합물은 산소, 황, 질소, 인, 붕소 등의 하나 이상의 헤테로원자가 탄소원자 이외의 원소로서 환 구조에 함유되어 있는 환 구조를 갖는 유기 화합물을 의미한다.
이의 구체적인 예로는 티에닐 그룹, C1-C12알킬티에닐 그룹, 피로릴 그룹, 푸릴 그룹, 피리딜 그룹, C1-C12알킬피리딜 그룹, 피페리딜 그룹, 퀴놀릴 그룹, 이소퀴놀릴 그룹 등이 포함된다. 티에닐 그룹, C1-C12알킬티에닐 그룹, 피리딜 그룹 및 C1-C12알킬 피리딜 그룹이 바람직하다.
치환된 카복실 그룹은 통상적으로 탄소수가 약 2 내지 60, 바람직하게는 2내지 48이다. 치환된 카복실 그룹은 알킬 그룹, 아릴 그룹, 아릴알킬 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹 등의 치환체를 갖는 카복실 그룹을 의미한다. 이의 구체적인 예로는 메톡시카보닐 그룹, 에톡시카보닐 그룹, 프로폭시카보닐 그룹, i-프로폭시카보닐 그룹, 부톡시카보닐 그룹, i-부톡시카보닐 그룹, t-부톡시카보닐 그룹, 펜틸옥시카보닐 그룹, 헥실옥시카보닐 그룹, 사이클로헥실옥시카보닐 그룹, 헵틸옥시카보닐 그룹, 옥틸옥시카보닐 그룹, 2-에틸헥실옥시카보닐 그룹, 노닐옥시카보닐 그룹, 데실옥시카보닐 그룹, 3,7-디메틸옥틸옥시카보닐 그룹, 도데실옥시카보닐 그룹, 트리플루오로메톡시카보닐 그룹, 펜타플루오로에톡시카보닐 그룹, 퍼플로오로부톡시카보닐 그룹, 퍼플루오로헥실옥시카보닐 그룹, 퍼플루오로옥틸옥시카보닐 그룹, 페녹시카보닐 그룹, 나프톡시카보닐 그룹, 피리딜옥시카보닐 그룹 등이 포함된다. 여기서, 알킬 그룹, 아릴 그룹, 아릴알킬 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹은 치환체를 포함할 수 있다. 이러한 치환체의 탄소원자는 치환된 카복실 그룹의 탄소수로서 계수하지 않는다.
치환체의 위의 예에서, 알킬 쇄를 함유하는 치환체는 직쇄, 측쇄 또는 환형 또는 이들의 조합일 수 있다. 직쇄가 아닌 알킬 쇄로는 이소아밀 그룹, 2-에틸헥실 그룹, 3,7-디메틸옥틸 그룹, 사이클로헥실 그룹, 4-C1-C12알킬사이클로헥실 그룹 등을 예로 들 수 있다. 또한, 두 개의 알킬 쇄 말단을 연결시켜 환을 형성할 수 있다. 추가로, 상기 알킬 쇄의 일부로서 메틸 또는 에틸이 헤테로 원자를 함유하는 그룹 또는 하나 이상의 불소원자에 의해 치환된 메틸 또는 에틸 그룹에 의해 치환될 수 있다. 여기서, 헤테로원자로서 산소원자, 황원자, 질소원자 등을 예시할 수 있다. 추가로, 아릴 그룹 또는 헤테로사이클릭 그룹을 함유하는 치환체의 예에서, 이는 하나 이상의 치환체를 포함할 수 있다.
화학식 1a의 구조 중에서, X가 S인 구체적인 예로 다음이 포함된다.
화학식 1a의 구조 중에서, X가 O인 구체적인 예로 다음이 포함된다.
화학식 1b의 구조 중에서, X가 S인 구체적인 예로 다음이 포함된다.
X가 O인 화학식 1b의 구체적인 예로 다음이 포함된다.
위의 화학식에서, Me는 메틸 그룹이고, Ph는 페닐 그룹이고, Bn은 벤질 그룹이고, Ac는 아세틸 그룹이다.
위의 화학식 1a 및 화학식 1b에 대하여, 고분자 화합물의 용해도를 향상시키고, 발광 파장을 변화시키고, 발광 효율을 향상시키는 견지에서, 환 A 또는 환 B 및 환 C 또는 환 D가 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 아릴알케닐 그룹, 아릴알키닐 그룹, 아미노 그룹, 치환된 아미노 그룹, 실릴 그룹, 치환된 실릴 그룹, 할로겐 그룹, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 이미노 그룹, 아미드그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 및 시아노 그룹으로부터 선택된 치환체를 포함하는 것이 바람직하다.
이들 중에서, 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 치환된 아미노 그룹, 치환된 실릴 그룹, 불소원자, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 아미드 그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 및 시아노 그룹이 바람직하고, 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹 및 아릴알킬티오 그룹이 보다 바람직하다.
본 발명의 고분자 화합물의 반복 단위로서, 화학식 1a의 반복 단위가 바람직하다.
환 A, 환 B, 환 C 및 환 D에 대하여, 방향족 환만을 함유하는 것이 바람직하다.
이들 중에서, 환 A, 환 B, 환 C 및 환 D로서 화학식 1a의 구조를 갖는 것과 방향족 탄화수소만을 갖는 것이 바람직하다. 다음 화학식 2a, 화학식 2b, 화학식 2c, 화학식 2d 및 화학식 2e로부터 선택된 반복 단위가 보다 바람직하다.
위의 화학식 2a 내지 화학식 2e에서,
X는 S 또는 O이고,
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9및 R10은 각각 독립적으로 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 아릴알케닐 그룹, 아릴알키닐 그룹, 아미노 그룹, 치환된 아미노 그룹, 실릴 그룹, 치환된 실릴 그룹, 할로겐 원자, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 이미노 그룹, 아미드 그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹 또는 치환된 카복실 그룹이고,
a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
c, d, e 및 f는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
g, h, i 및 j는 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수이다.
위의 화학식 2b 및 화학식 2c에서, 치환체 R3내지 R6은 축합 방향족 환을 구성하는 두 개의 벤젠 환의 어떠한 탄소원자상에서도 치환될 수 있다.
위의 화학식 2d 및 화학식 2e에서, 치환체 R7내지 R10은 축합 방향족 환을 구성하는 두 개의 벤젠의 어떠한 탄소원자상에서도 치환될 수 있다.
고분자 화합물의 용해도를 향상시키고, 발광 파장을 변화시키고, 발광 효율을 향상시키는 견지에서, 화학식 2a의 a+b, 화학식 2b의 c+d, 화학식 2c의 e+f, 화학식 2d의 g+h 및 화학식 2e의 i+j는 1 이상인 것이 바람직하다.
R1이 복수로 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다. R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9및 R10의 경우, 이들이 각각 복수로 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
X가 S인 경우, 위의 화학식 2a, 화학식 2b, 화학식 2c, 화학식 2d 및 화학식2e로부터 선택된 반복 단위 중에서, 화학식 2a의 반복 단위가 바람직하다. 또한, 화학식 2a에서, R1및/또는 R2가 탄소수 3 이상의 알킬 그룹, 탄소수 3 이상의 알콕시 그룹, 탄소수 3 이상의 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹인 것이 보다 바람직하다.
X가 O인 경우, 위의 화학식 2a, 화학식 2b, 화학식 2c, 화학식 2d 및 화학식 2e로부터 선택된 반복 단위 중에서, 화학식 2f의 반복 단위가 바람직하다.
위의 화학식 2f에서,
R1및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 3 이상의 알킬 그룹, 탄소수 3 이상의 알콕시 그룹, 탄소수 3 이상의 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹 및 1가 헤테로사이클릭 그룹이다.
위의 화학식 1a 및 화학식 1b의 반복 단위의 총량은 통상적으로 1mol% 이상 100mol% 이하이다. X가 S인 경우, 바람직하게는 20mol% 이상, 보다 바람직하게는 30mol% 이상 90mol% 이하이다. X가 O인 경우, 바람직하게는 10mol% 이상 100mol% 이하, 보다 바람직하게는 50mol% 이상 90mol% 이하이다.
형광 강도를 향상시키는 견지에서, 공중합체가 화학식 1a 및 화학식 1b 중의하나의 반복 단위로 이루어지고 반복 단위가 X=S 또는 X=O의 구조만을 갖는 경우, 반복 단위는 상이한 종류의 치환체를 갖는 두 개 이상의 단량체인 것이 바람직하다.
본 발명의 고분자 화합물은 바람직하게는 위의 화학식 1a 및/또는 화학식 1b의 구조를 갖는 반복 단위 및 다른 반복 단위 하나 이상을 함유하는 공중합체이다.
화학식 1a 및 1b의 반복 단위 이외의 다른 반복 단위의 예로는 바람직하게는 아래의 화학식 3, 화학식 4, 화학식 5 또는 화학식 6의 반복 단위가 포함된다.
-Ar1-
-(Ar2-X1)ff-Ar3-
-Ar4-X2-
-X3-
위의 화학식 3 내지 화학식 6에서,
Ar1, Ar2, Ar3및 Ar4는 각각 독립적으로 아릴렌 그룹, 2가 헤테로사이클릭 그룹 또는 금속 착체 구조를 갖는 2가 그룹이고,
X1, X2및 X3은 각각 독립적으로 -CR11=CR12-, -C≡C-, -N(R13)- 또는 -(SiR14R15)k-이고,
R11및 R12는 각각 독립적으로 수소원자, 알킬 그룹, 아릴 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 또는 시아노 그룹이고,
R13, R14및 R15는 각각 독립적으로 수소원자, 알킬 그룹, 아릴 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 아릴알킬 그룹 및 치환된 아미노 그룹이고,
ff는 0 내지 2의 정수이고,
k는 1 내지 12의 정수이며,
R11, R12, R13, R14및 R15가 각각 복수로 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에서, 아릴렌 그룹은 두 개의 수소원자가 방향족 탄화수소로부터 제거되고, 통상적으로 탄소수가 6 내지 60, 바람직하게는 6 내지 20인 원자 그룹이다. 방향족 탄화수소는 또한 축합 환 및 직접 결합, 비닐렌 그룹 등의 그룹을 통하여 결합된 하나 이상의 독립적인 벤젠 환 또는 축합 환을 함유하는 것을 포함한다.
아릴렌 그룹으로서, 페닐렌 그룹(예를 들면, 아래의 식(1) 내지 (3)), 나프탈렌디일 그룹(아래의 식(4) 내지 (13)), 안트라센-디일 그룹(아래의 식(14) 내지 (19)), 비페닐-디일 그룹(아래의 식(20) 내지 (25)), 플루오렌-디일 그룹(아래의식(36) 내지 (38)), 테르페닐-디일 그룹(아래의 식(26) 내지 (28)), 스틸벤디일(아래의 식(A) 내지 (D)), 디스틸벤-디일(아래의 식(E) 및 (F)), 축합환 화합물 그룹(아래의 식(29) 내지 (38)) 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서, 페닐렌 그룹, 비페닐렌 그룹, 플루오렌-디일 그룹 및 스틸벤-디일 그룹이 바람직하다.
본 발명에서, 2가 헤테로사이클릭 그룹은 두 개의 수소원자가 헤테로사이클릭 화합물로부터 제거되고 탄소수가 통상적으로 3 내지 60인 원자 그룹을 의미한다.
헤테로사이클릭 화합물은 산소, 황, 질소, 인, 붕소, 비소 등의 헤테로원자하나 이상이 탄소원자 이외의 원소로서 환 구조에 함유된 사이클릭 구조를 갖는 유기 화합물을 의미한다.
2가 헤테로사이클릭 화합물 그룹으로서, 다음을 예로 들 수 있다.
헤테로원자로서 질소를 함유하는 그룹, 피리딘-디일 그룹(아래의 식(39) 내지 (44)), 디아자페닐렌 그룹(아래의 식(45) 내지 (48)), 퀴놀린디일 그룹(아래의 식(49) 내지 (63)), 퀴녹살린 디일 그룹(아래의 식(64) 내지 (68)), 아크리딘 디일 그룹(아래의 식(69) 내지 (72)), 비피리딜 디일 그룹(아래의 식(73) 내지 (75)), 페난트롤린 디일 그룹(아래의 식(76) 내지 (78)) 등; 규소, 질소, 황, 셀레늄 등의 헤테로원자를 함유하고 플루오렌 구조를 갖는 그룹(아래의 식(79) 내지 (93)); 규소, 질소, 황, 셀레늄 등의 헤테로원자를 함유하는 5원환 헤테로사이클릭 화합물 그룹(아래의 식(94) 내지 (98)); 규소, 질소, 셀레늄 등의 헤테로원자를 함유하는 5원환 축합 헤테로사이클릭 화합물 그룹(아래의 식(99) 내지 (108)); 규소, 질소, 황, 셀레늄 등을 헤테로원자로서 함유하는 5원 환 헤테로사이클릭 화합물 그룹이 헤테로원자의 위치에서 페닐 그룹과 연결되어 이량체 또는 올리고머를 형성하는 그룹(아래의 식(109) 내지 (112)); 규소, 질소, 황, 셀레늄 등을 헤테로원자로서 함유하는 5원 환 헤테로사이클릭 화합물 그룹이 헤테로원자의 위치에서 페닐 그룹과 연결되는 그룹(아래의 식(113) 내지 (119)); 및 산소, 질소, 황 등을 헤테로원자로서 함유하는 5원 환 헤테로사이클릭 화합물 그룹이 푸릴 그룹 또는 티에닐 그룹과 연결된 그룹(아래의 식(120) 내지 (125)).
본 발명에서, 금속 착체 구조를 갖는 2가 그룹은 두 개의 수소원자가 금속 착체의 유기 리간드로부터 제거된 2가 그룹이다.
유기 리간드의 탄소수는 통상적으로 약 4 내지 60이다. 유기 리간드의 예로는 8-퀴놀리놀 및 이의 유도체, 벤조퀴놀리놀 및 이의 유도체, 2-페닐-피리딘 및 이의 유도체, 2-페닐-벤조티아졸 및 이의 유도체, 2-페닐-벤즈옥사졸 및 이의 유도체, 포르피린 및 이의 유도체 등이 예시된다.
착체의 중심금속으로서, 예를 들면, 알루미늄, 아연, 베릴륨, 이리듐, 백금, 금, 에로퓸, 테르븀 등을 예로 들 수 있다.
유기 리간드를 갖는 금속 착체로서, 저분자량 형광 재료 또는 인광 재료로서 공지된 삼중 발광 착체 및 금속 착체를 들 수 있다.
금속 착체 구조를 갖는 2가 그룹으로서 구체적으로는 다음(126 내지 132)을들 수 있다.
위의 식(1) 내지 (132)로 나타낸 예에서, R은 각각 독립적으로 수소원자, 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 아릴알케닐 그룹, 아릴알키닐 그룹, 아미노 그룹, 치환된 아미노 그룹, 실릴 그룹, 치환된 실릴 그룹, 할로겐 원자, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 이미노 그룹, 아미드 그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 또는 시아노 그룹이다.
식(1) 내지 (132)의 그룹의 탄소는 질소원자, 산소원자 또는 황원자로 치환될 수 있고, 산소원자는 불소원자로 치환될 수 있다.
화학식 3의 반복 단위 중에서, 화학식 7, 화학식 8, 화학식 9, 화학식 10, 화학식 11 또는 화학식 12가 바람직하다.
위의 화학식 7 내지 화학식 12에서,
R16, R17, R18, R19, R22, R23, R24, R25, R30및 R35는 각각 독립적으로 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 아릴알케닐 그룹, 아릴알키닐 그룹, 아미노 그룹, 치환된 아미노 그룹, 실릴 그룹, 치환된 실릴 그룹, 할로겐 원자, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 이미노 그룹, 아미드 그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 또는 시아노 그룹이고,
R20, R21, R31, R32, R33및 R34는 각각 독립적으로 수소원자, 알킬 그룹, 아릴 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 또는 시아노 그룹이고,
l, o, p, r, s, t 및 u는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
q는 0 내지 2의 정수이고,
x 및 y는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
Ar5는 아릴렌 그룹, 2가 헤테로사이클릭 그룹 또는 금속 착체 구조를 갖는 2가 그룹이고,
Ar13또는 Ar14는 각각 독립적으로 아릴렌 그룹, 2가 헤테로사이클릭 그룹 또는 금속 착체 구조를 갖는 2가 그룹이고,
X4는 O, S, SO, SO2, Se 또는 Te이고,
X5는 O, S, SO2, Se, Te, N-R26또는 SiR27R28이고,
X6및 X7은 각각 독립적으로 N 또는 C-R29이고,
R26, R27, R28및 R29는 각각 독립적으로 수소원자, 알킬 그룹, 아릴 그룹, 아릴알킬 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹이고,
R16, R17, R18, R19, R22, R23, R24, R25, R29, R30및 R35가 각각 복수로 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
위의 화학식 7의 반복 단위의 특정 예로는 다음이 포함된다.
위의 화학식 4의 반복 단위 중에서, 아래의 화학식 13의 반복 단위가 바람직하다.
위의 화학식 13에서,
Ar6, Ar7, Ar8및 Ar9는 각각 독립적으로 아릴렌 그룹 또는 2가 헤테로사이클릭 그룹이고,
Ar10, Ar11및 Ar12는 각각 독립적으로 아릴 그룹 또는 1가 헤테로사이클릭 그룹이고,
Ar6, Ar7, Ar8, Ar9및 Ar10은 치환체를 가질 수 있고,
v 및 w는 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고, 0≤v+w≤1이다.
위의 화학식 13의 반복 단위의 특정한 예로는 다음의 식(133) 내지 (140)이 포함된다.
위의 화학식에서, R은 위의 식(1) 내지 (132)에 대해 정의한 바와 동일하다. 식(1) 내지 (140)에서, 복수의 R이 하나의 구조 화학식에 함유되면, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다. 용매에 대한 용해도를 향상시키기 위하여, 수소 이외의 하나 이상의 치환체를 갖는 것이 바람직하고, 치환체를 포함하는 반복 단위의 대칭성이 작은 것이 보다 바람직하다. 추가로, R이 아릴 그룹 또는 헤테로 아릴 그룹을 위의 화학식의 일부로서 함유하는 경우, 하나 이상의 치환체를 추가로 포함할 수 있다.
알킬 쇄를 이의 일부로서 함유하는 치환체 R의 위의 예에서, 이는 직쇄, 측쇄 또는 환형이거나 이들의 조합일 수 있다. 직쇄가 아닌 알킬 쇄로서, 이소아밀그룹, 2-에틸헥실 그룹, 3,7-디메틸옥틸 그룹, 사이클로헥실 그룹, 4-C1-C12알킬 사이클로헥실 그룹 등을 들 수 있다. 고분자 화합물의 용매에 대한 용해도를 향상시키기 위하여, 직쇄 또는 측쇄 알킬 쇄가 하나 이상의 치환체를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 복수의 R이 결합되어 환을 형성할 수 있다. 추가로, R이 알킬 쇄를 함유하는 경우, 알킬 쇄는 헤테로원자를 함유하는 그룹에 의해 중단될 수 있다. 여기서, 헤테로원자로서, 산소원자, 황원자, 질소원자 등을 들 수 있다.
이들 중에서, 아래의 화학식 13b의 반복 단위가 바람직하다.
위의 화학식 13b에서,
R50, R51및 R52는 각각 독립적으로 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 아릴알케닐 그룹, 아릴알키닐 그룹, 아미노 그룹, 치환된 아미노 그룹, 실릴 그룹, 치환된 실릴 그룹, 할로겐 원자, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 이미노 그룹, 아미드 그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 또는 시아노 그룹이고,
hh, ii 및 jj는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
z는 0 내지 2의 정수이고,
R50, R51및 R52가 각각 복수로 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 고분자 화합물은 위의 화학식 1a 및 화학식 1b의 반복 단위 및 화학식 3 내지 화학식 13의 반복 단위 이외의 반복 단위를 발광 특성 또는 전하 수송 특성을 손상시키지 않는 범위 내에서 함유할 수 있다. 또한, 이들 반복 단위 및 기타의 반복 단위는 비공액 단위와 연결될 수 있으며, 이의 비공액 부분은 반복 단위에 함유될 수 있다. 연결 구조로서, 다음 및 이들의 두 개 이상의 조합이 예시된다. 여기서, R은 위에서 언급한 것과 동일한 치환체로부터 선택된 그룹이고, Ar은 탄소수 6 내지 60의 탄화수소 그룹이다.
고분자 화합물은 또한 랜덤, 블록 또는 그래프트 공중합체이거나, 이의 중간체 구조를 갖는 중합체, 예를 들면, 블록 특성을 갖는 랜덤 공중합체일 수도 있다. 형광 또는 인광 양자 수율이 높은 고분자 화합물을 수득하는 견지에서, 블록 특성을 갖는 랜덤 공중합체 또는 블록 또는 그래프트 공중합체가 완전히 랜덤한 공중합체보다 바람직하다. 추가로, 고분자 화합물은 분지된 주쇄 및 세 개 이상의 말단을 포함할 수 있다. 또한, 고분자 화합물은 덴드리머일 수 있다.
추가로, 고분자 화합물의 말단 그룹은 중합 활성 그룹이 온전히 잔존하는 경우, 소자로 제조했을 때 발광 특성 및 수명이 감소될 가능성이 있기 때문에, 안정한 그룹으로 보호시킬 수도 있다. 주쇄의 공액 구조로 연속되는 공액 결합을 갖는 것이 바람직하며, 탄소-탄소 결합을 통하여 아릴 그룹 또는 헤테로사이클릭 화합물 그룹에 연결되는 구조가 예시된다. 구체적으로, 일본 공개특허공보 제(평)9-45478호의 화학식 10의 치환체를 들 수 있다.
본 발명의 고분자 화합물의 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량은 103내지 108, 바람직하게는 104내지 106이다.
본 발명의 고분자 화합물에 대해 우수한 용매로서, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 디클로로에탄, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 테트랄린, 데칼린, n-부틸벤젠 등을 들 수 있다. 이는 통상적으로 용매에 0.1중량% 이상 용해될 수 있지만, 고분자 화합물의 구조 및 분자량에 좌우된다.
그 다음, 본 발명의 고분자 화합물의 제조방법을 설명한다. 본 발명의 고분자 화합물은 아래의 방법으로 제조할 수 있다.
(방법 A) 화학식 1a 또는 화학식 1b에 상응하는 축합중합될 수 있는 두 개의 치환체를 갖는 화합물을 축합중합시킨다.
X가 S인 경우, 고분자 화합물은 다음 방법으로 제조할 수 있다.
(방법 B) 화학식 1a 또는 화학식 1b에 상응하는 축합중합될 수 있는 X가 SO2인 두 개의 치환체를 갖는 화합물을 축합중합시킨다. 또는,
(방법 C) 화학식 1a 또는 1b에 상응하는 축합중합될 수 있는 X가 SO인 두 개의 치환체를 갖는 화합물을 축합중합시킨 다음, 수득한 중합체를 환원시킨다.
예를 들면, 본 발명의 고분자 화합물은 원료로서 화학식 14의 화합물을 사용하여 축합중합시켜 제조할 수 있다(방법 A).
Y1-U-Y2
위의 화학식 14에서,
U는 화학식 1a 또는 화학식 1b의 반복 단위이고,
Y1및 Y2는 각각 독립적으로 축합중합될 수 있는 치환체이다.
아래의 화학식 15a, 화학식 15b 및 화학식 15c의 화합물을 위의 화학식 14의 화합물로서 사용하여, 아래의 화학식 15d, 화학식 15e 및 화학식 15f의 반복 단위를 갖는 고분자 화합물을 각각 수득할 수 있다.
위의 화학식 15a 내지 화학식 15f에서,
Y11, Y12, Y13, Y14, Y15및 Y16은 각각 독립적으로 축합중합될 수 있는 치환체이고,
X는 S 또는 O이고,
R36, R37, R38, R39, R40및 R41은 각각 독립적으로 알킬 그룹, 알콕시 그룹, 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 아릴알케닐 그룹, 아릴알키닐 그룹, 아미노 그룹, 치환된 아미노 그룹, 실릴 그룹, 치환된 실릴 그룹, 할로겐 원자, 아실 그룹, 아실옥시 그룹, 이미노 그룹, 아미드 그룹, 이미드 그룹, 1가 헤테로사이클릭 그룹, 카복실 그룹, 치환된 카복실 그룹 또는 시아노 그룹이고,
aa 및 bb는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
cc 및 dd는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
ee 및 gg는 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수이고,
aa+bb, cc+dd 및 ee+gg는 각각 1 이상이며,
R36, R37, R38, R39, R40및 R41이 각각 복수로 존재하는 경우, 이들중 복수는 동일하거나 상이할 수 있다.
위의 화학식 15b에서, 치환체 Y13, Y14, R38및 R39는 축합된 방향족 환을 구성하는 두 개의 벤젠 환 중의 어떠한 탄소원자상에서라도 치환될 수 있다.
위의 화학식 15c에서, 치환체 Y15, Y16, R40및 R41은 축합 방향족 환을 구성하는 세 개의 벤젠 환의 어떠한 탄소원자상에서라도 치환될 수 있다.
위의 화학식 15a, 화학식 15b 또는 화학식 15c의 화합물의 예는 아래의 화학식 15g, 화학식 15h 또는 화학식 15i의 화합물을 포함한다.
위의 화학식 15g 내지 화학식 15i에서,
Y17, Y18, Y19, Y20, Y21및 Y22는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬 설포네이트 그룹, 아릴 설포네이트 그룹, 아릴알킬 설포네이트 그룹, 붕산 에스테르 그룹, 설포늄 메틸 그룹, 포스포늄 메틸 그룹, 포스포네이트 메틸 그룹, 모노할로겐화 메틸 그룹, 붕산 그룹, 포르밀 그룹, 시아노 그룹 또는 비닐 그룹이고,
X는 S 또는 O이고,
R53, R54, R55, R56, R57및 R58은 각각 독립적으로 탄소수 3 이상의 알킬 그룹, 탄소수 3 이상의 알콕시 그룹, 탄소수 3 이상의 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 탄소수 4 이상의 치환된 아미노 그룹 및 탄소수 6 이상의 치환된 실릴 그룹이고,
kk 및 ll은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
mm 및 nn은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
oo 및 pp는 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수이고,
kk+ll, mm+nn 및 oo+pp는 각각 1 이상이며,
R53, R54, R55, R56, R57및 R58이 각각 복수로 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
위의 화학식 15h에서, 치환체 Y19, Y20, R55및 R56은 축합된 방향족 환을 구성하는 두 개의 벤젠 환의 어떠한 탄소원자상에서라도 치환될 수 있다.
위의 화학식 15i에서, 치환체 Y21, Y22, R57및 R50은 축합된 방향족 환을 구성하는 세 개의 벤젠 환의 어떠한 탄소원자상에서라도 치환될 수 있다.
X가 S인 경우, 아래의 화학식 15j의 화합물이 추가로 바람직하다.
위의 화학식 15j에서,
Y23및 Y24는 브롬 원자, 염소원자, 알킬 설포네이트 그룹, 아릴 설포네이트 그룹, 아릴알킬 설포네이트 그룹, 붕산 에스테르 그룹, 설포늄 메틸 그룹, 포스포늄 메틸 그룹, 포스포네이트 메틸 그룹 및 붕산 그룹이고,
R69및 R70은 각각 독립적으로 탄소수 3 이상의 알킬 그룹, 탄소수 3 이상의 알콕시 그룹, 탄소수 3 이상의 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 탄소수 4 이상의 치환된 아미노 그룹 및 탄소수 6 이상의 치환된 실릴 그룹이고,
qq 및 rr은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
qq+rr은 1 이상이며,
R69및 R70이 각각 복수로 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, X가 O인 경우, 화학식 15k의 화합물이 추가로 바람직하다.
위의 화학식 15k에서,
Y25및 Y26은 브롬 원자, 염소원자, 알킬 설포네이트 그룹, 아릴 설포네이트 그룹, 아릴알킬 설포네이트 그룹, 붕산 에스테르 그룹, 설포늄 메틸 그룹, 포스포늄 메틸 그룹, 포스포네이트 메틸 그룹 및 붕산 그룹이고,
R71및 R72는 각각 독립적으로 탄소수 3 이상의 알킬 그룹, 탄소수 3 이상의 알콕시 그룹, 탄소수 3 이상의 알킬티오 그룹, 아릴 그룹, 아릴옥시 그룹, 아릴티오 그룹, 아릴알킬 그룹, 아릴알콕시 그룹, 아릴알킬티오 그룹, 탄소수 4 이상의치환된 아미노 그룹, 탄소수 6 이상의 치환된 실릴 그룹이다.
또한, X가 S인 경우, 본 발명의 고분자 화합물은 아래의 화학식 22의 화합물의 축합중합을 수행한 다음, 이를 환원하여 제조할 수 있다(방법 B).
Y1-V-Y2
위의 화학식 22에서,
V는 위의 U에 상응하는 X=SO의 구조를 갖는 반복 단위이고,
Y1및 Y2는 위에서 언급한 바와 같다.
화학식 22의 화합물로부터 화학식 14의 화합물을 제조하는 아래에 언급한 방법에 따라 환원시킬 수 있다. 각각의 U에 상응하는 티노펜-설폰 구조의 반복 단위 V는 다음과 같을 수 있다.
U |
V |
화학식 1a' |
화학식 22a |
화학식 1b' |
화학식 22b |
화학식 1a'
화학식 1b'
예를 들면, 아래의 화학식 15l의 화합물을 화학식 22a의 화합물로서 축합중합시킨 다음, 생성물을 환원제를 사용하여 환원시키면, 위의 화학식 15a의 반복 단위를 갖는 고분자 화합물을 수득할 수 있다.
위의 화학식 15l에서,
Y11, Y12, R36, R39, aa 및 bb는 위에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 고분자 화합물은 화학식 23의 화합물을 축합중합시킨 다음, 생성물을 환원함으로써 또한 수득할 수 있다(방법 C).
Y1-W-Y2
위의 화학식 23에서,
W는 위의 U에 상응하는 X=SO의 구조를 갖는 반복 단위이고,
Y1및 Y2는 위에서 정의한 바와 같다.
각각의 U에 상응하는 티오펜 구조를 갖는 반복 단위 W는 다음과 같다.
U |
W |
화학식 1a' |
화학식 23a |
화학식 1b' |
화학식 23b |
화학식 1a'
화학식 1b'
예를 들면, 화학식 15m의 화합물을 화학식 23a의 화합물로서 축합중합시킨 다음, 생성물을 환원제를 사용하여 환원시킴으로써, 화학식 15a의 반복 단위를 갖는 고분자 화합물을 수득할 수 있다.
위의 화학식 15m에서,
Y11, Y12, R38, R39, aa 및 bb는 위에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 공정에서, 축합중합될 수 있는 치환체로서, 할로겐 원자, 알킬 설포네이트 그룹, 아릴설포네이트 그룹, 아릴알킬설포네이트 그룹, 붕산 에스테르 그룹, 설포늄 메틸 그룹, 포스포늄 메틸 그룹, 포스포네이트 메틸 그룹, 모노할로겐화 메틸 그룹, 붕산 그룹, 포르밀 그룹, 시아노 그룹, 비닐 그룹 등이 예시된다.
여기서, 알킬설포네이트 그룹으로서, 메탄 설포네이트 그룹, 에탄 설포네이트 그룹, 트리플루오로메탄 설포네이트 그룹 등이 예시된다. 아릴설포네이트 그룹으로서, 벤젠 설포네이트 그룹, p-톨루엔 설포네이트 그룹 등이 예시된다. 아릴설포네이트 그룹으로서, 벤젠설포네이트 그룹 등이 예시된다.
붕산 에스테르 그룹으로서, 아래의 화학식의 그룹이 예시된다.
[여기서, Me는 메틸 그룹이고, Et는 에틸 그룹이다]
설포늄 메틸 그룹으로서, 아래의 화학식의 그룹이 예시된다.
-CH2S+Me2X-, -CH2S+Ph2X-
[여기서, X는 할로겐 원자이고, Ph는 페닐 그룹이다]
포스포늄 메틸 그룹으로서, 아래의 화학식의 그룹이 예시된다.
-CH2P+Ph3X-
[여기서, X는 할로겐 원자이다]
포스포네이트 메틸 그룹으로서, 아래의 화학식의 그룹이 예시된다.
-CH2PO2(OR')
[여기서, X는 할로겐 원자이고, R'은 알킬 그룹, 아릴 그룹 또는 아릴알킬 그룹이다]
모노할로겐화 메틸 그룹으로서, 플루오로메틸 그룹, 메틸-클로라이드 그룹, 브로모메틸 그룹 및 요오도메틸 그룹이 예시된다.
축합중합될 수 있는 치환체로서 바람직한 치환체는 중합 반응의 종류에 좌우된다. 예를 들면, 야마토 커플링 반응과 같이, 0가 니켈 착체를 사용하는 경우, 할로겐 원자, 알킬 설포네이트 그룹, 아릴 설포네이트 그룹 또는 아릴알킬 설포네이트 그룹이 예시된다. 스즈키 커플링 반응과 같이, 니켈 촉매 또는 팔라듐 촉매를 사용하는 경우, 알킬 설포네이트 그룹, 할로겐 원자, 붕산 에스테르 그룹, 붕산 그룹 등이 예시된다.
본 발명의 고분자 화합물이 티오펜 축합 환 이외의 반복 단위를 갖는 경우, 축합중합은 티오펜 축합 환 단위 이외의 반복 단위로서 축합중합할 수 있는 두 개의 치환체를 갖는 화합물의 존재하에 수행될 수 있다.
화학식 1a 및 2b 이외의 반복 단위로서 사용되는 축합중합될 수 있는 두 개의 치환체를 갖는 화합물로서, 화학식 16 내지 화학식 19의 화합물이 예시된다.
Y3-Ar1-Y4
Y5-(Ar2-X1)-ff-Ar3-Y6
Y7-Ar4-X2-Y8
Y9-X3-Y10
위의 화학식 16 내지 화학식 19에서,
Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, ff, X1, X2및 X3은 위에서 정의한 바와 같고,
Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9및 Y10은 각각 독립적으로 축합중합될 수 있는 치환체이다.
화학식 1a 및 화학식 1b 이외의 반복 단위로서 사용되는 축합중합될 수 있는두 개의 치환체를 갖는 화합물로서, 아래의 화학식 24a의 화합물이 바람직하다.
위의 화학식 24a에서,
Ar6, Ar7, Ar8, Ar9, Ar10, Ar11, Ar12, x 및 y는 위에서 정의한 바와 같고,
Y27및 Y28은 각각 독립적으로 축합중합될 수 있는 치환체이다.
화학식 24b의 화합물이 추가로 바람직하다.
위의 화학식 24b에서,
R50, R51, R52, hh, ii, jj 및 z는 위에서 정의한 바와 같고,
Y29및 Y30은 각각 독립적으로 축합중합할 수 있는 치환체이다.
구체적으로, 복수의 반응성 치환체를 갖는 단량체로서 사용되는 화합물은 필요한 경우, 유기 용매에 용해되고, 예를 들면, 알칼리 또는 적합한 촉매를 사용하여 유기 용매의 융점 이상 비점 이하에서 반응시킬 수 있다. 예를 들면, 공지된 방법[참조: "Organic Reactions", vol. 14, pp. 270 to 490, John Wiley & Sons, Inc., 1965, "Organic Reactions", vol. 27, pp. 345 to 390, John Wiley & Sons, Inc., 1982, "Organic Synthesis", Collective Volumn VI, pp. 407 to 411, John Wiley & Sons, Inc., 1988, Chemical Review, vol. 95, p. 2457(1995), Journal of Organometallic Chemistry, vol. 576, p. 147(1999), Journal of Praktical Chemistry, vol. 336, p. 247 (1994), Makromolecular Chmistry Macromolecular Symposium, vol. 12, p. 229 (1987) 등]이 사용될 수 있다.
본 발명의 고분자 화합물의 제조방법에서, 축합중합을 수행하는 방법으로서, 공지된 축합반응이 축합중합될 수 있는 위의 화학식 14 내지 화학식 24b의 화합물의 치환체에 따라 사용될 수 있다.
본 발명의 고분자 화합물이 축합중합에서 이중결합을 발생시키는 경우, 일본 공개특허공보 제(평)5-202355호에 인용된 방법이 예시된다. 즉, 포르밀 그룹을 갖는 화합물과 포스포늄 메틸 그룹을 갖는 화합물 또는 포르밀 그룹을 갖는 화합물과 포스포늄 메틸 그룹을 갖는 화합물의 비티히(Wittig) 반응에 의한 중합, 비닐 그룹을 갖는 화합물과 할로겐 원자를 갖는 화합물의 헤크(Heck) 반응에 의한 중합, 두 개 이상의 모노-할로겐화 메틸 그룹을 갖는 화합물의 탈수소할로겐화법에 의한 중축합, 두 개 이상의 설포늄 메틸 그룹을 갖는 화합물의 설포늄-염 분해법에 의한 중축합, 포르밀 그룹을 갖는 화합물과 시아노 그룹을 갖는 화합물의 크노에베나겔(Knoevenagel) 반응에 의한 중합, 두 개 이상의 포르밀 그룹을 갖는화합물의 맥머리(McMurry) 반응에 의한 중합 등이 예시된다.
본 발명의 고분자 화합물이 축합중합에서 주쇄에 삼중결합을 발생시키는 경우, 예를 들면, 헤크 반응이 사용될 수 있다.
또한, 이중 결합 또는 삼중결합이 발생되지 않는 경우, 스즈키(Suzuki) 커플링 반응에 의한 상응하는 단량체의 중합법, 그리냐르(Grignard) 반응에 의한 중합법, 니켈(0) 착체에 의한 중합법, FeCl3등의 산화제에 의한 중합법; 전기화학 산화 중합법 또는 적합한 이탈 그룹을 갖는 중간체 중합체의 분해에 의한 방법이 예시된다.
이들 중에서, 비티히 반응에 의한 중합법, 헤크 반응에 의한 중합법, 크노에바나겔 반응에 의한 중합법, 스즈키 커플링 반응에 의한 중합법, 그리냐르 반응에 의한 중합법 및 Ni(0) 촉매를 사용하는 중합법이 구조 조절이 용이하기 때문에 바람직하다.
본 발명의 제조방법에서, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9및 Y10이 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬 설포네이트 그룹, 아릴 설포네이트 그룹 또는 아릴알킬 설포네이트 그룹이고, 축합중합이 0가 니켈 착체의 존재하에 수행되는 것이 바람직하다.
원료 화합물로서, 디할로겐화 화합물, 비스(알킬설포네이트)화합물, 비스(아릴설포네이트)화합물, 비스(아릴알킬설포네이트)화합물 또는 할로겐-알킬 설포네이트 화합물, 할로겐-아릴 설포네이트 화합물, 할로겐-아릴알킬 설포네이트 화합물, 알킬설포네이트-아릴 설포네이트 화합물, 알킬설포네이트-아릴알킬 설포네이트 화합물이 예시된다.
또한, 본 발명의 제조방법에서, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9및 Y10이 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬 설포네이트 그룹, 아릴설포네이트 그룹, 아릴알킬설포네이트 그룹, 붕산 그룹 또는 붕산 에스테르 그룹이고, 붕산 그룹 및 붕산 에스테르 그룹의 총 몰 수(K)에 대한 할로겐 원자, 알킬설포네이트 그룹, 아릴 설포네이트 그룹 및 아릴알킬 설포네이트 그룹의 총 몰 수(J)가 실질적으로 1(K/J는 통상적으로 0.7 내지 1.2의 범위이다)이고, 축합중합이 니켈 촉매 또는 팔라듐 촉매를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.
원료 화합물의 구체적인 배합물로서, 디할로겐화 화합물, 비스(알킬설포네이트)화합물, 비스(아릴설포네이트)화합물 또는 비스(아릴알킬설포네이트)화합물과 이붕산 화합물 또는 이붕산 에스테르 화합물과의 배합물이 예시된다.
또한, 할로겐-붕산 화합물, 할로겐-붕산 에스테르 화합물, 알킬설포네이트-붕산 화합물, 알킬설포네이트-붕산 에스테르 화합물, 아릴 설포네이트-붕산 화합물, 아릴설포네이트-붕산 에스테르 화합물, 아릴알킬설포네이트-붕산 화합물, 아릴알킬설포네이트-붕산 화합물 및 아릴알킬설포네이트-붕산 에스테르 화합물이 예시된다.
사용된 유기산을 충분히 데옥시화 처리시키고 반응을 불활성 대기하에, 일반적으로 부반응을 억제시켜 진행시키는 것이 바람직하지만, 처리는 사용된 화합물및 반응에 따라 상이하다. 추가로, 탈수소화 처리도 마찬가지로 수행하는 것이 바람직하다(그러나, 스즈키 커플링 반응 등의 2상 시스템 중의 물과의 반응의 경우에는 적용되지 않는다).
반응에 대하여, 알칼리 또는 적합한 촉매를 적합하게 가한다. 이는 사용된 반응에 따라 선택될 수 있다. 알칼리 또는 촉매가 반응에 사용되는 용매에 충분히 가용성인 것이 바람직하다. 알칼리 또는 촉매의 혼합방법으로서, 아르곤 및 질소 등의 불활성 대기하에 교반하면서 알칼리 또는 촉매 용액을 서서히 가하는 방법 또는 반대로 알칼리 또는 촉매 용액에 반응 용액을 서서히 가하는 방법이 예시된다.
이러한 고분자 화합물이 고분자 LED의 발광 재료로서 사용되는 경우, 이의 순도는 발광 특성에 영향을 미치므로, 단량체는 중합시키기 전에 증류법, 승화 정제법, 재결정법 등의 방법으로 정제하는 것이 바람직하고, 추가로 합성 후에 재침강 정제법, 크로마토그래피 분리법 등의 정제 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
X가 S인 경우, 위의 화학식 14의 화합물은 아래의 화학식 22 또는 23의 화합물을 환원제로 환원시켜 수득할 수 있다.
화학식 22
Y1-V-Y2
화학식 23
Y1-W-Y2
위의 화학식 22 및 화학식 23에서,
V는 위의 U에 상응하는 X=SO2의 구조를 갖는 반복 단위이고,
W는 위의 U에 상응하는 X=SO의 구조를 갖는 반복 단위이며,
Y1및 Y2는 위에서 정의한 바와 같다.
예를 들면, 위의 화학식 15a의 디벤조티오펜 유도체는 아래의 화학식 15l의 화합물을 환원제로 환원시켜 제조할 수 있다.
화학식 15l
위의 화학식 15l에서,
Y11, Y12, R38, R39, aa 및 bb는 위에서 정의한 바와 같다.
환원제는 구체적으로 한정되지는 않으며, 이의 예로는 티탄 화합물(예: 삼염화티탄), 실란 화합물(예: 트리클로로실란), 수소화알루미늄 화합물(예: 수소화알루미늄, 디-i-부틸 알루미늄 하이드라이드, 리튬 알루미늄 하이드라이드, 트리메톡시 알루미늄 리튬 하이드라이드, 트리-t-부톡시 알루미늄 리튬 하이드라이드, 알루미늄 나트륨 하이드라이드, 트리에톡시 알루미늄 나트륨 하이드라이드, 비스(2-메톡시에톡시)알루미늄 나트륨 하이드라이드, 디에틸알루미늄 나트륨 하이드라이드), 디보란 또는 치환된 보란 화합물(예: 디보란, 디클로로보란, 2,3-디메틸-2-부틸보란, 비스-3-메틸-2-부틸보란, 디이소피노캄페닐보란, 디사이클로 헥실보란, 9-보라비사이클로[3,3,1]노난), 수소화붕소 금속 화합물(예: 리튬 보로하이드라이드, 리튬 보로하이드라이드 시아나이드, 트리에틸보란 리튬 하이드라이드, s-부틸보란 리튬 하이드라이드, t-부틸붕소 리튬 하이드라이드, 나트륨 보로하이드라이드, 트리메톡시붕소 나트륨 하이드라이드 및 나트륨 보로하이드라이드 설파이드), 복합물(예: 테트라플루오로붕산, 트리메틸옥소늄-나트륨 보로하이드라이드, 나트륨 보로하이드라이드-코발트 하이드라이드 및 메틸 플루오로설페이트-나트륨 보로하이드라이드 시아나이드) 등이 포함된다.
이들 중에서, 수소화알루미늄 화합물이 바람직하고, 리튬 알루미늄 하이드라이드가 특히 바람직하다.
환원 반응은 질소 또는 아르곤 등의 불활성 대기하에 용매 중에서 수행될 수 있다. 반응 온도는 바람직하게는 -80℃ 내지 용매의 비점이다.
용매로서, 포화 탄화수소(예: 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 및 사이클로헥산), 불포화 탄화수소(예: 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 크실렌), 할로겐화 포화 탄화수소(예: 사염화탄소, 클로로포름, 디클로로메탄, 클로로부탄, 브로모부탄, 클로로펜탄, 브로모펜탄, 클로로헥산, 브로모헥산, 클로로사이클로헥산 및 브로모사이클로헥산), 할로겐화 불포화 탄화수소(예: 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 트리클로로벤젠), 알콜(예: 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 및 t-부틸 알콜), 카복실산(예; 포름산, 아세트산 및 프로피온산), 에테르(예: 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸-t-부틸 에테르, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로피란 및 디옥산), 아민(예: 트리메틸아민, 트리에틸아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 및 피리딘), 아미드(예: N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드 및 N,N-메틸모르폴린 옥사이드) 등이 예시된다. 용매는 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서, 에테르가 바람직하고 테트라하이드로푸란 및 디에틸에테르가 더욱 바람직하다.
후처리로서, 통상적인 방법이 사용 가능하며, 예를 들면, 물로 급냉시키고, 유기 용매로 추출한 다음, 용매를 증류시키는 방법이 사용된다. 생성물의 분리 및 정제는 크로마토그래피에 의한 분별 또는 재결정 등의 방법으로 수행할 수 있다.
그 다음, 본 발명의 고분자 화합물의 용도를 설명한다.
본 발명의 고분자 화합물은 고체 상태에서 형광 또는 인광을 갖고, 발광 중합체(고분자량 발광 재료)로서 사용될 수 있다. 또한, 당해 고분자 화합물은 전자 수송력이 우수하고, 고분자-LED 재료 또는 전하 수송 재료로서 적합하게 사용될 수 있다. 이러한 발광 중합체를 사용한 고분자 LED는 낮은 전압에서 효율적으로 구동될 수 있는 고성능 고분자 LED이다. 따라서, 고분자 LED는 바람직하게는 액정 디스플레이의 백 라이트, 조명용 곡면형 또는 평면형 광원, 세그먼트형 표시 소자 및 도트 매트릭스의 플랫-패널 디스플레이 등의 장치에 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 고분자 화합물은 레이저용 색소, 유기 태양 전지용 재료, 유기 트랜지스터용 유기 반도체 및 도전성 박막, 유기 반도체 박막 등의 전도성 박막으로서 또한 사용될 수 있다.
추가로, 형광 또는 인광을 방출하는 발광성 박막 재료로서 또한 사용될 수 있다.
그 다음, 본 발명의 고분자 LED를 설명한다.
본 발명의 고분자 LED는 양극 및 음극으로 이루어진 전극 사이의 유기층을 포함하고, 유기층은 본 발명의 고분자 화합물을 함유한다. 유기층은 발광층, 정공 수송층 및 전자 수송층 중의 어느 것이라도 될 수 있으며, 유기층이 발광층인 것이 바람직하다.
발광층은 발광 기능을 갖는 층을 의미한다. 정공 수송층은 정공을 수송하는 기능을 갖는 층을 의미하고, 전자 수송층은 전자를 수송하는 기능을 갖는 층을 의미한다. 전자 수송층 및 정공 수송층은 총체적으로 전하 수송층이라고 한다. 2층 이상의 발광층, 정공 수송층 및 전자 수송층은 각각 독립적으로 사용될 수 있다.
유기층이 발광층인 경우, 유기 층인 발광층은 정공 수송 재료, 전자 수송 재료 또는 발광 재료를 추가로 함유할 수 있다.
본 발명의 고분자 화합물과 정공 수송 재료, 전자 수송 재료 및 발광 재료로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 조성물이 발광 재료 또는 전하 수송 재료로서 사용될 수 있다. 본 발명의 고분자 화합물과 정공 수송 재료를 혼합하는 경우, 정공 수송 재료의 혼합 비는 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 1 내지 80중량%, 바람직하게는 5 내지 60중량%이다. 본 발명의 고분자 화합물과 전자 수송 재료를 혼합하는 경우, 정공 수송 재료의 혼합 비는 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 1 내지 80중량%, 바람직하게는 5 내지 60중량%이다. 추가로, 본 발명의 고분자 화합물과 발광 재료를 혼합하는 경우, 발광 재료의 혼합 비는 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 1 내지 80중량%, 바람직하게는 5 내지 60중량%이다.
본 발명의 고분자 화합물을 발광 재료, 정공 수송 재료 및/또는 전자 수송 재료와 혼합하는 경우, 발광 재료의 혼합 비는 혼합물의 총량을 기준으로 하여, 1 내지 50중량%, 바람직하게는 5 내지 40중량%이다. 정공 수송 재료 및 전자 수송 재료의 총량은 1 내지 50중량%, 바람직하게는 5 내지 40중량%이다. 본 발명의 고분자 화합물의 양은 99 내지 20중량%이다.
혼합되는 정공 수송 재료, 전자 수송 재료 및 발광 재료로서, 공지된 저분자량 화합물, 공지된 인광성 화합물 및 공지된 고분자 화합물이 사용될 수 있으며, 고분자 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 고분자 화합물의 정공 수송 재료, 전자 수송 재료 또는 발광 재료로서, 폴리플루오렌, 이의 유도체 및 이의 공중합체; 폴리아릴렌, 이의 유도체 및 이의 공중합체; 폴리아릴렌 비닐렌, 이의 유도체 및 이의 공중합체; 및 방향족 아민 및 이의 유도체가 예시된다. 이들은 제WO 99/13692호, 제WO 99/48160호, 영국 특허공보 제2340304A호, 제WO 00/53656호, 제WO 01/19834호, 제WO 00/55927호, 영국 특허공보 제234816호 및 제WO 00/46321호, 제WO 00/06665호, 제WO 99/54943호, 제WO 99/54385호, 미국 특허 제5777070호, 제WO 98/06773호, 제WO 97/05184호, 제WO 00/35987호, 제WO 00/53655호, 제WO 01/34722호, 제WO 99/24526호, 제WO 00/22027호, 제WO 00/22026호, 제WO 98/25136호, 미국 특허 제573636호, 제WO 98/21262호, 미국 특허 제5741921호, 제WO 97/09394호, 제WO 96/29356호, 제WO 96/10617호, 유럽 특허공보 제0707020호, 제WO 95/07955호, 일본 공개특허공보 제2000-181618호, 일본 공개특허공보 제2001-123156호, 일본 공개특허공보 제2001-3045호, 일본 공개특허공보 제2000-351967호,일본 공개특허공보 제2000-303066호, 일본 공개특허공보 제2000-299189호, 일본 공개특허공보 제2000-252065호, 일본 공개특허공보 제2000-136379호, 일본 공개특허공보 제2000-104057호, 일본 공개특허공보 제2000-80167호, 일본 공개특허공보 제(평)10-324870호, 일본 공개특허공보 제(평)10-114891호, 일본 공개특허공보 제(평)9-111233호, 일본 공개특허공보 제(평)9-45478호 등에 기재되어 있다.
저분자량 화합물의 발광 재료로서, 나프탈렌 및 이의 유도체; 안트라센 및 이의 유도체; 폴리메틴, 크산텐, 쿠마린 및 시아닌 등의 색소; 8-하이드로퀴놀린 또는 이의 유도체의 금속 착체; 방향족 아민; 테트라페닐 사이클로펜타디엔 또는 이의 유도체; 테트라페닐부타디엔 또는 이의 유도체 등이 예시된다.
구체적으로, 일본 공개특허공보 제(소)57-51781호 또는 일본 공개특허공보 제(소)59-194393호에 기재된 공지된 재료를 사용할 수 있다.
인광성 화합물로서, 중심 금속으로서 이리듐을 갖는 화합물(예: Ir(ppy)3및 Btp2Tr(acac)), 중심 금속으로서 백금을 갖는 화합물(예: PtOEP), 중심 금속으로서 유로퓸을 갖는 화합물(예: Eu(TTA)3phen) 등이 예시된다.
구체적으로, 인광성 화합물의 예는 문헌[참조: Nature, (1998), 395, 151; Appl. Phys. Lett. (1999), 75(1), 4; Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. (2001), 4105 (Organic Light-Emitting Materials and DevicesIV), 119; J. Am. Chem. Soc., (2001), 123, 4304; Appl. Phys. Lett., (1997), 71(18), 2596; Syn. Met., (1998), 94(1), 103; Syn. Met., (1999), 99(2), 1361; Adv. Mater., (1999), 11(10), 852; Jpn. J. Appl. Phys., 34 1883 (1995) 등]에 기재되어 있다.
인광 화합물과 혼합되는 고분자 화합물로서, X=S의 구조만을 갖는 화학식 1a의 화합물이 바람직하다.
발광 층의 두께에 관하여, 최적 값은 사용되는 재료에 따라 상이하고, 구동 전압 및 발광 효율이 최적 값이 되도록 적합하게 선택될 수 있으며, 두께는 예를들면, 1nm 내지 1㎛, 바람직하게는 2 내지 500nm, 추가로 바람직하게는 5 내지 200nm이다.
발광층의 형성방법으로서는, 예를 들면, 용액으로부터 성막시키는 방법이 예시된다.
용액으로부터의 성막법으로서는, 스핀 코트법, 캐스팅법, 마이크로 그래비어 코팅법, 그래비어 코팅법, 그래비어 코팅법, 바-코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코트법, 딥 코트법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄, 플렉소그래피법, 오프셋 인쇄 및 잉크 젯 인쇄법 등의 도포법이 사용될 수 있다. 스크린 인쇄, 플렉소그래피법, 오프셋 인쇄 및 잉크 젯 인쇄법 등의 인쇄법이, 패턴 형성 및 멀티컬러 인쇄가 용이하기 때문에 바람직하다.
인쇄법 등에 사용되는 잉크 조성물로서, 본 발명의 고분자 화합물 1종 이상이 함유되어야 하고, 본 발명의 고분자 화합물 이외에도 정공 수송 재료, 전자 수송 재료, 발광 재료, 용매 또는 안정화제 등의 첨가제가 함유될 수 있다.
잉크 조성물 중의 본 발명의 고분자 화합물의 양은 용매를 제외한 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 20 내지 100중량%, 바람직하게는 40 내지 100중량%이다.
용매가 함유된 경우, 잉크 조성물 중의 용매의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 1 내지 99중량%, 바람직하게는 60 내지 99.5중량%, 보다 바람직하게는 80 내지 99.0중량%이다.
잉크 조성물의 적합한 점도는 인쇄법에 좌우된다. 잉크 조성물이 방출시 막힘 및 배출 쏠림을 방지하기 위하여 방출 장치를 통해 가공되는 경우, 짐도는 바람직하게는 25℃에서 1 내지 20mPa·s의 범위이다.
잉크 조성물로서 사용되는 용매는 특별히 한정되지 않으며, 용매 이외의 잉크 조성물을 구성하는 재료를 균일하게 용해하거나 분산할 수 있는 화합물이 바람직하다.
잉크 조성물을 구성하는 재료가 비극성 용매에 가용성인 경우, 용매로서, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드 및 디클로로에탄 등의 염소화 용매, 테트라하이드로푸란 등의 에테르 용매, 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용매, 아세톤 및 메틸 에틸 케톤 등의 케톤 용매 및 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 및 에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 에스테르 용매가 예시된다.
또한, 본 발명의 고분자 LED로서, 전자 수송층이 음극과 발광층 사이에 배치된 소자, 정공 수송층이 양극과 발광층 사이에 배치된 소자, 전자 수송층이 음극과 발광층 사이에 배치된 소자 및 정공 수송층이 양극과 발광층 사이에 배치된 소자가 예시된다.
예를 들면, 다음 구조 a) 내지 d)가 구체적으로 예시된다.
a) 양극/발광층/음극
b) 양극/정공 수송층/발광층/음극
c) 양극/발광층/전자 수송층/음극
d) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
(여기서, /는 층의 인접한 적층을 나타내며, 이하 동일하다)
본 발명의 고분자 LED가 정공 수송층인 경우, 사용되는 정공 수송 재료로서,폴리비닐카바졸 또는 이의 유도체, 폴리실란 또는 이의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민을 갖는 폴리실록산 유도체, 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체, 폴리아닐린 또는 이의 유도체, 폴리티오펜 또는 이의 유도체, 폴리피롤 또는 이의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐린) 또는 이의 유도체, 폴리(2,5-티에닐렌비닐린) 또는 이의 유도체 등이 예시된다.
정공 수송 재료의 특정 예는 일본 공개특허공보 제(소)63-70257호, 일본 공개특허공보 제(소)63-175860호, 일본 공개특허공보 제(평)2-135359호, 일본 공개특허공보 제(평)2-135361호, 일본 공개특허공보 제(평)2-209988호, 일본 공개특허공보 제(평)3-37992호 및 일본 공개특허공보 제(평)3-152184호에 기재된 것을 포함한다.
이들 중에서, 정공 수송층에 사용되는 정공 수송 재료로서, 정공 수송 재료, 예를 들면, 폴리비닐카바졸 또는 이의 유도체, 폴리실란 또는 이의 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민 화합물 그룹을 갖는 폴리실록산 유도체, 폴리아닐린 또는 이의 유도체, 폴리티오펜 또는 이의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 이의 유도체, 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 이의 유도체 등이 바람직하고, 폴리비닐카바졸 또는 이의 유도체, 폴리실란 또는 이의 유도체 및 주쇄 또는 측쇄에 방향족 아민 그룹을 갖는 폴리실란 유도체가 더욱 바람직하다.
또한, 저분자량 화합물의 정공 수송 재료로서, 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체 및 트리페닐 디아민 유도체가 예시된다. 저분자량 정공 수송 재료의 경우, 이는 바람직하게는 사용을 위하여 고분자 결합제에 분산된다.
혼합되는 고분자 결합제로서, 전하 수송을 심하게 억제하지 않고 가시광에서 강한 흡수성이 없는 것이 바람직하다. 고분자 결합제로서, 폴리(N-비닐카바졸), 폴리아닐린 또는 이의 유도체, 폴리티오펜 또는 이의 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐린) 또는 이의 유도체, 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 이의 유도체, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리실록산 등이 예시된다.
폴리비닐 카바졸 및 이의 유도체는 예를 들면, 양이온 중합 또는 라디칼 중합에 의해 비닐 단량체로부터 수득된다.
폴리실란 또는 이의 유도체로서, 문헌[참조: Chem. Rev.,89, 1359 (1989)] 및 영국 특허공보 제2300196호의 공개된 명세서 등에 기재된 화합물이 예시된다. 합성을 위하여, 당해 문헌들에 기재된 방법이 사용될 수 있으며, 킵핑(Kipping) 방법이 특히 적합하게 사용될 수 있다.
폴리실록산 또는 이의 유도체로서는, 실록산 골격 구조가 불량한 정공 수송 특성을 갖기 때문에 측쇄 또는 주쇄에 저분자량을 갖는 위에서 기재된 정공 수송 재료의 구조를 갖는 것이 적합하게 사용된다. 특히, 측쇄 또는 주쇄에 정공 수송 특성을 갖는 방향족 아민을 갖는 것이 예시된다.
정공 수송층을 형성하는 방법은 제한되지 않으며, 저분자량의 정공 수송층의 경우, 층이 고분자 결합제와 혼합된 용액으로부터 형성되는 방법이 예시된다. 고분자 정공 수송 재료의 경우, 층이 용액으로부터 형성되는 방법이 예시된다.
용액으로부터 형성하는 막에 사용되는 용매는 정공 수송 재료를 용해시킬 수있다면 특별히 제한되지 않는다. 용매로서, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 디클로로에탄 등의 염소 용매, 테트라하이드로푸란 등의 에테르 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용매, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등의 케톤 용매, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸셀로솔브 아세테이트 등의 에테르 용매가 예시된다.
용액으로부터의 성막법으로서 용액으로부터의 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그래비어 코팅법, 그래비어 코팅법, 카 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 코팅법이 사용될 수 있다.
정공 수송층의 두께에 관하여, 최적 값은 사용된 재료에 좌우되고, 구동 전압 및 발광 효율이 최적 값이 되도록 적합하게 선택될 수 있다. 두께는 적어도 핀홀이 발생되지 않도록 해야 하지만, 너무 두꺼운 경우, 소자의 구동 전압이 높아지고, 바람직하지 않다. 따라서, 정공 수송층의 막 두께는 예를 들면, 1nm 내지 1㎛, 바람직하게는 2 내지 500nm, 보다 바람직하게는 5 내지 200nm이다.
본 발명의 고분자 LED가 전자 수송층을 갖는 경우, 공지된 화합물은 전자 수송 재료로서 사용되고, 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴논디메탄 또는 이의 유도체, 벤조퀴논 또는 이의 유도체, 나프토퀴논 또는 이의 유도체, 안트라퀴논 또는 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴논디메탄 또는 이의 유도체, 플루오렌 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 또는 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체 또는 8-하이드록시퀴놀린 또는 이의 유도체의 금속 착체, 퀴놀리닌 및 이의 유도체, 폴리퀴녹살린 및 이의 유도체 및 폴리플루오렌 또는 이의 유도체 등이 예시된다.
구체적으로, 일본 공개특허공보 제(소)63-70257호, 일본 공개특허공보 제(소)63-175860호, 일본 공개특허공보 제(평)2-135359호, 일본 공개특허공보 제(평)2-135361호, 일본 공개특허공보 제(평)2-209988호, 일본 공개특허공보 제(평)3-37992호 및 일본 공개특허공보 제(평)3-152184호에 기재된 것이 예시된다.
이들 중에서, 옥사디아졸 유도체, 벤조퀴논 또는 이의 유도체, 안트라퀴논 또는 이의 유도체 또는 8-하이드록시퀴놀린 또는 이의 유도체의 금속 착체, 폴리퀴놀린 및 이의 유도체, 폴리퀴녹살린 및 이의 유도체, 폴리플루오렌 또는 이의 유도체가 바람직하고, 2-(4-비페닐)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 벤조퀴논, 안트리퀴논, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 및 폴리퀴놀린이 추가로 바람직하다.
전자 수송층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 저분자량의 전자 수송 재료의 경우, 분말로부터의 증착법 또는 용액 또는 용융 상태로부터의 성막법이 예시되고, 고분자 전자 수송 재료의 경우, 용액 또는 용융 상태로부터의 성막법이 각각 예시된다. 용액 또는 용융 상태로부터의 성막시, 위의 고분자 결합제가 함께 사용될 수 있다.
용액으로부터의 성막에 사용되는 용매는 전자 수송 재료 및/또는 고분자 결합제를 용해시킬 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 용매로서, 염소 용매(예: 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 디클로로에탄 등), 에테르 용매(예: 테트라하이드로푸란 등), 방향족 탄화수소 용매(예: 톨루엔, 크실렌 등), 케톤 용매(예: 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등) 및 에스테르 용매(예: 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸셀로솔브 아세테이트 등)가 예시된다.
용매 또는 용융 상태로부터의 성막법으로서, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그래비어 코팅법, 그래비어 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 인쇄법, 프렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등이 사용될 수 있다.
전자 수송층의 두게에 관하여, 최적 값은 사용되는 재료에 따라 상이하고, 구동 전압 및 발광 효율이 최적 값이 되도록 적합하게 선택될 수 있다. 두께는 적어도 핀홀이 발생되지 않도록 해야 하지만, 지나치게 두꺼운 경우, 소자의 구동 전압이 높게 되고 바람직하지 않다.
따라서, 정공 수송층의 막 두께는 예를 들면, 1nm 내지 1㎛, 바람직하게는 2 내지 500nm, 보다 바람직하게는 5 내지 200nm이다.
전극에 인접하게 제공된 전하 수송층 중에서, 전극으로부터 전하 주입 효율을 개선시키고 소자의 구동 전압을 강하시키는 기능을 갖는 층은 때로는 전하 주입층(정공 주입층, 전자 주입층)이라고 할 수 있다.
전극과의 접착을 강화시키고 전극으로부터의 전하 주입을 개선시키기 위하여, 두께가 2nm 이하인 위에 기재한 전하 주입층 또는 절연층이 전극에 인접하게 제공될 수도 있으며, 추가로, 계면의 접착성을 강화시키고 혼합 등을 방지하기 위하여, 완충 박층을 또한 전하 수송층 및 발광층의 계면으로 삽입할 수도 있다.
적층되는 층의 순서 및 수 및 각각의 층의 두께는 발광 효율성 및 소자 수명을 고려하여 적합하게 적용될 수 있다.
본 발명에서, 전하 주입층(전자 주입층, 정공 주입층)이 제공된 고분자 LED로서, 전하 주입층이 음극에 인접하여 제공된 고분자 LED 및 전하 주입층이 양극에 인접하여 제공된 고분자 LED를 들 수 있다.
예를 들면, 다음의 구조 e) 내지 p)가 구체적으로 예시된다.
e) 양극/전하 주입층/발광층/음극
f) 양극/발광층/전하 주입층/음극
g) 양극/전하 주입층/발광층/전하 주입층/음극
h) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/음극
i) 양극/정공 수송층/발광층/전하 주입층/음극
j) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전하 주입층/음극
k) 양극/전하 주입층/발광층/전자 수송층/음극
l) 양극/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극
m) 양극/전하 주입층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극
n) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
o) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극
p) 양극/전하 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 주입층/음극
전하 주입층의 구체적인 예로서, 전도성 중합체를 함유하는 층, 양극과 정공 수송층 사이에 배치되고 양극 재료의 이온화 전위와 정공 수송층에 함유된 정공 수송 재료의 이온화 전위 사이의 이온화 전위를 갖는 재료를 함유하는 층 등이 예시된다.
위에 기재된 전하 주입층이 전도성 중합체를 함유하는 층인 경우, 전도성 중합체의 전기 전도율은 바람직하게는 10-5S/cm 이상 103S/cm 이하이고, 발광 화소간의 리크 전류를 감소시키기 위하여, 보다 바람직하게는 10-5S/cm 이상 102S/cm 이하, 보다더 바람직하게는 10-5S/cm 이상 101S/cm 이하이다.
도핑된 이온의 종류에 관하여, 음이온은 정공 주입층에 사용되고, 양이온은 전자 주입층에 사용된다. 음이온의 예로서, 폴리스티렌 설포네이트 이온, 알킬벤젠 설포네이트 이온, 캄포 설포네이트 이온 등이 예시되고, 양이온의 예로서, 리튬 이온, 나트륨 이온, 칼륨 이온, 테트라부틸 암모늄 이온 등이 예시된다.
전하 주입층의 두께는 예를 들면, 1 내지 100nm, 바람직하게는 2 내지 50nm이다.
구체적으로, 예를 들면, 다음의 구조 q) 내지 ab)를 들 수 있다.
q) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/발광층/음극
r) 양극/발광층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
s) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/발광층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
t) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/정공 수송층/발광층/음극
u) 양극/정공 수송층/발광층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
v) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/정공 수송층/발광층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
w) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/발광층/전자 수송층/음극
x) 양극/발광층/전자 수송층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
y) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/발광층/전자 수송층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
z) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
aa) 양극/정공 수송층/발광층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
ab) 양극/두께 2nm 이하의 절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/두께 2nm 이하의 절연층/음극
본 발명의 고분자 LED를 형성하는 기판은 바람직하게는 전극 및 유기 재료층 형성시 변화하지 않는 것일 수 있고 예를 들면, 유리, 플라스틱, 고분자 막, 규소 기판 등이 있다. 불투명 물질의 경우, 반대 전극이 투명 또는 반투명한 것이 바람직하다.
통상적으로, 본 발명의 고분자 LED의 양극 또는 음극은 투명 또는 반투명이다. 양극 측이 투명 또는 반투명인 것이 바람직하다.
이러한 양극의 재료로서, 전자 전도성 금속 산화물 막, 반투명 금속 박막 등이 사용된다. 구체적으로, 산화인듐, 산화아연, 산화주석 및 산화금속 착체인 인듐-주석-옥사이드(ITO) 및 인듐·아연·옥사이드 등으로 구성된 전자 전도성 유리를 사용하여 제작된 막(NESA 등), 금, 백금 은, 구리 등이 사용되며, 이들 중에서, ITO, 인듐·아연·옥사이드, 산화주석이 바람직하다. 제작법으로서, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 도금법, 도금법 등이 사용된다. 양극으로서, 폴리아닐린 또는 이의 유도체, 폴리티오펜 또는 이의 유도체 등의 유기 수송 전도성 막이 또한 사용될 수 있다.
양극의 두께는 광 투과성 및 전기 전도율을 고려하여 적합하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 10nm 내지 10㎛, 바람직하게는 20nm 내지 1㎛, 보다 바람직하게는 50 내지 500nm이다.
추가로, 양극 위에, 전하 주입을 용이하게 하기 위하여, 프탈로시아닌 유도체, 전도성 중합체, 탄소 등을 포함하는 층 또는 금속 산화물 또는 금속 불화물, 유기 절연재 등을 포함하는 평균 막 두께 2nm 이하의 층이 제공될 수 있다.
본 발명의 고분자 LED에 사용되는 음극의 재료로서, 일함수가 낮은 것이 바람직하다. 예를 들면, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 이테르븀 등의 금속, 이들 두 개 이상을 포함하는 합금, 이들 하나 이상과 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티탄, 코발트, 니켈, 텅스텐 및 아연 중의 하나 이상과의 합금, 흑연 또는 흑연 층간 화합물 등이 사용된다. 함금의 예로는 마그네슘-은 함금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-망간 합금, 리튬-인듐 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등이 포함된다. 음극은 2층 이상의 적층 구조로 형성시킬 수 있다.
음극의 두께는 광 투과율 및 전기 전도율을 고려하면서 적합하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 10nm 내지 10㎛, 바람직하게는 20nm 내지 1㎛, 보다더 바람직하게는 50 내지 500nm이다.
음극의 제작방법으로서, 진공 증착법, 스퍼터링법, 금속 박막이 열 및 압력하에 부착되는 적층법 등이 사용된다. 추가로, 음극과 유기층 사이에 전도성 중합체를 포함하는 층, 금속 산화물, 금속 불화물, 유기 절연재 등을 포함하는 평균 막 두께가 2nm 이하의 층이 제공될 수도 있으며, 음극을 제작한 후, 고분자 LED를 보호하는 보호층을 또한 제공할 수도 있다. 고분자 LED를 장기간 동안 안정하기 사용하기 위하여, 소자를 외부 손상으로부터 막아내기 위하여 소자의 보호를 위한 보호층 및/또는 보호 커버를 제공하는 것이 바람직하다.
보호층으로서, 고분자 화합물, 금속 산화물, 금속 불화물, 금속 붕산염 등이 사용될 수 있다. 보호 커버로서, 유리판, 표면에 저투수율 처리를 실시한 플라스틱판 등이 사용될 수 있으며, 커버를 열경화 수지 또는 밀봉용 광 경화 수지로 소자 기판으로 페이스팅시키는 방법이 적합하게 사용된다. 공간이 스페이서를 사용하여 유지되는 경우, 소자가 손상되는 것을 방지하기가 용이하다. 질소 및 아르곤 등의 불활성 기체가 이러한 공간 속에서 밀봉되는 경우, 음극의 산화를 방지할 수 있고, 추가로 산화바륨 등의 건조제를 위에서 기재한 공간에 둠으로써, 생산 공정에 부착된 습기에 의한 소자의 손상을 억제하기가 용이하다. 이들 중에서, 어떠한 하나 이상의 수단이라도 바람직하게 채택될 수 있다.
본 발명의 고분자 LED는 면상 광원, 세그먼트 표시장치, 도트-매트릭스 표시장치 및 액정 표시장치의 백 라이트로서 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명의 고분자 LED를 사용하여 면상의 발광을 수득하기 위해서, 면상의 양극 및 음극이 서로 적층되도록 적당히 위치시킬 수 있다. 추가로, 패턴상의 발광을 수득하기 위해서, 면상의 발광소자의 표면에 패턴상의 창을 갖는 마스크를 설치하는 방법, 비발광부의 유기층을 극도로 큰 두께로 형성시켜 실질적으로 비발광시키는 방법, 양극 또는 음극 중의 어느 하나 또는 양 전극을 패턴상으로 형성시키는 방법이 있다. 이들 중의 어느 하나의 방법으로 패턴을 형성하고 전극을 독립적인 온/오프가 가능하도록 배치시킴으로써, 숫자, 문자, 간단한 기호 등을 표시하는 세그먼트형 표시소자가 수득된다. 추가로, 도트 매트릭스 소자를 형성하기 위하여, 양극 및 음극을 줄무늬 형태로 형성시켜 직교하도록 배치시키는 것이 유리할 수 있다. 복수의 종류의 발광색이 상이한 고분자 형광체를 개별적으로 위치시키는 방법 또는 컬러 필터 또는 형광 변환 필터가 사용되는 방법에 의해, 부분 컬러 표시, 멀티컬러 표시가 가능하다. 도트 매트릭스 표시소자는 패싱 구동에 의해 또는 TFT 등과 조합한 활성 구동에 의해 구동될 수 있다. 이들 표시소자는 컴퓨터, 텔레비젼, 휴대용 단말기, 휴대용 전화기, 카 네비게이션, 뷰 파인더 또는 비디오 카메라 등의 표시로서 사용될 수 있다.
추가로, 면상의 위에서 기재된 발광소자는 자발광 박형이고, 액정 표시장치의 백 라이트용의 면상 광원 또는 면상의 조명용 광원으로서 적합하게 사용될 수 있다. 추가로, 가요성 판이 사용되는 경우, 이는 또한 곡면상의 광원 또는 표시소자로서 사용될 수도 있다.
실시예
다음 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명의 영역을 한정하려는 것은 아니다.
분자량에 대하여, 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량은 용매로서 클로로포름을 사용한 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 평균 분자량으로서 수득된다.
합성예 1(화합물 A의 합성)
2,8-디브로로디벤조티오펜 7g과 THF 280㎖를 불활성 대기하에 1ℓ 4구 플라스크로 투입하고, 실온에서 교반하여 용해시킨 다음, -78℃로 냉각시키고, n-부틸리튬 29㎖(1.6mol/ℓ 헥산 용액)를 여기에 적가한다. 적가를 완료한 후, 이를 고정된 온도에서 2시간 동안 교반하고, 트리메톡시보론산 13g을 적가한다. 적가 후, 온도를 실온으로 서서히 상승시킨다. 3시간 동안 실온에서 교반한 후, 원료의 소멸을 TLC로 확인한다. 5% 황산 100㎖를 가하여 반응을 종결시키고, 실온에서 12시간 동안 교반한다. 물로 세척한 후, 유기층을 추출한다. 용매를 에틸 아세테이트로 대체시킨 후, 30% 수성 과산화수소 5㎖를 가하고 40℃에서 5시간 동안 교반한다. 이어서, 유기 층을 추출하고, 철(II) 암모늄 설페이트 10% 수용액으로 세척하고, 건조시킨다. 용매를 제거하여, 갈색 고체 4.43g을 수득한다. LC-MS 측정에 의해 확인된 바와 같이 이량체 등의 부산물을 또한 제조하고, 화합물 A의 순도는 77%(LC 면적%)이다.
MS(APCI(-)):(M-H)-215
합성예 2(화합물 B의 합성)
불활성 대기하에서, 200㎖ 3구 플라스크로 화합물 A 4.3g, n-옥틸브로마이드 25.1g 및 탄산칼슘 12.5g을 투입하고, 메틸이소부틸 케톤 50㎖를 용매로서 가한 다음, 125℃에서 6시간 동안 가열하여 환류시킨다. 반응 후, 용매를 제거하고, 반응 생성물을 클로로포름 및 물로 분리하고, 유기층을 추출하고, 추가로 물로 2회 세척한다. 무수 황산나트륨으로 건조시킨 후, 실리카 겔 컬럼(전개용매: 톨루엔/사이클로헥산 = 1/10)을 통하여 정제하여 화합물 B 8.49g(LC 면적% = 97%, 수율 94%)을 수득한다.
1H-NMR (300MHz/CDCl3): δ0.91(t, 6H), 1.31-1.90(m, 24H), 4.08(t, 4H), 7.07(dd, 2H), 7.55(d, 2H), 7.68(d, 2H)
합성예 3(화합물 C의 합성)
화합물 B 6.67g과 아세트산 40㎖를 100㎖ 3구 플라스크로 투입하고, 오일 욕을 사용하여 욕 온도를 140℃로 상승시킨다. 그 다음, 30% 과산화수소 13㎖를 냉각관을 통하여 가하고, 격렬하게 교반한 다음, 냉수 180㎖를 투입하여 반응을 종결시킨다. 클로로포름으로 추출하고 건조시킨 후에, 용매를 제거하고, 화합물 C 6.96g을 수득한다(LC 면적% = 90%, 수율 97%).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ 0.90(t, 6H), 1.26-1.87(m, 24H), 4.06(t, 4H), 7.19(dd, 2H), 7.69(d, 2H), 7.84(d, 2H)
MS(APCI(+)): (M+H)+473
합성예 4(화합물 D의 합성)
화합물 C 3.96g 및 아세트산/클로로포름=1:1의 혼합 용액 15㎖를 200㎖ 4구 플라스크로 불활성 대기하에 투입하고, 70℃에서 교반하고 용해시킨다. 그 다음, 위의 용매 3㎖에 용해시킨 브롬 6.02g을 가하고 3시간 동안 교반한다. 나트륨 트리설페이트 수용액을 가하여 미반응 브롬을 제거하고, 반응 생성물을 클로로포름과 물로 분리시키고, 유기층을 추출하고 건조시킨다. 용매를 제거한 후, 실리카 겔 컬럼(전개용매: 클로로포름/헥산=1/4)을 통하여 정제하여 화합물 D 4.46g(LC 면적% = 98%, 수율 = 84%)을 수득한다.
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ0.95(t, 6H), 1.30-1.99(m, 24H), 4.19(t, 4h), 7.04(s,2H), 7.89(s, 2H)
MS(FD+)M+630
실시예 1(화합물 E의 합성)
화합물 D 3.9g과 디에틸 에테르 50㎖를 불활성 대기하에 200㎖ 3구 플라스크로 투입하고, 온도를 40℃로 상승시키고, 교반한다. 리튬 알루미늄 하이드라이드 1.17g을 한번에 조금씩 가하고, 5시간 동안 반응시킨다. 과량의 리튬 알루미늄 하이드라이드를 물을 한번에 소량으로 가하여 분해시키고, 36% 염산 5.7㎖로 세척한다. 반응 혼합물을 클로로포름과 물로 분리하고, 유기층을 추출하고 건조시킨다. 이를 실리카 겔 컬럼(전개용매: 클로로포름/헥산=1/5)을 통하여 정제하여 화합물 E 1.8g(LC 면적% = 99%, 수율 = 49%)을 수득한다.
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ0.90(t, 6H), 1.26-1.97(m, 24H), 4.15(t, 4H), 7.45(s, 2H), 7.94(s, 2H)
MS(FD+)M+598
MS(APCI(+))법에 따르면, 피크는 615 및 598에서 관찰된다.
실시예 2(고분자 화합물 1의 합성)
화합물 E 352㎎과 2,2'-비피리딜 274㎎을 테트라하이드로푸란(탈수됨) 20㎖에 용해시킨 후, 시스템의 내부를 질소 기체를 버블링시켜 질소로 대체시킨다. 이 용액에 비스(1,5-사이클로옥타디엔)니켈(0){Ni(COD)2}} 500㎎을 가하고, 온도를 60℃로 상승시키고, 3시간 동안 반응시킨다. 반응 후, 이 반응 액체를 실온(약 25℃)으로 냉각시키고, 25% 수성 암모니아 10㎖/메탄올 120㎖/50㎖ 이온 교환수의 혼합 용액에 적가하고 1시간 동안 교반한다. 석출시킨 침전물을 여과하고 감압하에 2시간 동안 건조시키고, 톨루엔 30㎖에 용해시킨다. 이어서, 1N 염산 30㎖를 가하고 1시간 동안 교반하고, 수성층을 제거하고, 4% 수성 암모니아 30㎖를 유기층에 가하고, 수성층을 1시간 동안 교반 후 제거한다. 유기층을 메탄올 200㎖에 적가하고 1시간 동안 교반한 다음, 석출 침전물을 여과하고, 감압하에 2시간 동안 건조시키고, 톨루엔 30㎖에 용해시킨다. 이어서, 알루미나 컬럼(알루미나 5g)을 통하여 정제하고, 회수된 톨루엔 용액을 메탄올 250㎖에 가하고, 1시간 동안 교반하고, 석출 침전물을 여과시키고, 감압하에 2시간 동안 건조시킨다. 중합체를 46㎎의 수율로 수득한다. 당해 중합체를 고분자 화합물 1이라고 한다.
고분자 화합물 1의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 2.1×104이고, Mw = 8.1×104이다.
실시예 3(고분자 화합물 2의 합성)
실시예 2의 공정에 따라 출발 물질로서 화합물 E 253㎎ 및 N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 125㎎을 사용하여 공중합체를 제조한다.
공중합체의 수율은 127㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 대 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다. 이러한 공중합체를 고분자 화합물 2라고 한다. 고분자 화합물 2의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 2.3×104이고, Mw = 5.8×104이다.
실시예 4(고분자 화합물 3의 합성)
실시예 2의 공정에 따라 출발 물질로서 화합물 E 296㎎ 및 N,N-비스(4-브로모페닐)-N,N'-디페닐-1,4-페닐렌디아민 144㎎을 사용하여 공중합체를 제조한다.
공중합체의 수율은 118㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 대 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다. 이러한 공중합체를 고분자 화합물 3이라고 한다. 고분자 화합물 3의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 2.6×104이고, Mw = 8.9×104이다.
실시예 5(고분자 화합물 4의 합성)
화합물 E 6450㎎, N,N-비스(4-브로모페닐)-N-(4-(1-메틸부틸)페닐)아민 2070㎎ 및 2,2'-비피리딜 5500㎎을 플라스크로 투입하고, 시스템의 내부를 질소로 대체시킨 후, 아르곤 기체로 탈기시킨 탈수 테트라하이드로푸란 400㎖에 용해시킨다. 이 용액에 질소 대기하에, 비스(1,5-사이클로옥타디엔)니켈(0){Ni(COD)2}} 10000㎎을 가하고, 온도를 60℃로 상승시키고, 3시간 동안 반응시킨다. 반응 후, 이 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 25% 수성 암모니아 100㎖/메탄올 500㎖/100㎖ 이온교환수의 혼합 용액에 적가하고, 1시간 동안 교반한다. 석출시킨 침전물을 여과하고, 2시간 동안 감압하에 건조시키고, 톨루엔 40㎖에 용해시킨다. 이어서, 1N 염산 40㎖를 가하고 1시간 동안 교반하고, 수성층을 제거하고, 3% 수성 암모니아 40㎖를 유기층에 가하고, 수성층을 1시간 동안 교반한 후에 제거한다. 이온 교환수 150㎖로 세척한 후, 세척된 유기층을 메탄올 100㎖로 투입하고, 1시간 동안 교반한다. 이어서, 부착 침전물을 여과하고, 감압하에 2시간 동안 건조시키고, 톨루엔 40㎖에 용해시킨다. 이어서, 알루미나 컬럼(알루미나 20g)을 통하여 정제하고, 회수된 톨루엔 용액을 메탄올 200㎖에 가하고, 1시간 동안 교반하고, 부착 침전물을 여과하고, 감압하에 2시간 동안 건조시킨다.
공중합체의 수율은 4000㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 유도체 대 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다. 이 공중합체를 고분자 화합물 4라고 한다. 고분자 화합물 4의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 4.8×104이고, Mw = 5.3×105이다.
실시예 6(고분자 화합물 5의 합성)
화합물 E 400㎎, N,N'-비스(3-메틸-4-브로모페닐)디페닐벤지딘 440㎎ 및 2,2'-비피리딜 510㎎을 반응 플라스크에 투입하고, 시스템의 내부를 질소로 대체시킨다. 이를 위하여, 아르곤 기체를 버블링시켜 탈기시킨 탈수된 테트라하이드로푸란 400㎖를 가한다. 이 혼합물에, 비스(1,5-사이클로옥타디엔)니켈(0) 1000㎎을 가하고, 반응을 60℃에서 3시간 동안 수행한다. 반응을 질소 대기하에 수행한다.반응 후, 이 반응 혼합물을 냉각시키고, 25% 수성 암모니아 100㎖/메탄올 120㎖/이온 교환수 50㎖의 혼합 용액에 적가하고, 약 1시간 동안 교반한다. 부착 침전물을 여과시켜 회수한다. 에탄올로 세척한 후, 침전물을 감압하에 2시간 동안 건조시킨다. 이어서, 침전물을 톨루엔 30㎖에 용해시킨 다음, 1N 염산 30㎖를 가하고, 1시간 동안 교반하고, 수성층을 제거하고, 4% 수성 암모니아 30㎖를 유기층에 가하고, 1시간 동안 교반한 후 수성층을 제거한다. 유기층을 메탄올 150㎖에 적가하고, 1시간 동안 교반한다. 이어서, 부착 침전물을 여과하고, 감압하에 2시간 동안 건조시키고, 톨루엔 30㎖에 용해시킨다. 이어서, 알루미나 컬럼(알루미나 20g)을 통하여 정제하고, 회수된 톨루엔 용액을 메탄올 100㎖에 가하고, 1시간 동안 교반하고, 부착 침전물을 여과하고, 감압하에 2시간 동안 건조시킨다.
공중합체의 수율은 79㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 유도체 대 아민 유도체의 반복 단위의 비는 50:50이다. 이 공중합체를 고분자 화합물 5라고 한다. 고분자 화합물 5의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 2.0×103이고, Mw = 3.4×104이다.
실시예 7(고분자 화합물 6의 합성)
실시예 6의 공정에 따라 화합물 E 400㎎ 및 2,3-디에틸-5,8-디브로모퀴녹살린 97㎎을 사용하여 공중합체를 제조한다.
공중합체의 수율은 50㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 유도체 대 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다. 이 공중합체를 고분자 화합물 6이라고 한다. 고분자 화합물 6의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 2.5×103이고, Mw = 9.0×104이다.
실시예 8(고분자 화합물 7의 합성)
화합물 E 350㎎, N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민(아민 유도체 1) 57㎎ 및 N,N-비스(4-브로모페닐)-N-(4-(1-메틸 부틸)페닐)아민(아민 유도체 2) 78㎎을 사용하여 실시예 6의 공정에 따라 공중합체를 제조한다.
공중합체의 수율은 76㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 유도체: 아민 유도체 1: 아민 유도체 2의 반복 단위의 비는 70:10:20이다. 이 공중합체를 고분자 화합물 7이라고 한다. 고분자 화합물 7의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 7×104이고, Mw = 2.4×105이다.
실시예 9(고분자 화합물 8의 합성)
화합물 E 310㎎, N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 310㎎ 및 비스(4-브로모페닐)에테르 170㎎을 사용하여 실시예 5의 공정에 따라 공중합체를 제조한다.
공중합체의 수율은 130㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 유도체: 아민 유도체: 디페닐에테르의 반복 단위의 비는 35:30:35이다. 이 공중합체를 고분자 화합물 8이라고 한다. 고분자 화합물 8의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn =7.4×103이고, Mw = 1.4×104이다.
실시예 10(화합물 F의 합성)
화합물 A로부터 화합물 E를 합성하는 공정에 따라 화합물 F를 합성한다. 수율 46%, 순도 95%.
1H NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.89(dd, 12H), 1.01(d, 6H), 1.17-2.01(m, 20H), 4.18(t, 4H), 7.42(s, 2H) 및 7.92(s, 2H)
MS(APCI(+))법에 따라, 피크는 671 및 654에서 관찰된다.
실시예 11(고분자 화합물 9의 합성)
실시예 5의 공정에 따라 화합물 F 1000㎎을 사용하여 중합체를 합성한다. 수득한 중합체의 수율은 100㎎이다. 이 중합체를 고분자 화합물 9라고 한다.
고분자 화합물 9의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 5.0×104이고, Mw = 1.1×105이다.
실시예 12(고분자 화합물 10의 합성)
실시예 6의 공정에 따라, 화합물 F 320㎎ 및 화합물 E 310㎎을 사용하여 합성한다. 공중합체에서, 화합물 F와 화합물 E에 상응하는 반복 단위의 비는 50:50이다. 이 중합체를 고분자 화합물 10이라고 한다.
고분자 화합물 10의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 8.8×104이고, Mw = 3.0×105이다.
실시예 13(고분자 화합물 11의 합성)
실시예 6의 공정에 따라, 화합물 F 320㎎ 및 N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 140㎎을 사용하여 합성한다.
수득한 공중합체의 수율은 150㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 유도체 대 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다.
이 공중합체를 고분자 화합물 11이라고 한다. 고분자 화합물 11의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 3.9×103이고, Mw = 4.4×104이다.
실시예 14(고분자 화합물 12의 합성)
실시예 6의 공정에 따라, 화합물 F 270㎎, 화합물 E 250㎎ 및 N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 240㎎을 사용하여 합성한다. 공중합체에서, 화합물 F, 화합물 E 및 아민 유도체의 반복 단위의 비는 35:35:30이다.
이 공중합체를 고분자 화합물 12라고 한다. 고분자 화합물 12의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 3.8×104이고, Mw = 5.9×104이다.
실시예 15(화합물 G의 합성)
화합물 A로부터 화합물 E를 합성하는 공정에 따라 합성한다. 수율은 53%이고 순도는 100%이다.
1H NMR(300MHz/CDCl3):
δ1.00(d, 12H), 1.75(dd, 2H), 1.87(m, 4H), 4.11(t, 4H), 7.07(dd, 2H), 7.55(d, 2H) 및 7.68(s, 2H)
실시예 16(고분자 화합물 13의 합성)
실시예 6의 공정에 따라, 화합물 G 260㎎ 및 화합물 E 300㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 중합체의 수율은 150mg이다. 공중합체에서, 화합물 G와 화합물 E의 반복 단위의 비는 50:50이다.
이 공중합체를 고분자 화합물 13이라고 한다. 고분자 화합물 13의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 9.0×104이고, Mw = 2.0×105이다.
실시예 17(고분자 화합물 14의 합성)
실시예 6의 공정에 따라, 화합물 E 300㎎, 화합물 G 64㎎ 및 N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 180㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 공중합체의 수율은 80㎎이다. 공중합체에서, 화합물 G, 화합물 E 및 아민유도체의 반복 단위의 비는 56:14:30이다.
이 공중합체를 고분자 화합물 14라고 한다. 고분자 화합물 14의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 3.2×104이고, Mw = 6.3×104이다.
합성예 18(화합물 H의 합성)
불활성 대기하에서, 화합물 E 1.0g을 디클로로메탄 11㎖에 가하고, 완전히 용해시킨 후, 삼브롬화붕소 3.5㎖(1.0mol/ℓ 디클로로메탄 용액)를 적가한다.
적가 후, 이를 40℃로 가열하고, 5시간 동안 교반한다. 반응 혼합물을 0℃ 이온 교환수로 투입하고, 1시간 동안 교반한다. 부착된 고체를 여과하고 진공하에 건조시키고, 목적하는 생성물 0.60g을 수득한다(수율 96%, 순도 99%).
1H NMR(300MHz/(CD3)2SO): δ7.60(s, 2H), 8.16(s, 2H), 10.485(br, 2H)
MS(APCI(-)): (M-H)-373
실시예 19(화합물 J의 합성)
화합물 H 5.00g, 1-브로모(4-펜틸페녹시프로판) 11.4g, 탄산칼륨 9.24g 및 DMF 75㎖를 반응 용기로 투입하고, 가열하여 4.5시간 동안 환류시킨다. 이를 톨루엔 및 물로 분리하고, 유기층을 추출하고, 황산나트륨으로 건조시킨다. 용매를 제거한 후, 짧은 실리카 겔 컬럼을 통하여 톨루엔으로 여과하고, 뜨거운 헥산으로 2회 세척하여, 목적하는 생성물 7.77g을 수득한다. 수율은 74%이고, 순도는 100%이다.
1H NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.88(t, 6H), 1.24-2.55(m, 20H), 4.25(t, 4H), 4.34(t, 4H), 6.86(dd, 4H), 7.07(dd, 4H), 7.49(s, 2H), 7.94(s, 2H)
실시예 20(고분자 화합물 15의 합성)
화합물 J 391㎎과 2,2'-비피리딜 130㎎을 탈수 테트라하이드로푸란 14㎖에 용해시키고, 질소 대기하에 비스(1,5-사이클로옥타디엔)니켈(0){Ni(COD)2} 230㎎을 이 용액에 가하고, 온도를 60℃로 상승시키고, 3시간 동안 반응시킨다. 반응 후, 이 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 25% 수성 암모니아 7㎖/메탄올 80㎖/ 40㎖ 이온 교환수의 혼합 용액에 적가하고, 1시간 동안 교반한다. 부착 침전물을 여과하고, 감압하에 2시간 동안 건조시키고, 톨루엔 20㎖에 용해시킨다. 1N 염산 20㎖를 가하고 3시간 동안 교반한 다음, 수성층을 제거하과 4% 수성 암모니아 20㎖를 유기층에 가하고, 3시간 동안 교반한 후, 수성층을 제거한다. 유기층을 메탄올 100㎖에 적가하고, 1시간 동안 교반하고, 부착 침전물을 여과하고, 감압하에 2시간동안 건조한 다음, 톨루엔 20㎖에 용해시킨다. 이어서, 알루미나 컬럼(알루미나 10g)을 통하여 정제하고, 회수된 톨루엔 용액을 메탄올 100㎖에 가하고, 1시간 동안 교반하고, 부착 침전물을 여과하고, 감압하에 1시간 동안 건조시킨다. 중합체를 220㎎의 수율로 수득한다. 이 중합체를 고분자 화합물 15라고 한다.
고분자 화합물 15의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 2.3×105이고, Mw = 1.1×106이다.
실시예 21(고분자 화합물 16의 합성)
실시예 20의 공정에 따라, 화합물 J 274㎎ 및 N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(40-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 102㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 공중합체의 수율은 50㎎이다. 공중합체에서, 디벤조티오펜 유도체 및 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다.
이 공중합체를 고분자 화합물 16이라고 한다. 고분자 화합물 16의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 8.1×104이고, Mw = 5.6×105이다.
실시예 22(형광 특성)
고분자 화합물 1 내지 16의 클로로포름 용액 0.2중량%를 석영 위에서 스핀 코팅시키고, 이의 박막을 각각 제조한다. 박막의 형광 스펙트럼을 형광 분광광도계(Hitachi 850)를 사용하여 측정한다. 이들 모두 강한 형광을 갖고 표 1에 나타낸 형광 피크 파장 및 형광 강도를 각각 나타낸다.
고분자 화합물 |
형광 피크(nm) |
형광 강도 |
1 |
426 |
0.67 |
2 |
474 |
1.65 |
3 |
470 |
1.62 |
4 |
450 |
4.13 |
5 |
440 |
1.82 |
6 |
458 |
3.96 |
7 |
468 |
2.89 |
8 |
461 |
2.14 |
9 |
472 |
1.73 |
10 |
438 |
1.76 |
11 |
480 |
2.18 |
12 |
474 |
3.32 |
13 |
418 |
1.38 |
14 |
476 |
2.92 |
15 |
403 |
1.94 |
16 |
469 |
3.37 |
실시예 23(소자 특성)
스퍼터링법으로 ITO 막을 두께 150nm로 형성시킨 유리 기판에, 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌 설폰산 용액(Bayer Co., Baytron P)을 사용하여 스핀 코팅시켜 막을 두께 50nm로 형성한 다음, 200℃에서 10분 동안 핫 플레이트 위에서 건조시킨다. 그 다음, 농도를 1.5중량%로 설정한 위에서 수득한 고분자 화합물의 톨루엔 용액을 사용하여 회전 속도 800rpm으로 스핀 코팅시켜 막을 형성한다. 막 두께는 약 60nm이다. 추가로, 이를 감압하에 80℃에서 1시간 동안 건조시킨 후, 음극 완충층으로서 LiF를 약 4nm 부착시키고 음극으로서 칼슘 약 5nm 및 후속적으로 알루미늄 약 80nm를 부착시켜 EL 소자를 제작한다. 여기서, 진공도가 1×10-4Pa 이하에 이른 후, 금속 부착을 시작한다.
수득한 소자에 전압을 인가하여, EL 및 최대 EL 호율을 아래의 표 2에 나타낸 소자로부터 수득한다. EL 발광 강도는 전류 밀도에 대략적으로 비례한다.
고분자 화합물 |
EL 피크(nm) |
발광 효율(cd/A) |
2 |
480 |
0.12 |
4 |
452 |
0.55 |
5 |
428 |
0.02 |
6 |
472 |
0.03 |
7 |
460 |
0.07 |
9 |
460 |
0.36 |
10 |
412 |
0.31 |
11 |
492 |
0.37 |
12 |
472 |
0.60 |
13 |
436 |
0.37 |
14 |
468 |
0.28 |
15 |
428 |
0.50 |
16 |
480 |
1.85 |
합성예 6(화합물 K의 합성)
불활성 대기하에서, 벤조푸란(23.2g, 137.9mmol)과 아세트산(232g)을 1ℓ 3구 플라스크로 투입한다. 실온에서 교반하여 용해시킨 후, 온도를 75℃로 상승시킨다.
온도를 상승시킨 후, 아세트산(54g)으로 희석시킨 브롬(92.6g, 579.3mmol)을 적가한다. 적가 후, 고정 온도에서 3시간 동안 교반한 다음, 냉각시킨다. 원료의 소멸을 TLC로 확인한 후, 티오황산나트륨 수용액을 가하여 반응을 종결시킨 다음, 실온에서 1시간 동안 교반한다. 교반 후, 케이크를 여과하고, 수성 티오황산나트륨과 물로 추가로 세척한 다음, 건조시킨다. 수득한 조 생성물을 헥산으로 재결정화하고, 목적하는 생성물을 수득한다(양: 21.8g, 수율 49%).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ7.44(d, 2H), 7.57(d, 2H), 8.03(s, 2H)
합성예 7(화합물 L의 합성)
불활성 대기하에, 화합물 K(16.6g, 50.9mmol) 및 테트라하이드로푸란(293g)을 500㎖ 4구 플라스크로 투입하고, -78℃로 냉각시킨다. n-부틸리튬을 적가한 후(80㎖ < 1.6mol/ℓ 헥산 용액 > 127.3mmol), 고정된 온도에서 1시간 동안 교반한다.
불활성 대기하에, 트리메톡시보론산(31.7g, 305.5mmol)과 테트라하이드로푸란(250㎖)을 1000㎖ 4구 플라스크로 투입하고, -78℃로 냉각시키고, 위에서 언급한 반응 혼합물을 그 위에 적가한다.
적가 후, 온도를 실온으로 서서히 상승시키고, 실온에서 2시간 동안 교반하고, 원료의 소멸을 TLC로 확인한다. 반응 혼합물을 2000㎖ 비이커 속의 농축 황산(30g)과 물(600㎖)로 투입하고, 반응을 종결시킨다. 톨루엔(300㎖)을 가하고, 유기층을 추출하고, 물을 가하여 추가로 세척한다. 용매를 증류시킨 후, 상기 8g과 에틸 아세테이트(160㎖)를 300㎖ 4구 플라스크에 넣은 다음, 30% 수성 과산화수소(7.09g)를 가하고, 이를 40℃에서 2시간 동안 교반한다. 이 반응 혼합물을 1000㎖ 비이커 속에서 암모늄 철(II) 설페이트(71g)와 물(500㎖)로 세척한다. 교반후, 유기층을 추출하고, 물로 세척한다.
용매를 증류시켜, 화합물 L의 조 생성물 7.57g을 수득한다.
MS 스펙트럼: [M-H]-199.0
합성예 8(화합물 M의 합성)
200㎖ 4구 플라스크에, 불활성 대기하에, 합성예 7의 공정에 따라 합성한 합성 화합물 L(2.28g, 11.4mmol) 및 N,N-디메틸포름아미드(23g)를 넣고, 실온에서 교반하여 용해시킨 후, 탄산칼륨(9.45g, 68.3mmol)을 가하고, 온도를 100℃로 상승시킨다. 온도를 상승시킨 후, N,N-디메틸포름아미드(11g)로 희석시킨 n-옥틸브로마이드(6.60g, 34.2mmol)를 적가한다. 적가 후, 온도를 60℃로 상승시키고, 2시간 동안 고정된 온도에서 교반하고, 원료의 소멸을 TLC로 확인한다. 물(50㎖)을 가하여 반응을 종결시킨 다음, 톨루엔(50㎖)을 가하고, 유기층을 추출한 다음, 물로 2회 세척한다. 무수 황산나트륨으로 건조시킨 후, 용매를 증류시킨다. 수득한 조 생성물을 실리카 겔 컬럼으로 정제하고, 목적하는 생성물을 수득한다. (양: 1.84g, 수율: 38%)
MS 스펙트럼: M+425.3
실시예 24(화합물 N의 합성)
500㎖ 4구 플라스크에, 불활성 대기하에, 합성예 3의 공정에 따라 합성한 화합물 M(7.50g, 17.7mmol) 및 N,N-디메틸포름아미드를 넣고, 실온에서 교반하여 용해시킨 후, 빙욕으로 냉각시킨다. 냉각 후, N,N-디메틸포름아미드(225㎖)로 희석한 N-브로모석신이미드(6.38g, 35.9mmol)를 적가한다. 적가 후, 온도를 빙욕으로 냉각시키고, 실온에서 18.5시간 동안 유지한 다음, 40℃로 상승시키고, 고정된 온도에서 6.5시간 동안 교반하고, 원료의 소멸을 TLC로 확인한다. 용매를 증류시킨 다음, 톨루엔(75㎖)을 가하여 용해시키고, 유기층을 물로 3회 세척한다. 무수 황산나트륨으로 건조시킨 후, 용매를 증류시킨다. 수득한 조 생성물을 실리카 겔 컬럼으로 반 정제시켜, 목적하는 생성물을 수득한다(양: 0.326g).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ0.90(t, 6H), 1.26-1.95(m, 24H), 4.11(t, 4H), 7.34(s, 2H), 7.74(s, 2H)
MS 스펙트럼: M+582.1
실시예 25(고분자 화합물 17의 합성)
실시예 20에 따라, 화합물 N 306㎎, N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 153㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 중합체의 수율은 110㎎이다. 공중합체에서, 디벤조푸란 유도체와 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다.
이 중합체를 고분자 화합물 17이라고 한다. 고분자 화합물 17의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 1.3×104이고, Mw = 6.3×104이다.
실시예 26(형광 특성)
실시예 22의 공정에 따라, 고분자 화합물 17의 박막을 형성하고, 형광을 측정한다. 강한 형광이 나타나고 형광 피크 파장은 474nm에서 나타난다.
실시예 27(소자 특성)
EL 소자를 고분자 화합물 17을 사용하여 실시예 23의 공정에 따라 제작한다. 전압을 수득한 소자에 적용하여, 피크가 468nm에 있는 당해 소자로부터의 EL을 관찰한다. EL 발광의 강도는 전류 밀도와 대략적으로 비례한다. 소자에 대하여, 발광은 약 3.3V에서 1cd/㎡을 초과하며, 최대 효율이 1.01cd/A로 나타난다.
실시예 28(고분자 화합물 18의 합성)
실시예 20의 공정에 따라 화합물 N 285㎎, N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 48㎎ 및 N,N'-비스(4-브로모페닐)-4-이소부틸아닐린 64㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 중합체의 수율은 90㎎이다. 공중합체에서, 디벤조푸란 유도체와 아민 유도체의 반복 단위의 비는 위에 기재한 브로모 화합물의 순으로 각각 70:10:20이다.
이 중합체를 고분자 화합물 18이라고 한다. 고분자 화합물 18의 폴리스티렌환산 평균 분자량은 Mn = 2.8×104이고, Mw = 1.7×105이다.
실시예 29(형광 특성)
고분자 화합물 18의 박막을 실시예 22의 공정에 따라 형성한다. 당해 박막의 형광 스펙트럼을 형광분광광도계(Fluorolog, 제조원: JOBINYVON-SPEX Co.)를 사용하여 측정한다. 강한 형광이 관찰되며, 형광 피크는 458nm에서 나타난다.
실시예 30(소자 특성)
EL 소자를 고분자 화합물 18을 사용하여 실시예 23의 공정에 따라 제작한다. 전압을 수득한 소자에 인가하여, 468nm에서 피크를 갖는 당해 소자로부터의 EL 발광이 관찰된다. EL 발광의 강도는 전류 밀도에 대략적으로 비례한다. 소자에 대하여, 발광은 약 3.3V에서 1cd/㎡를 초과하고, 최대 효율은 2.96cd/A로 나타난다.
실시예 31(고분자 화합물 19의 합성)
실시예 20의 공정에 따라, 화합물 N 263㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 중합체의 수율은 50㎎이다.
이 중합체를 고분자 화합물 19라고 한다. 고분자 화합물 19의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 8.9×104이고, Mw = 1.9×105이다.
실시예 32(형광 특성)
고분자 화합물 19의 박막을 실시예 22의 공정에 따라 제작하고, 형광을 실시예 29의 공정에 따라 측정한다. 강한 형광이 관찰되고, 411nm에서 형광 피크를 나타낸다.
실시예 33(소자 특성)
EL 소자를 고분자 화합물 19를 사용하여 실시예 23의 공정에 따라 제작한다. 수득한 소자에 전압을 인가하여 456nm에서 피크를 갖는 EL이 관찰된다. EL의 강도는 전류 밀도에 대략적으로 비례한다. 소자에 대하여, 발광은 약 4.9V에서 1cd/㎡를 초과하고, 최대 효율은 0.84cd/A로 나타난다.
합성예 9(화합물 P의 합성)
2,2',5,5'-테트라메톡시-1,1'-비페닐의 출발 물질을 1-브로모-2,5-디메톡시벤젠으로부터 0가 니켈을 사용하여 커플링 반응시켜 합성한다.
불활성 대기하에, 2,2',5,5'-테트라메톡시-1,1'-비페닐(7.0g, 26mmol)을 3구 플라스크에 투입하고, 탈수 N,N-디메틸포름아미드(100㎖)에 용해시킨다. 플라스크를 빙욕으로 냉각시키면서 적가 깔때기로부터 탈수 N,N-디메틸포름아미드(70㎖) 용액의 N-클로로석신이미드(6.8g, 52mmol)를 15분 동안 적가한다. 적가 후, 서서히 교반하면서 온도를 실온으로 서서히 상승시키고, 1일 동안 교반한다. 물(300㎖)을 반응 혼합물에 가하고, 부착 침전물을 회수한다. 수득한 침전물을 톨루엔/헥산으로부터 재결정화하고, 목적하는 생성물을 수득한다(양: 5.8g).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ3.74(s, 6H), 3.87(s, 6H), 6.85(s, 2H), 7.02(s, 2H)
합성예 10(화합물 Q의 합성)
불활성 대기하에서, 화합물 P(5.8g, 17mmol)를 3구 프라스크로 투입하고, 탈수 메틸렌 클로라이드(100㎖)에 용해시킨다. 플라스크를 빙욕으로 냉각시키면서, 트리브롬화붕소의 메틸렌 클로라이드 용액(1mol/ℓ, 50㎖)을 30분 동안 적가 깔때기로부터 적가한다.
유기층을 반응 용액으로부터 에틸 아세테이트로 추출하고, 물로 세척한 다음, 용매를 추출하고, 목적하는 생성물을 수득한다. 수득한 침전물을 톨루엔/헥산으로부터 재결정화하고, 목적하는 생성물을 수득한다(양 4.9g).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ6.64(s, 2H), 6.82(s, 2H), 8.9 내지 9.1(br, 2H) 및 9.37(s, 2H)
합성예 11(화합물 R의 합성)
불활성 대기하에, 분자 씨브로 건조시킨 화합물 Q(4.8g, 17mmol), 제올라이트(6.7g; 제올라이트 HSZ 360HUA (Tosoh)) 및 o-디클로로벤젠(170㎖)을 3구 플라스크로 투입한다. 이를 오일 욕으로 가열하면서(욕 온도 180℃) 13시간 동안 교반한다. 반응 혼합물을 대략 실온으로 냉각시키고, 헥산(200㎖)을 여기에 가한다. 부착된 침전물을 여과하고, 헥산으로 세척하고, 건조한다. 침전물을 에틸아세테이트로 추출하고, 용액을 실리카 겔의 짧은 컬럼을 통하여 여과한다. 용매를 증류시키고, 목적하는 생성물을 수득한다(양 3.5g).
MS 스펙트럼: [M-H]-267.0
합성예 12(화합물 S의 합성)
불활성 대기하에서, 화합물 R(4.2g) 및 4-N,N-디메틸아미노피리딘(5.7g)을 3구 플라스크로 투입하고, 탈수 메틸렌 클로라이드(40㎖)에 용해시킨다. 플라스크를 빙욕으로 냉각시켜, 트리플루오로메탄 설폰산 무수물(11g)을 30분 동안 적가한다. 이어서, 온도를 서서히 실온으로 상승시키고, 이를 5시간 동안 교반한다. 톨루엔을 가하고, 필터지로 여과하고, 여액을 짧은 실리카 겔 컬럼을 통하여 여과하고, 용매를 증류시킨다. 수득한 고체를 톨루엔/헥산으로부터 재결정화하고, 목적하는 생성물을 수득한다(7.6g).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ7.80(s, 2H) 및 7.93(s, 2H)
실시예 34(화합물 T의 합성)
불활성 대기하에서, 화합물 S(3.9g), 4-n-부틸벤젠 붕산(3.9g), 탄산칼륨(5.1g) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0.14g)을 100㎖ 반응 튜브로 투입하고, 탈기 톨루엔(20㎖) 및 물(20㎖)에 용해시킨 다음, 100℃에서 12시간 동안 반응시킨다. 반응 후, 톨루엔 층을 물로 세척하고, 짧은 실리카 겔 컬럼을 통하여 여과하고, 용매를 증류시킨다.
수득한 고체를 실리카 겔 컬럼을 통하여 정제하고, 목적하는 생성물을 수득한다(3.3g).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ0.97(t, 6H), 1.42(m, 4H), 1.67(m, 4H), 2.69(t, 4H), 7.28(d, 4H), 7.39(d, 4H), 7.70(s, 2H) 및 7.84(s, 2H)
실시예 35(고분자 화합물 20의 합성)
실시예 20의 공정에 따라 화합물 T 297㎎, N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 138㎎을 사용하여 합성한다.
수득한 중합체의 수율은 234㎎이다. 공중합체에서, 디벤조푸란과 아민 유도체의 반복 단위의 비는 70:30이다.
이 중합체를 고분자 화합물 20이라고 한다. 고분자 화합물 20의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 4.3×103이고, Mw = 8.2×103이다.
합성예 13(화합물 U의 합성)
합성예 9의 공정에 따라 2,2',5,5'-테트라메톡시-1,1'-비페닐을 N-클로로석신이미드 대신 N-브로모석신이미드를 사용하여 브롬화시키고, 합성에 10의 공정에 다라 디메틸화를 수행하여 목적하는 생성물을 수득한다.
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ6.74(s, 2H), 6.97(s, 2H), 8.97(s, 2H), 9.45(s, 2H)
합성예 14(화합물 V의 합성)
합성예 11의 공정에 따라, 화합물 Q 대신 화합물 U를 사용하여 목적하는 생성물을 수득한다.
MS 스펙트럼: [M-H]-356.9
실시예 36(화합물 W의 합성)
3구 플라스크에, 화합물 V(0.93g), 4-부틸페닐보론산(1.0g) 및 구리(II) 아세테이트(0.71g) 분자 씨브 4A(9.3g, 분말), 디클로로메탄(31㎖) 및 피리딘(0.41g)을 실온에서 공기중에 3시간 동안 교반한다. 반응 혼합물을 세라이트를 통하여 여과하고, 클로로포름 및 염산(1mol/ℓ)을 여액에 가하고, 유기층을 추출하고, 황산나트륨으로 건조시킨다. 이를 실리카 겔 컬럼을 통하여 정제시키고(톨루엔:사이클로헥산=1:2), 뜨거운 헥산으로 세척한 다음, 목적하는 생성물(백색 고체)을 수득한다(0.52g).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ0.92(t, 6H), 1.35(m, 4H), 1.54(m, 4H), 2.58(t, 4H), 6.89(dd, 4H), 7.12(dd, 4H), 7.37(s, 2H) 및 7.84(s, 2H)
실시예 37(고분자 화합물 21의 합성)
실시예 20의 공정에 따라 화합물 W 174㎎, N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 82㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 중합체의 수율은 95㎎이다. 공중합체에서, 디벤조푸란 유도체와 아민 유도체의 반복 단위의 비는 상응하는 브로모 화합물의 위에서 기재한 순서대로 70:30이다. 이 중합체를고분자 화합물 21이라고 한다.
고분자 화합물 21의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 1.6×104이고, Mn = 4.7×104이다.
실시예 38(화합물 X의 합성)
불활성 대기하에 3구 플라스크에, 화합물 V(2.5g)를 N,N-디메틸포름아미드(54㎖)에 용해시킨다. 여기에, 3-브로모프로필벤젠(4.2g)과 탄산칼륨(4.8g)을 가한 다음, 온도를 160℃로 상승시키고, 6시간 동안 교반한다. 그다음, 톨루엔을 여기에 가하고, 희석 염산과 물로 세척한다. 유기층을 황산나트륨으로 건조시키고, 용매를 증류시킨다. 수득한 고체를 헥산/클로로포름을 사용하여 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하고, 목적하는 생성물을 수득한다(3.9g).
1H-NMR(300MHz/CDCl3): δ2.18-2.27(m, 4H), 2.93(t, 4H) 및 4.10(t, 4H), 7.17 내지 7.32(m, 12H) 및 7.70(s, 2H)
실시예 39(고분자 화합물 22의 합성)
실시예 20의 공정에 따라 화합물 X 291㎎, N,N'-비스(4-브로모페닐)-N,N'-비스(4-n-부틸페닐)-1,4-페닐렌디아민 143㎎을 사용하여 합성한다. 수득한 중합체의 수율은 120㎎이다. 공중합체에서, 디벤조푸란 유도체와 아민 유도체의 반복 단위의 비는 상응하는 브로모 화합물의 위에서 기재한 순서로 70:30이다.
이 중합체를 고분자 화합물 22라고 한다. 고분자 화합물 22의 폴리스티렌 환산 평균 분자량은 Mn = 3.5×104이고, Mw = 1.4×105이다.
실시예 40(고분자 화합물 23의 제조)
고분자 화합물 13 2㎎ 및 Ir 착체, Btp2Ir(acac) 0.1㎎을 톨루엔 0.2㎖에 용해시키고, 막을 스핀 코팅시켜 약 200nm의 두께로 형성하고, 감압하에 밤새 실온에서 건조시킨다.
수득한 박막의 형광 스펙트럼을 측정하고, Ir 착체로부터의 인광 발광을 관찰한다.