KR20050109535A

KR20050109535A - 유기 발광 물질 및 이러한 물질을 함유하는 발광 장치

Info

Publication number: KR20050109535A
Application number: KR1020057016633A
Authority: KR
Inventors: 마사요시 스즈키; 히로모토 사토; 아츠시 사와다
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2004-02-11
Publication date: 2005-11-21
Also published as: US20060278849A1; ATE368091T1; EP1599561A1; DE602004007772D1; TW200422381A; DE602004007772T2; CN100491501C; WO2004078877A1; JP2006520098A; EP1599561B1; TWI356093B; CN1756827A; KR101176654B1

Abstract

본 발명은 음의 유전 이방성을 가진 액정 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질, 이러한 전자-발광 물질을 함유하는 전자-발광 장치뿐만 아니라 이러한 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

유기 발광 물질 및 이러한 물질을 함유하는 발광 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING MATERIALS AS WELL AS LIGHT EMITTING DEVICES CONTAINING THESE MATERIALS}

본 발명은 유기 발광 물질 및 이러한 물질을 함유하는 발광 장치 및 그의 제조 공정에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 편광된 빛을 방출하는 유기 발광 물질, 이러한 물질의 발광 장치 및 그의 제조 공정에 관한 것이다. 상기 발광 장치는 특히 액정 표시 장치에서의 백 라이트(back light)에 적합하다.

무기 발광 다이오드는 종종 발광 장치로서 사용되어 왔다. 이러한 무기 물질의 두 가지 부류(한 부류는 예컨대 ZnS, ZnSe 및 ZnS:Mn과 같이 발광 중심에서 가속화된 전하 전달체의 충돌에 의해 발광하고, 다른 부류는 예컨대 GaN, SiC 및 GaAs와 같이 전극을 통해 주입되는 전자 전달체의 조합에 의해 발광한다)는 평면 전자 발광 표시 장치 및 평면 램프로서 사용된다.

탱(Tang) 등은 증발된 유기 무정형 필름을 사용한 전자 발광(이후, EL이라고 한다) 장치를 개시한다(문헌 [Applied Physics Letters, Vol. 51, P.913(1987)] 참조). 이러한 유기 EL 물질은 광범위하게 개발되었고, 이들은 단색광만을 표시할 수 있음에도 불구하고 차량용 표시기에 사용되고 있다.

추가적으로, 일본 특허 제 1996-306954 호에 편광 발광을 하는 방법들이 개시되어 있다. 이러한 방법에서, 마찰된 π-공액 중합체 또는 마찰된 배향층 상의 π-공액 중합체는 발광층으로서 사용된다. 국제 공개 공보 제 97/07654 호에는 편광 발광을 하는 다른 방법들이 개시되어 있다. 이러한 방법들은 액정 화합물(이후 LC라고 한다) 및 유기 EL 물질의 혼합물을 코팅하는 단계 및 혼합물을 정렬한 후 UV 광을 방사하여 LC 물질을 중합함으로써 편광 발광을 보이는 화합물의 배향을 고정하는 단계를 포함한다. 또한 일본 특허 제 1999-241069 호에는 형광 염료 물질 내에 혼입된 나프탈렌 유도체 또는 바이페닐 유도체의 스멕틱 액정상에 고전압을 인가함으로써 편광 발광이 달성된다는 사실이 개시되어 있다.

그러나, 무기 물질은 높은 구동 전압이 필요하고, 청색에 대한 발광 효율이 충분하지 않다는 문제점을 가지고 있다. 더욱이, 무기 물질로 편광 발광을 시키는 것은 매우 어렵다. 증발된 유기 필름은, 대규모 면적의 균일한 필름을 수득하기 어렵고, 상기 필름의 질은 공정 윈도가 매우 작아진 제조 공정에 매우 민감하다. 또한 무정형 유기 필름에 대한 편광 발광을 달성하기 어렵다.

π-공액 중합체에 있어서, 마찰 공정은 매우 얇은 중합체 필름의 표층으로 한정된다. 마찰된 배향층 상에서 π-공액 중합체는 유리 전이 온도 이상에서 마찰 방향으로 정렬되지만, 상기 중합체의 고-점성 때문에 상기 공정은 매우 느리고, 생성된 배향 정렬은 대부분 매우 불량하다.

액정 물질은 배향의 문제점을 개선시키지만, 전기장 인가 시 액정 분자의 장축이 전기장을 따라 정렬되는 경향을 가지는 문제는 여전히 남는데, 상기 배향은 π-공액 시스템 중에서 전기 전하 호핑(hopping) 메커니즘에 매우 해롭고 매질을 통한 전기 전하 수송을 제한한다. 이러한 현상 때문에, 액정 물질의 배향을 고정시키기 위해 액정 물질을 편광시키는 방법을 위해, 보다 양호한 분자 배향을 촉진하기 위해 전기장을 사용할 수 없고, 게다가 광역 중합반응이 요구되어, 사실상 보다 적은 작용성의 화합물(예컨대, 염료 및 전자 또는 홀 수송 물질)을 이용하게 된다. 나프탈렌 유도체 또는 바이페닐 유도체의 스멕틱 상이 사용되는 방법에 있어서, 전기장에 의한 분자 배향 변화를 억제하기 위해 물질의 종류, 온도 범위 및 공정 윈도를 제한한 고-점성 스메틱상이 요구된다.

발명의 요약

본 발명은, 음의 유전 이방성을 가진 액정 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물을 포함하는 것을 특징을 하는 전자 발광 물질을 제공한다.

하나의 바람직한 실시양태에서, 음의 유전 이방성을 가진 액정 화합물은 전체 전자 발광 물질이 0 이하의 유전 이방성을 보이기에 충분한 양으로 전자 발광 물질 내에 존재한다. 그 결과, 분자의 장축이 전기장을 따라 정렬되는 것에 따르는 불편한 상태는 발생하지 않는다. 음의 유전 이방성을 가진 액정 화합물의 함량이 양의 유전 이방성을 완전하게 상쇄하는 데는 부족할지라도, 이는 양의 유전 효과를 줄일 수 있고 배향 상태를 보다 바람직한 상태로 변환시킬 수 있다. 즉, 액정 화합물 및 혼입된 화합물의 종류 및 양에 대한 제한이 상당히 줄어들어, 광범위한 상이한 종류의 화합물을 사용할 수 있고, 상당히 폭넓은 공정 윈도를 제조할 수 있다. 본 발명에 따라서 중합 반응을 사용하여 분자 배향을 고정시키는 경우, 분자의 장축이 전기장에 따라 정렬되는 것에 따르는 불편한 상태가 발생하지 않거나, 양의 유전 효과가 상당히 감소되기 때문에 낮은 가교-결합 밀도 시스템을 이용할 수 있게 된다. 따라서, 중합가능한 작용기 없는 화합물의 함량이 증가될 수 있고, 보다 다양한 화합물이 사용될 수 있다. 가교-결합 밀도를 제어하는 것은 매우 엄격하지 않기 때문에, 공정 윈도가 또한 보다 넓어질 수 있다. 더욱이, 음의 유전 이방성을 가진 시스템을 위해 전기장이 정렬층 이외에 바람직한 방향으로 분자를 정렬시키기 때문에, 정렬이 보다 양호하게 된다.

본 발명에 따르면, 음의 유전 이방성을 가진 화합물은 그의 단축 방향을 따라 사이아노기 및 할로겐 같은 강한 음전하 기를 갖는 한 이 화합물은 임의의 구조식을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 발명의 형태 1의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

도 2는 종래 기술의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 보여준다.

도 3은 발명의 형태 2의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

도 4는 발명의 형태 3의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

도 5는 발명의 형태 4의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

도 6은 발명의 형태 5 및 7의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

도 7은 발명의 형태 6 및 8의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

도 8은 발명의 형태 9의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

도 9는 발명의 형태 10의 개념을 예시하는 발광 장치의 횡단면을 도시한다.

하나의 바람직한 실시양태에서, 음의 유전 이방성을 가진 액정 화합물은 하기의 화학식 a 내지 f의 단위 중의 하나 이상을 함유한다:

상기 식에서, Hal은 불소, 염소 또는 브롬이고, 바람직하게 불소이다.

바람직하게 Hal이 불소인 화학식 a를 갖는 화학식이 그의 안정화 및 부합성 때문에 특히 바람직하다.

본 발명에 따라, 음의 유전 이방성을 가진 액정 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물은 상술한 탁월한 성능을 제공한다.

이온화 전위가 6.1eV보다 낮은 화합물은 구동 전압을 현저하게 낮춘다. 이러한 화합물로서, 톨레인 단위를 가진 화합물이 바람직한데, 이는 톨레인 단위는 액정 화합물로 쉽게 도입될 수 있기 때문이다.

화학식 I의 톨레인이 바람직하다:

상기 식에서,

R¹ 및 R²는 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로 H, 할로겐(F, Cl, Br 또는 I), 또는 선형 또는 분지형의 선택적으로 키랄인 탄소 원자 1 내지 15개를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼은 치환되지 않거나 할로겐에 의해 단치환되거나 다치환되고, 헤테로 원자가 -CN, -SCN, -NCS, -SF₅, -SCF₃, -CF₃, -CF=CF₂, -CF₂CF₂CF₃, -OCF₃, -OCHF₂, -CF₂CH₂CF₃ 또는 -OCH₂CF₂CHFCF₃과 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 하나 이상의 CH₂기가 각각 서로 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 에 의해 치환될 수 있고;

A¹, A², A³ 및 A⁴는 동일하거나 상이하고, A¹, A², A³ 및 A⁴의 하나 이상이 화학식 a 내지 f의 단위로부터 선택된다는 조건하에, 각각의 경우 서로 독립적으로

a) 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기가 추가적으로 -O- 및/또는 -S-로 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 추가적으로 F로 치환될 수 있는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌,

b) 하나 또는 두 개의 CH기가 N으로 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 추가적으로 할로겐(F, Cl, Br 또는 I), -CN, -CH₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCH₃, -OCHF₂ 또는 -OCF₃로 치환될 수 있는 1,4-페닐렌,

c) 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스파이로[3.3]-헵테인-2,6-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일 및 피페리딘-1,4-다이일로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 라디칼, 또는

d) 1,4-사이클로헥세인일렌이고;

Z¹ 및 Z²는 동일하거나 상이하고, 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CF₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -CF=CF-COO-, -O-CO-CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합이고; 및

m 및 n은 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 0 또는 1이다.

바람직한 화학식 I의 화합물은 하기의 부분 화학식 Ia(두 개의 고리를 가짐), Ib 내지 Ie(세 개의 고리를 가짐) 및 If 내지 Ii(네 개의 고리를 가짐)의 화합물이다:

상기 식에서,

R¹, R², A¹, A², A³, A⁴, Z¹ 및 Z²는 상기에 정의한 바와 같고, A¹, A², A³ 및 A⁴ 중의 하나 이상의 기는 화학식 a 내지 f의 단위로부터 선택된다.

특히 바람직한 화학식 I 및 화학식 Ia 내지 Ii의 화합물은 A¹, A², A³ 및 A⁴중의 하나 이상이 2,3-다이할로게노-1,4-페닐렌기(단위 a)인 화합물이다. 이러한 기 중에서 할로겐은 불소, 염소 또는 브롬이고, 바람직하게 불소이다.

A³ 또는 A⁴가 2,3-다이플루오로-1,4-페닐렌기인 화학식 I 및 부분 화학식 Ia 내지 Ii의 화합물이 특히 바람직하다.

2,3-다이플루오로-1,4-페닐렌기를 갖는 화학식 I 및 화학식 Ia 내지 Ii의 화합물의 특히 바람직한 예는 하기에 예시된 것이다:

R¹ 및 R²가 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 선형 또는 분지형(바람직하게 선형)이고, 선택적으로 키랄인 탄소 원자가 1 내지 15개, 바람직하게 1 내지 10개인 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼은 치환되지 않거나 할로겐에 의해 단치환되거나 다치환되는, 화학식 I, 부분 화학식 Ia 내지 Ii의 화합물 뿐만 아니라 부분 화학식 IIa 내지 IIi의 화합물이 바람직하다.

상기 및 하기의 화학식에서 R¹ 및/또는 R²가 알킬 라디칼인 경우, 이는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 특히 바람직하게 이는 직쇄이며 탄소 원자 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개를 갖고, 즉, 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸, 펜틸, 헥실 또는 헵틸이고, 추가적으로 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실 또는 펜타데실이다.

R¹ 및/또는 R²가 하나의 CH₂ 기가 -O-로 대체된 알킬 라디칼인 경우, 이는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게 이는 직쇄이며 탄소 원자 1 내지 7개를 갖는다. 상기 알킬 라디칼의 제 1 CH₂ 기는 특히 바람직하게 -O-로 대체되어, 라디칼 R¹ 및/또는 R²가 알콕시를 의미하게 되고, 특히 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시 또는 헵틸옥시이고, 추가적으로 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트라이데실옥시, 테트라데실옥시 또는 펜타데실옥시이다.

화학식 I, 부분 화학식 Ia 내지 Ii에서 A¹, A², A³ 및 A⁴는 바람직하게 동일하거나 또는 상이하고, 각각의 경우 서로 독립적으로 하나 이상의 비-인접 CH₂기가 추가적으로 -O-기로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 추가적으로 F로 대체될 수 있는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이거나, 하나 또는 두 개의 CH기가 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 추가적으로 할로겐(F, Cl 또는 I), -CN, -CH₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCH₃, -OCHF₂ 또는 -OCF₃으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌인데, 단 A¹, A², A³ 및 A⁴기중의 하나 이상이 화학식 a 내지 f의 단위에서 선택되는 것을 조건으로 한다.

바람직하게, Z¹ 및 Z²는 동일하거나 상이하고, 각각의 경우에 서로 독립적으로 -O-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 단일 결합이고, 가장 바람직하게 단일 결합이다.

R¹이 탄소 수 m이 1 내지 7인 알킬기이고, R²가 탄소 수 n이 1 내지 7인 알콕시기이고, Z¹이 단일 결합인 하기의 화학식 IIa1 및 IIb1의 화합물이 특히 바람직한데, 이는, 이들 화합물이 음의 유전 이방성을 가지고, 이온화 전위가 6.1eV보다 낮고, 동시에 다른 액정 화합물과 부합성을 가지기 때문이다:

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 액정 혼합물은 화학식 III의 음의 유전 이방성 화합물과 함께 하나 이상의 액정 화합물을 함유한다:

상기 식에서,

R¹ 및 R²는 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로 H, 할로겐(F, Cl, Br 또는 I), 또는 선형 또는 분지형이고 선택적으로 키랄인 탄소 원자 1 내지 15개를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼은 치환되지 않거나 할로겐에 의해 단치환되거나 다치환되고, 헤테로 원자가 -CN, -SCN, -NCS, -SF₅, -SCF₃, -CF₃, -CF=CF₂, -CF₂CF₂CF₃, -OCF₃, -OCHF₂, -CF₂CH₂CF₃ 또는 -OCH₂CF₂CHFCF₃과 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 하나 이상의 CH₂기가 각각 서로 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 에 의해 치환될 수 있고;

A¹ 및 A²는 동일하거나 상이하고, 각각의 경우 서로 독립적으로

c) 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스파이로[3.3]-헵테인-2,6-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일 및 피페리딘-1,4-다이일로 구성되는 그룹으로 선택되는 라디칼, 또는

d) 1,4-사이클로헥세인일렌이고;

A³은 하기의 화학식 a 내지 f의 단위로부터 선택되고:

화학식 a

화학식 b

화학식 c

화학식 d

화학식 e

화학식 f

(상기 식에서, Hal은 불소, 염소 또는 브롬이고, 바람직하게 불소임);

m 및 n은 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이되, (m+n)의 합은 1, 2 또는 3이다.

특히 바람직한 화학식 III의 화합물은 적어도 A³기가 2,3-다이할로게노-1,4-페닐렌기(화학식 a의 단위)인 화합물이다. 상기 기에서, 할로겐은 불소, 염소 또는 브롬이고, 바람직하게 불소이다. 따라서, A³이 2,3-다이플루오로-1,4-페닐렌기인 화학식 I의 화합물이 특히 바람직하다.

2,3-다이플루오로-1,4-페닐렌기를 갖는 화학식 III의 화합물의 특히 바람직한 예는 하기의 부분 화학식 IIIa 내지 IIIi로 예시된다:

R¹ 및 R²가 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로 H, 할로겐(F, Cl, Br 또는 I), 또는 선형 또는 분지형이고, 선택적으로 키랄인 탄소 원자 1 내지 15개를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼은 치환되지 않거나 할로겐에 의해 단치환되거나 다치환되는 화학식 III 및 부분 화학식 IIIa 내지 IIIi의 화합물이 바람직하다.

화학식 III 및 부분 화학식 IIIa 내지 IIIi의 화합물에서 A¹ 및 A²는 바람직하게 동일하거나 상이하고, 각각의 경우 서로 독립적으로, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기가 추가적으로 -O-로 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 추가적으로 F로 치환될 수 있는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌; 또는 하나 또는 두 개의 CH기가 N으로 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 추가적으로 할로겐(F, Cl 또는 I), -CN, -CH₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCH₃, -OCHF₂ 또는 -OCF₃로 치환될 수 있는 1,4-페닐렌이다.

바람직하게, Z¹ 및 Z²는 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로, -O-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-,- OCF₂ 또는 단일 결합이고, 더욱 바람직하게 단일 결합이다.

R¹이 탄소 수 m이 1 내지 7인 알킬기이고, R²가 탄소 수 n이 1 내지 7인 알콕시기인 하기의 부분 화학식 IIIa1 및 IIIc1의 화합물이 특히 바람직하다:

전압을 인가함으로써 빛의 방출시키기 위한 의도로, 특정 방향을 따라 분자축을 정렬할 필요는 없다. 그러나, 이러한 경우에도 액정 혼합물이 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 것이 중요하다. 무정형 물질과는 달리, 액정 물질은 하기의 장점을 갖는다: 액정의 유동성 때문에 광범위한 면적의 균일한 필름을 형성할 수 있고, 조작 동안 줄(Joule) 열에 의해 결정화되지 않고, 액정의 발광 특성은 도메인 경계 같은 결점에 영향을 받지 않는다. 이러한 장점을 가장 잘 사용하기 위해서, 액정 분자의 장축이 전기장 조작에 따라 정렬되고 액정 매질을 통한 전하 전달이 방해되어 광 방출을 야기하지 않는 현상을 억제하는 것이 요구된다. 본 발명에 따라, 다른 중요한 특성을 희생시키지 않으며 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물을 사용함으로써 상기는 쉽게 달성된다.

액정 표시 장치의 백 라이트 장치의 용도를 위해, 편광 발광이 효율성 측면에서 바람직하다. 분자 배향 정렬은 편광 발광을 달성하기 위해 요구된다. 국제 공개 공보 제 97/07654 호 및 일본 특허 제 1999-24069 호에 개시된 바와 같이, 액정 물질은 중합체 필름이 연신되는 방법에 비해 바람직한 정렬 공정으로 보다 양호한 배향을 제공한다.

본 발명에 따라서, 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물은 보다 양호한 배향을 제공할 뿐만 아니라, 액정 분자가 전기장을 따라 정렬되는 현상을 억제한다. 따라서, 상기 화합물은 광범위한 화합물의 선택 및 폭넓은 공정 윈도에서 훌륭한 장점을 갖는다. 음의 유전 이방성은 또한 전기장 방향 및 분자의 단축이 완전하게 일치하기 때문에 액정 정렬을 용이하게 하는 전기장을 가능하게 한다.

본 발명에 따라서, 유리, 폴리카보네이트, 폴리에터설폰 등으로 구성된 제 1 투명 기판상에 ITO 등으로 구성된 투명한 전극이 형성된다. 폴리이미드 또는 그의 전구 물질, 즉 폴리아믹 산(polyamic acid)은 제 1 기판 상에 정렬층으로서 코팅되고, 용매를 증발시키거나 이미드화를 촉진시키기 위해 상기 기판을 베이킹한 후, 정렬층을 마찰시킨다. 상기에서 폴리이미드 대신에 폴리(스타이렌설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 사용하여 홀 주입 공정을 용이하게 할 수 있다. 물질의 종류에 따라서 정렬층 없이 제 1 기판을 마찰시킬 수 있다. 작은 일 함수의 금속을 카운터 전극으로서 제 2 기판 상에 형성하고, 필요 시 상기 표면을 마찰시킨다. 폴리이미드 같은 정렬층은 또한 제 2 기판 상에 도포될 수 있고, 상기 정렬층은 베이킹 후 마찰될 수 있다. 상기 마찰은 반드시 필요한 것은 아니며 금속 표면이 쉽게 벗겨지는 경우 생략할 수 있다. 문헌 [AM-LCD'96/IDW'96 Digest of Technical Papers P. 337(1996)]에 기재된 바와 같이, 광-정렬층이 기계적인 마찰을 피하여 전극으로서 연금속 물질을 사용하기 때문에, 광-정렬층의 작용기가 편광 방사 시 선택적으로 중합되는 광-정렬층이 바람직하다. 둘 중 어느 한 기판 상에 형성되는 중합체 또는 유리 비드 또는 중합체 기둥은 스페이서로서 사용되고, 어느 하나의 기판 상에 형성되고 열 또는 UV 광에 의해 중합되는 적합한 밀봉제에 의해 두 개의 기판이 결합된다. 수득된 셀은 필요 시 조각으로 절단된다. 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물은 필요에 따라 형광 염료 및 홀 또는 전자 수송 물질과 혼합되고, 네마틱상 또는 등방상 중에 어느 하나의 상에서 셀로 도입된다. 도입 포트는 UV-중합화제로 충전된다. 상이한 색상을 갖는 복수의 픽셀이 요구되는 경우, 밀봉제는 요구되는 수의 픽셀로서 패턴화될 수 있고, 각각의 색상을 보이는 액정 혼합물은 각각의 포트로부터 동시에 및/또는 차례대로 도입될 수 있다. 적합한 온도에서 상기 시스템은 액정상을 나타내고, 분자의 장축이 마찰 방향과 일치하도록 정렬되는 경향이 있다. 실온 이상의 온도의 네마틱상에서 상기 시스템을 유지하는 것이 정렬을 위해 가장 바람직하다. 상기 시스템이 스멕틱 상만 가지는 것과 같이 배향 조절이 어려운 경우, 시스템을 등방상으로 가열하고 천천히 냉각시키는 방법이 추천된다. 이러한 방법은 액정 정렬을 상당히 개선시킨다. 추가적으로, 본 발명에 따라서 냉각 공정 동안 전기장을 인가하는 것이 바람직한데, 이는 전기장 방향이 분자의 단축과 일치하기 때문이다. 이러한 배열은 액정 정렬을 개선시킨다. 상기 배열의 형태는 또한 전압 인가를 조작하는 동안 양호하게 유지된다. 즉, 이는 분자의 장축이 전기장에 따라 정렬되고 종래의 액정 물질의 경우처럼 발광을 야기하지 않는다는 불편한 현상을 피한다.

본 발명에 따라, 상기 언급한 바람직한 효과는 또한 액정 다이아크릴레이트 같은 중합가능한 액정 단량체 물질을 혼입시키는 시스템에서도 존재한다. 액정 물질을 셀로 도입한 후, 분자는 액정상으로 정렬된다. 상기 공정 또는 냉각 공정 동안, 분자 정렬을 용이하게 하기 위해 전기장을 인가하는 것이 가능하다. 이러한 절차는 액정 정렬을 상당히 개선시킨다. 상기 시스템은 또한 조작 동안 바람직한 배열 형태를 갖는다.

본 발명에 따라서, 하기의 공정이 또한 가능하다. 금속 또는 ITO 전극을 제 2 기판 상에 형성시키고, 정렬층(예: 폴리이미드)을 코팅하고 마찰시킨다. 셀을 임시로 밀봉하여 제조하고, 중합화제를 가진 액정 혼합물(예: 액정 다이아크릴레이트)을 셀로 도입시킨다. 정확하게 제어된 배향을 달성하기 위해 냉각 공정 동안 전기장을 인가한다. UV-방사를 이용하여 배향을 고정한 후, 제 2 기판을 제거하고, 작은 일 함수의 금속을 사용하여 카운터 전극을 형성시킨다. 공기 중에서 매우 활성이 강한 Li 또는 Li-함유 합금이 사용가능하다. 이러한 경우에, 전극 형성 후 상기 셀을 에폭시 수지 또는 비활성 금속으로 덮는다. 상기 방법이 바람직한데, 이는 매우 작은 일 함수의 금속을 사용하여 전자 주입 효율을 상당히 높이고, 이로 인해 높은 발광 효율을 산출하기 때문이다.

각각의 층 물질을 위한 에너지 레벨에 있어서, 홀 주입층으로부터 전자 주입층으로 차례대로 각층의 이온화 전위가 점점 높아지고/거나 각층의 가장 낮은 비-점유 분자 궤도의 에너지가 점점 낮아지는 것이 바람직하다. 이러한 조건 중의 하나가 충족되더라도, 고 효율 전하 주입, 및 고 발광 효율은 유효할 것이다. 발광성 물질이 혼입되는 경우, 하나 이상의 발광성 물질의 이온화 전위는 인접층보다 높고/거나 하나 이상의 발광성 물질의 가장 낮은 미-점유 분자 궤도의 에너지는 인접층의 가장 낮은 미-점유 분자 궤도의 에너지보다 낮다. 두 가지 종류의 인접한 물질이 존재하는 경우, 상기 물질 둘 다를 위해 상기 조건들을 충족시키는 것이 바람직하지만, 하나의 물질만을 위해 충족시키는 것도 또한 유효하다. 이온화 전위 및 가장 낮은 미-점유 분자 궤도의 에너지 둘 다를 위해 상기 조건들을 충족시키는 것이 바람직하지만, 둘 중의 하나만을 위해 충족시키는 것도 또한 유효하다.

본 발명의 바람직한 실시양태

이후, 본 발명을 보다 자세하게 설명할 것이다.

발명의 형태 1

본 발명에 따르는 액정 발광 화합물을 사용한 EL 장치의 개념을 도 1에서 도시한다. 상기 시스템은 음의 유전 이방성을 가진 화합물(101)을 함유하기 때문에, 음의 유전 이방성을 지니며 전기장 인가 시 분자의 장축은 기판과 평행하게 정렬한다. 주입된 전하 전달체가 액정 매질을 통해 상당히 부드럽게 수송되는 배열 형태와 상기 배열 형태는 잘 일치한다. 한편, 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 가진 화합물을 함유하지 않는 경우, 전기장 인가 시 분자의 장축이 기판에 수직으로 정렬된다. 상기 배열 형태에서, 주입된 전하 전달체가 액정 매질을 통해 수송되는 것이 거의 불가능하다.

부호의 설명

101: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

102: 형광 염료

103: 액정 혼합물

104: 제 1 투명 기판

105: 투명 전극

106: 전극

107: 제 2 기판

본 발명에 따라서, 음의 유전 이방성을 가진 화합물로서 원칙적으로 임의의 화합물이 음의 유전 이방성을 가지는 한 적용될 수 있다. 음의 유전 이방성을 가진 액정 화합물의 바람직한 예는 화학식 a 내지 f의 단위 중 하나 이상을 함유한다. 이러한 예는 분자의 장축과 특정 각도를 형성하는 벤젠 고리에 부착된, 높은 음전성을 갖는 기(예: 할로겐, 사이아노기, 트라이플루오로메틸기)를 가진 화합물이다. 두 개의 불소 치환체(화학식 a)를 갖는 화합물이 전기음성도 강도 및 열 또는 광 안정화의 측면에서 특히 바람직하다.

본 발명에 따라, 낮은 이온화 전위를 갖는 액정 EL 물질이 조작 전압의 관점에서 바람직하다. 이온화 전위가 6.1eV보다 낮은 화합물은 현저하게 낮은 조작 전압을 나타내기 때문에 특히 바람직하다. 이러한 화합물로서, 톨레인 유도체가 탁월한 효과를 보이는 것으로 밝혀졌다. 톨레인 유도체 중에서 화학식 II의 화합물이 음의 유전 이방성을 지니며 또한 전위 에너지가 6.1eV보다 낮기 때문에 특히 바람직하다. 화학식 I에서, R 중의 탄소 원자의 수가 한정되지는 않지만, 불필요하게 많은 탄소 원자는 액정에 해롭다. 따라서, R 중의 탄소 원자의 수는 바람직하게 1 내지 7이고, 가장 바람직하게 1 내지 5이다.

본 발명에 따라서, 몇몇 액정 EL 물질은 스스로 발광하지만, 일부는 전자 및 홀 사이의 재조합 비가 작거나 그들의 발광 파장이 UV-대역이기 때문에 발광하지 않는다. 이러한 경우, 염료 물질을 도핑하여 발광 효율성을 가시광선 대역에서 촉진할 수 있다. 형광 염료(102)는 주로 염료 물질로서 사용되고, 이색성 염료가 편광 발광을 위해 사용된다. 사용가능한 염료는 아크리딘 유도체, 예를 들어 3,6-비스-다이메틸아미노아크리딘, 9-아미노아크리딘, 9-(4-다이에틸아미노-1-메틸뷰틸아미노)-3-클로로-7-메톡시아크리딘, 아릴-나프탈렌-설포네이트, 예를 들어 N-메틸-2-아닐리노나프탈렌-6-설포네이트, 2-p-톨루이디닐-나프탈렌-6-설포네이트, 사이아닌 염료, 예를 들어 1,1'-다이헥실-2,2'-옥사카보사이아닌, 3,3'-다이프로필티아-다이카보사이아닌(아이오다이드), 5-[(3-설포프로필-2(3H)-벤즈옥사졸일리덴)-2-뷰테닐리덴]-1,3-다이뷰틸-2-티아바르비투르산, 및 다른 염료, 예컨대 테트라메틸다이아미노다이페닐케토이민 하이드로클로라이드, 1,6-다이페닐-1,3,5-헥사트라이엔, 2',4',5',7'-테트라브로모플루오레신, 2,7-다이아미노-9-페닐펜안트륨-10-에틸브로마이드, 9-(o-카복시페닐)-6-하이드록시-3H-잔텐-3-온, 4-벤조일아미도-4'-아미노스틸벤-2,2'-다이설포네이트, 비스[3-페닐-5-옥소아이속사졸-4-일]펜타메틴옥소놀, 비스[1,3-다이뷰틸바르비투르산(5)]펜타메틴옥소놀, α(9,11,13,15-시스,트랜스,트랜스,시스)옥타데카테트라엔산, β(9,11,13,15-모두-트랜스)옥타데카테트라엔산, 페릴렌(다이벤즈[de,kl]안트라센), N-페닐-1-나프틸아민, 피렌(벤조[def]페난테렌), 2,8-다이메틸-3,7-다이아미노-5-페닐페나지움 클로라이드, 4-페닐스파이로[퓨란-2(3H),1'-퓨탈란]-3,3'-다이온, o-프탈산 다이카복스알데하이드, 1-다이메틸아미노프탈렌-5-설폰일 클로라이드, 플루오레신 아이소티오사이아네이트, 7-클로로-4-나이트로벤조-2-옥사-1,3-다이아졸, N-댄실 아지리딘, N-(1-아닐리노나프틸-4)말레이미드, 7-다이메틸아미노-4-메틸큐마리닐)말레이미드, N-(3-피렌)말레이미드, 큐마린 6, BBOT(2,5-비스-(5-3차-뷰틸-2-벤즈-옥사졸일)티오펜), 루브렌, 나일 레드이다. 사용가능한 염료는 이러한 염료로 제한될 필요성은 없다. 상기 염료 중의 어느 하나가 단일 화합물로서 사용될 수 있거나, 필요 시 몇 개의 염료가 혼합될 수 있다. (8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄, 3(트리스(2-페닐피리딘)이리듐 및 올리고머, 예를 들어 폴리플루오렌 및 폴리알킬티오펜 같은 복합체가 또한 사용가능하다.

본 발명에 따라서, EL 장치는 하기의 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 투명 전극(105)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(104) 상에 형성되고, 상기 기판 상에 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 수백 nm 높이의 기둥 스페이서(도 1에 도시되지 않음)가 차례대로 수 ㎛ 떨어진 채 형성된다. 기둥의 높이는 한정되지 않고, 낮은 조작 전압의 측면에서 50nm 내지 1㎛가 바람직하고, 100nm 내지 300nm가 특히 바람직하다. 기둥을 위한 물질의 질에 관련하여, 절연되는 모든 물질이 사용가능하지만, 감광성 아크릴레이트가 응력 및 가공성 측면에서 바람직하게 사용된다. 기둥 스페이서 대신에 액정 표시 장치를 위한 비드 스페이서가 또한 사용가능하다. 그러나 필요에 따라 유리가 통상적으로 투명 기판으로 사용되고, 플라스틱 또는 얇은 유리로 덮힌 플라스틱이 또한 사용가능하다. 밀봉제(도 1에 도시되지 않음)는 스페이서가 형성된 제 1 투명 기판(104) 상에 도포된다. ITO 이외에, 작은 일 함수의 금속, 예컨대 Li-Al(Li 0.2%) 합금이 카운터 전극(106)으로 형성된 제 2 기판(107)은 제 1 투명 기판(104)으로 정렬되고, 밀봉제는 열 또는 UV 처리에 의해 경화되는 동안, 두 개의 기판 틈을 적절하게 유지하기 위해 압력을 인가한다. 음의 유전 이방성을 가진 화합물을 함유하고 선택적으로 혼입된 염료 물질을 갖는 액정 혼합물(103)을 상기의 제조된 셀로 도입하고, 충전 포트를 UV 중합가능한 수지로 고정시킨다. 전기장 인가 시, 혼입된 염료는 상기 특정 조작 전압에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의한 분자 배향 방향이 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치한다. 액정 분자가 도 2에 개시된 바와 같이 기판과 수직으로 배열되는 경우는 발생하지 않는다.

부호의 설명

202: 형광 염료

203: 액정 혼합물

204: 제 1 투명 기판

205: 투명 전극

206: 전극

207: 제 2 기판

여기에서는 샌드위칭 전극만을 설명한다. 동일한 기판 상에 형성된 평면 스위칭 전극은 설명하지 않는다. 그러나, 본 발명에 따라서, 순 효과는 두 경우 모두 정확하게 동일하다.

본 발명에 따라서, 모든 공정은 원칙적으로 대기압에서 수행할 수 있다. 액정 화합물의 일부가 쉽게 산화되거나 금속 전극이 지나치게 활성적이고 쉽게 부식하는 경우, 상기 셀 형성 공정은 질소 같은 비활성 기체 대기 하에서 수행할 수 있다.

발명의 형태 2

본 발명의 또 다른 형태를 도 3에서 설명한다. 발명의 형태 1 및 2 사이의 차이점은 하나 이상의 기판이 정렬 처리된다는 것이다.

부호의 설명

301: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

302: 형광 염료

303: 액정 혼합물

304: 제 1 투명 기판

305: 투명 전극

306: 전극

307: 제 2 기판

308: 정렬층

309: 정렬층

발명의 형태 1과 동일한 방식으로, 투명 전극(305)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(304) 상에 형성되고, 상기 기판 상에 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수백 nm 높이의 기둥 스페이서(도 3에 도시되지 않음)가 수 ㎛ 떨어진 채 형성된다. 액정의 배향을 제어하기 위해 천을 사용하여 전극 표면을 마찰시킨다. 제 1 투명 기판 상에 폴리이미드 등으로 구성된 정렬층(308)을 코팅시키고, 베이킹 후에 마찰시킬 수 있다. 정렬층(308)을 위해 폴리이미드 이외에 폴리(스타이렌-설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 적용하여 투명 전극(305)로부터의 홀 주입을 용이하게 할 수 있다. ITO 이외에, 작은 일 함수의 금속 전극(306)을 형성하는 제 2 기판(307)의 표면을 마찰시킬 필요는 없다. 그러나 액정 정렬을 더욱 강하게 하기 위해 마찰시킬 수 있다. 폴리이미드 같은 코팅된 정렬층(309)을 마찰하는 것과 같은 기계적인 처리에 기인한 불편함이 전극 박리 또는 표면 긁힘으로서 발생하는 경우에 제 2 기판(307) 상에 액정을 정렬하기 위해 광-정렬 기법이 바람직하게 적용되는데, 이는 금속이 일반적으로 부드럽고 작은 일 함수를 가진 금속이 특히 기계적인 처리에 약하기 때문이다. 광-정렬 기법은 또한 제 1 투명 기판(304)에 적용가능하다.

둘 중의 적어도 어느 하나는 액정 정렬을 위해 처리되는 제 1 투명 기판(304) 및 제 2 기판(307)은 정렬되고 접착제를 사용하여 고정되는데, 상기 접착제는 열 또는 UV 광 중의 어느 하나에 의해 경화된다. 발명의 형태 1과 동일한 방식으로, 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하고 선택적으로 도입된 염료 물질을 갖는 액정 혼합물은 제조된 셀로 도입되고, 충전 포트는 UV 경화 수지로 고정된다. 액정 화합물은 정렬 처리 방향을 따라 정렬된다. 상기 셀은 보다 양호한 정렬을 획득하기 위해 상기 액정 화합물의 등방성 온도로 가열되고 천천히 냉각될 수 있다. 상기 공정은 유동 정렬 같은 문제를 제거한다. 필요 시에는 냉각 공정 동안 전압을 인가하여 추가적으로 액정 정렬을 개선한다. 본 발명에 따라서, 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에 분자의 장축은 기판 표면에 평행하게 정렬되고, 분자의 장축이 전기장(도 2에 도시됨)을 따라 정렬하는 것과 같은 불편은 발생하지 않는다.

전압의 인가 시 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하를 부드럽게 운송하는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 정치되는 불편은 일어나지 않는다. 상기 정렬 처리 때문에, 염료가 이색성 염료인 경우, 이것의 전이 모멘트는 액정 디렉터를 따라 놓임으로써 방출된 빛이 편광된다.

여기서는 샌드위칭 전극만을 설명한다. 동일한 기판 상에 제조된 평면 스위칭 전극은 설명하지 않는다. 그러나, 본 발명에 따라서, 순 효과는 두 경우 모두 정확하게 동일하다. 평면 스위칭 전극의 경우, 시작 액정 정렬이 전기장에 수직인 것이 바람직하고, 발명의 형태 2에 관해 개시되는 정렬 처리가 바람직하다. 두 개의 전극은 상기 평면 스위칭 모드에서 불투명할 수 있고, 상기 금속 전극은 기계적으로 약하기 때문에 광-정렬 기법이 바람직하다.

발명의 형태 3

본 발명의 또 다른 형태가 도 4에서 설명된다. 발명의 형태 1 및 3과의 차이점은 액정 혼합물이 중합가능한 화합물을 포함한다는 것이다. 중합가능한 화합물로서 액정 화합물과 부합성이고, 열 또는 빛 처리에 의해 중합되는 한 모든 화합물이 적합하다. 광-중합가능한 화합물이 공정의 간결성 측면에서 바람직하다. 메소제닉 기를 가진 화합물이 액정 화합물과의 부합성 및 정렬 가능성 측면에서 바람직하다. 분자당 두 개 이상의 작용기를 가진 화합물이 배향의 안정화 측면에서 바람직하다.

부호의 설명

401: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

402: 형광 염료

403: 중합가능한 화합물

404: 제 1 투명 기판

405: 투명 전극

406: 전극

407: 제 2 기판

문헌 [SPIE Vol.1455, p.110]에 개시된 바와 같이 광-중합가능한 화합물의 예는 티올렌 및 머캡탄(상품명: NOA65)의 혼합물, 바이닐 시나메이트 유도체 또는 아크릴레이트 유도체이다. 문헌 [Liquid Crystals, Vol. 18, p.319(1995)]에 개시된 감광성 기를 가진 액정 물질이 또한 바람직한 효과를 준다. 분자량 화합물 뿐만 아니라 작용기를 가진 올리고머가 적용가능하다.

발명의 형태 1과 동일한 방식으로, 투명 전극(405)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(404) 상에 형성되고, 상기 기판 상에 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수백 nm 높이의 기둥 스페이서(도 4에 도시되지 않음)가 수 ㎛ 떨어진 채 형성된다. ITO 이외에, 작은 일 함수의 금속, 예컨대 Li-Al(Li 0.2%) 합금을 사용하여 형성된 제 1 투명 기판(404) 및 제 2 기판(407)을 정렬시키고, 열 또는 UV 광에 의해 경화되는 접착제를 사용하여 고정한다. 상기의 제조된 셀을 음의 유전 이방성을 가진 화합물 및 중합가능한 화합물을 함유하고 선택적으로 혼입된 염료 물질을 갖는 액정 혼합물로 충전시키고, 충전 포트를 UV 경화 수지로 고정한다. 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 보다 양호한 정렬을 획득하기 위해 필요 시, 셀을 액정 화합물의 등방성 온도 이상으로 가열하고 천천히 냉각시킬 수 있다. 중합 반응 또는 가교-결합 반응을 UV 방사를 사용하여 수행한다. 중합 반응 또는 가교-결합 반응을 용이하게 하기 위해 소량의 광 개시제를 액정 혼합물에 첨가할 수 있다. 상기 공정은 포토-마스크가 사용되는지 여부에 따라 액정 배향 안정화 및/또는 픽셀 벽 형성 중의 하나 또는 둘 다일 수 있다. 이는 또한 중합가능한 화합물의 양일 수 있다. 전압의 인가 시, 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에서 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다.

중합 반응 및/또는 가교-결합 반응은 기계적인 강도를 개선시키고, 이는 셀이 구부림에 대하여 저항을 갖게 되는 장점을 제공하며, 상기 사실은 플라스틱 기판에 특히 적합하다.

여기서는, 샌드위칭 전극만이 설명되어 있다. 동일한 기판 상에 제조된 평면 스위칭 전극은 설명되지 않는다. 그러나 본 발명에 따라 순 효과는 두 경우 모두 정확하게 동일하다.

발명의 형태 4

본 발명의 또다른 형태가 도 5에 설명되어 있다. 발명의 형태 3과 4의 차이점은 하나 이상의 기판이 정렬 처리된다는 것이다.

부호의 설명

501: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

502: 형광 염료

503: 중합가능한 화합물

504: 제 1 투명 기판

505: 투명 전극

506: 전극

507: 제 2 기판

508: 정렬층

509: 정렬층

발명의 형태 2와 동일한 방식으로, 투명 전극(505)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(504) 상에 형성되고, 상기 기판 상에 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수백-nm 높이 기둥 스페이서(도 5에 도시되지 않음)가 수 ㎛ 떨어진 채 형성된다. 액정 배향을 제어하기 위해 전극 표면을 천을 사용하여 마찰시킨다. 폴리이미드 등으로 구성된 정렬층(508)을 제 1 투명 기판(504) 상에 코팅시키고 베이킹 후에 마찰시킬 수 있다. 또한 투명 전극(505)으로부터 홀 주입을 용이하게 하기 위해, 정렬층(508)에 폴리이미드 이외에 폴리(스타이렌-설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 적용할 수 있다. ITO 이외에 작은 일 함수의 금속 전극(506)을 탑재시킨 제 2 기판(507)의 표면은 필수적으로 마찰되지는 않지만, 액정 정렬을 보다 강하게 하기 위해 마찰될 수 있다. 특히, 폴리이미드 같은 것으로 코팅된 정렬층(509)을 마찰시키는 것과 같은 기계적인 처리로 인한 불편이 전극 박리 또는 표면 긁힘으로서 발생하는 경우, 금속이 일반적으로 부드럽고 작은 일 함수의 금속은 특히 기계적인 마찰에 약하기 때문에, 액정을 정렬하기 위해 광-정렬 기법이 바람직하게 제 2 기판(507) 상에 적용될 수 있다. 광-정렬 기법은 또한 제 1 투명 기판(504)에 적용가능하다.

둘 중에 적어도 하나가 액정 정렬을 위해 처리된 제 1 투명 기판(504) 및 제 2 기판(507)을 열 또는 UV광에 의해 경화되는 접착제를 사용하여 정렬하고 고정시킨다. 발명의 형태 3과 동일한 방식으로, 음의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 화합물을 함유하고 선택적으로 혼입된 염료 물질을 갖는 액정 혼합물이 제조된 셀로 도입되고, 충전 포트가 UV 경화 수지로 고정된다. 액정 화합물은 정렬 처리 방향으로 정렬된다. 상기 셀을 액정 화합물의 등방성 온도 이상으로 가열시키고, 천천히 냉각시켜 보다 양호한 정렬을 산출할 수 있다. 상기 공정이 유동 정렬 같은 문제점을 제거한다. 필요 시 냉각 공정 동안 전압을 인가하는 것은 액정 정렬을 추가적으로 개선시킨다. 본 발명에 따라서, 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 분자의 장축이 기판 표면에 평행하게 정렬되고, 분자의 장축이 전기장(도 2에 도시됨)을 따라 정렬하는 것과 같은 불편은 발생하지 않는다. 발명의 형태 3과 동일한 방식으로 액정 화합물의 필요한 정렬을 달성한 후, UV 방사를 사용하여 중합 반응 또는 가교-결합 반응을 수행한다. 소량의 광-개시제가 액정 화합물에 첨가되어 중합 또는 가교-결합 반응을 촉진시킬 수 있다. 발명의 형태 3과 같이, 상기 공정은 포토-마스크가 사용되는지 여부에 따라 액정 배향 안정화 및/또는 픽셀 벽 형성 중의 하나 또는 둘 다일 수 있다. 이는 또한 중합가능한 화합물의 양에 의존한다.

전압의 인가 시, 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다. 정렬 처리 때문에, 상기 염료가 이색성 염료인 경우, 염료의 전이 모멘트는 액정 디렉터를 따라 놓이게 되고, 따라서 방출된 빛이 편광된다.

상기 중합 및/또는 가교-결합은 기계적인 강도를 개선시키고 상기 셀이 구부림에 저항하게 하는 장점을 제공하고, 상기 사실은 특히 플라스틱 기판에 적합하다.

발명의 형태 3 및 4와 같이 중합가능한 화합물이 사용되고 액정 화합물의 시작 배향이 고정되는 시스템에서, 중합 및/또는 가교-결합 밀도의 정도가 충분히 높으면, 분자의 장축이 전기장을 따라 정렬되는 불편한 상태의 발생이 예방된다. 그러나, 높은 중합도 및/또는 가교-결합 밀도를 얻기 위해서, 고함량의 중합가능한 중합가능한 화합물이 요구된다. 본 발명에 따라서, 분자의 장축이 전기장을 따라 정렬하는 불편한 상태가 발생하지 않기 때문에, 중합가능한 작용기가 없는 화합물의 함량은 증가될 수 있고, 보다 다양한 화합물이 이용될 수 있다. 또한, 중합도 및/또는 가교-결합 밀도의 제어가 매우 엄격하지 않기 때문에 상기 공정 윈도는 보다 광범위하다. 음의 유전 이방성을 가진 화합물의 함량이 전체 시스템에 음의 유전 이방성을 줄 정도로 충분히 높지 않으면, 분자의 장축은 전기장에 따라 정렬된다. 본 발명에 따라서, 상기 경우조차, 음의 유전 이방성을 가진 화합물 덕분에 분자의 장축을 전기장에 따라 정렬하기 위한 문턱값 전압이 보다 높아지고, 분자의 장축이 전기장을 따라 정렬되는 불편한 상태가 실질적으로 억제된다. 따라서, 본 경우에서 보다 다양한 화합물이 이용될 수 있고 공정 윈도가 보다 넓어진다는 장점이 있다.

여기서는, 샌드위칭 전극만이 설명된다. 동일한 기판 상에 제조된 평면 스위칭 전극은 설명하지 않는다. 그러나 본 발명에 따라서 순 효과는 두 가지 경우에 정확하게 동일하다. 평면 스위칭 전극의 경우, 시작 액정 정렬이 전기장에 수직인 것이 요구되고, 발명의 형태 2에 관해 개시된 정렬 처리가 바람직하다. 두 개의 전극 모두가 평면 스위칭 모드에서 불투명할 수 있고, 금속 전극이 기계적으로 약하기 때문에 광-정렬 기법이 바람직하다.

발명의 형태 5

본 발명의 또 다른 형태가 도 6에서 설명된다. 발명의 형태 3과 5의 차이점은 중합 및/또는 가교-결합 반응 후에 제 2 기판이 제거되고, 전극이 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 형성된다는 것이다.

부호의 설명

601: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

602: 형광 염료

603: 중합가능한 화합물

604: 제 1 투명 기판

605: 투명 전극

606: 전극

607: 제 2 기판

610: 밀봉층

611: 벽

발명의 형태 3과 동일한 방식으로, 투명 전극(605)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(604) 상에 형성되고, 상기 기판 상에 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수백-nm 높이 기둥 스페이서(도 6에 도시되지 않음)가 수 ㎛ 떨어진 채 형성된다. 동시에 벽(611)이 밀봉제 대신이지만 발명의 형태 3에서 밀봉제로서 동일한 패턴으로 형성된다. 필요 시 전극이 탑재된 제 1 투명 기판(604) 및 제 2 기판(607)은 압력 장치를 사용하여 정렬되고 고정된다. 상기 셀은 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 선택적으로 혼입된 염료 물질을 갖는 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 충전된다. 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 상기 셀을 액정 화합물의 등방성 온도 이상으로 가열시키고, 천천히 냉각시켜 필요 시 상기 평면 정렬을 보다 양호하게 할 수 있다. 필요 시 냉각 공정 동안 전압을 인가하는 것은 액정 평면 정렬을 추가적으로 개선시킨다. 본 발명에 따라서, 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 분자의 장축을 기판 표면에 평행하게 정렬시키고, 분자의 장축이 전기장(도 2에 도시됨)을 따라 정렬하는 것과 같은 불편은 발생하지 않는다. 전압의 인가 없이 적합한 정렬이 산출되면, 제 2 기판 상의 전극은 필요하지 않다.

UV 방사를 이용하여 중합 및/또는 가교-결합 반응을 수행한다. 소량의 광-개시제가 액정 화합물에 첨가되어 중합 및/또는 가교-결합 반응을 촉진시킬 수 있다. 발명의 형태 3으로서, 상기 공정은 포토-마스크가 사용되는지 여부에 따라 액정 배향 안정화 및/또는 픽셀 벽 형성 중의 하나 또는 둘 다일 수 있다. 이는 또한 중합가능한 화합물의 양에 따른다. 상기 반응 후, 제 2 기판이 제거된다. 작은 일 함수의 금속이 적합한 마스크를 통해 제 2 전극(606)으로서 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 바람직한 패턴으로 형성된다. 상기 금속이 활성인 경우, 전체 장치가 공기 중에 노출되지 않은 채 제 2 전극(606) 형성 후에 밀봉된다. 이어서, 전극(606) 상에 비활성 물질을 침착시키고, 에폭시 수지로 코팅함으로써 상기 밀봉층(610)이 형성된다.

제 2 기판 표면은 제 2 기판의 손쉬운 제거를 위한 소량의 표면 에너지를 달성하기 위해 불소화된 중합체 또는 결합제로서 개질될 수 있다.

전압의 인가 시, 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다. 상기 중합 및/또는 가교-결합은 기계적인 강도를 개선시키고 상기 셀이 구부림에 저항하게 하는 장점을 제공하고, 이와 같은 사실은 발명의 형태 3과 같이 특히 플라스틱 기판에 적합하다. 발명의 형태 5에서, 카운터 전극은 액정 화합물 상에 형성될 수 있고, 이는 발명의 형태 1 내지 4에 비하여 공기 중에 노출되지 않고 전극을 형성한 후 전체 장치를 밀봉하기가 상대적으로 쉽다. 이는 상당히 작은 일 함수의 금속을 전극으로서 사용할 수 있게 하고, 이와 같은 사실은 높은 전하 주입 효율, 즉, 높은 발광 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다.

발명의 형태 6

본 발명의 또 다른 형태가 도 7에서 설명된다. 발명의 형태 5와 6의 차이점은 하나 이상의 기판을 정렬 처리시킨다는 것이다.

부호의 설명

701: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

702: 형광 염료

703: 중합가능한 화합물

704: 제 1 투명 기판

705: 투명 전극

706: 전극

708: 정렬층

710: 밀봉층

711: 벽

발명의 형태 2와 동일한 방식으로, 투명 전극(705)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(704) 상에 형성되고, 상기 기판 상에 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수백-nm 높이 기둥 스페이서(도 7에 도시되지 않음)가 수 ㎛ 떨어진 채 형성된다. 액정 배향을 제어하기 위해 전극 표면을 천을 사용하여 마찰시킨다. 폴리이미드 등으로 구성된 정렬층(708)을 제 1 투명 기판(704) 상에 코팅시키고 베이킹 후에 마찰시킬 수 있다. 투명 전극(705)로부터 홀 주입을 용이하게 하기 위해 정렬층(708)에 폴리이미드 이외에 폴리(스타이렌-설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 적용할 수 있다. 발명의 형태 5와 동일한 방식으로, 스페이서가 형성되는 경우, 벽(711)이 장치 경계에 형성된다. 상기 벽은 또한 포토-마스크를 이용하여 액정 혼합물 내에 혼입된 중합가능한 화합물의 광-중합을 통해 액정 혼합물을 도입한 후 형성될 수 있다. 전극이 탑재된 제 1 투명 기판(704) 및 제 2 기판은, 필요 시 압력 장치를 사용하여 정렬되고 고정된다. 상기 셀은 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 선택적으로 혼입된 염료 물질을 갖는 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 충전된다. 액정 혼합물은 마찰 방향을 따라 정렬된다. 상기 셀을 필요 시 액정 화합물의 등방성 온도 이상으로 가열시키고, 냉각시켜 보다 양호한 정렬을 산출할 수 있다. 상기 공정은 유동 정렬 같은 문제점을 제거한다. 냉각 공정 동안 전압을 인가하는 것은 액정 평면 정렬을 추가적으로 개선시킨다. 본 발명에 따라서, 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 분자의 장축을 기판 표면에 평행하게 정렬시키고, 분자의 장축이 전기장(도 2에 도시됨)을 따라 정렬하는 것과 같은 불편은 발생하지 않는다. 적절한 정렬이 제 1 기판의 정렬 처리에 의해서만 달성된다면 제 2 기판 상의 전극 또는 정렬층 및 전압 인가 공정은 필요하지 않다. 발명의 형태 3과 동일한 방식으로 액정 화합물의 필요한 정렬을 달성한 후, 중합 반응 또는 가교-결합 반응이 UV 방사를 사용하여 수행된다. 소량의 광-개시제가 액정 화합물에 첨가되어 중합 또는 가교-결합 반응을 촉진시킬 수 있다. 상기 공정은 포토-마스크가 사용되는지 여부에 따라 액정 배향 안정화 및/또는 픽셀 벽 형성 중의 하나 또는 둘 다일 수 있다. 이는 또한 중합가능한 화합물의 양에 따른다. 발명의 형태 5와 동일한 방식으로, 중합 및/또는 가교-결합 반응 후에 제 2 기판을 제거한다. 작은 일 함수의 금속은 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 제 2 전극(706)으로서 적합한 마스크를 통해 바람직한 패턴으로 형성된다. 상기 금속이 활성인 경우, 장치가 공기 중에 노출되지 않은 채 제 2 전극(706) 형성 후 전체 장치가 밀봉된다. 이어서 전극(706) 상에 비활성 물질을 침착시키고/거나 에폭시 수지로 코팅시킨 후 상기 밀봉층(710)이 형성된다.

제 2 기판 표면은 불소화된 정렬층으로 코팅되거나, 위트만(Wittman) 등의 문헌 [Nature, Vol.352, p.414(1991)]에서 양호한 정렬 및 제 2 기판의 손쉬운 제거에 대해 개시한 바와 같이 PTEE로 개질된다.

발명의 형태 5와 같이, 전압의 인가 시 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다. 중합 및/또는 가교-결합은 기계적인 강도를 개선시키고 상기 셀이 구부림에 저항하게 하는 장점을 제공하고, 상기 사실은 발명의 형태 3과 같이 특히 플라스틱 기판에 적합하다. 발명의 형태 6에서 카운터 전극이 액정 화합물 상에 형성될 수 있고, 이는 발명의 형태 1 내지 4에 비해 공기 중에 노출시키지 않은 채 전극을 형성한 후 전체 장치를 밀봉하기가 상대적으로 보다 용이하다. 이는 상당히 작은 일 함수의 금속을 전극으로서 사용할 수 있게 하고, 이와 같은 사실은 높은 전하 주입 효율, 즉, 높은 발광 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다. 발명의 형태 6에서 상기 액정 화합물이 단축으로 정렬되기 때문에 염료가 이색성 염료인 경우 방출된 빛이 편광된다.

발명의 형태 7

본 발명의 또 다른 형태가 도 6에서 설명된다. 발명의 형태 5와 7의 차이점은 중합 및/또는 가교-결합 액정 혼합물을 형성하는 방법에 있다.

발명의 형태 1과 동일한 방식으로, 투명 전극(605)(예컨대, ITO)을 제 1 투명 기판(604) 상에 형성한다. 발명의 형태 5와 같이, 필요 시 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 수백-nm 높이 기둥 스페이서(도 6에 도시되지 않음) 및 벽(611)이 형성될 수 있다. 적합한 유기 용매에 용해된, 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 선택적으로 혼입된 염료 물질을 갖는 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 구성된 전극(605) 상에 필름이 형성된다. 상기 필름은 스핀-코팅, 프린팅, 디핑 또는 블레이드 코팅 기법을 이용하여 용액으로 코팅된다. 기판을 베이킹하고 용매를 증발시킨 후, 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 소량의 세정제를 혼입시키는 것이 평면 정렬을 용이하게 한다. UV 방사를 이용하여 중합 및/또는 가교-결합 반응을 수행한다. 소량의 광-개시제가 액정 화합물에 첨가되어 중합 및/또는 가교-결합 반응을 촉진시킬 수 있다.

세정제로서, 불소화된 세정제(예를 들어, FC-171(상품명, 3M))가 특히 효과적이다. 광-반응성 작용기를 갖는 세정제(예를 들어, FX-13(상품명, 3M))가 또한 바람직하다. 상기 세정제는 0.6 내지 1중량%의 양으로 중합제에 혼입된다.

필름의 두께는 용액의 농도, 스핀-코팅의 스핀 속도, 디핑의 디핑 속도, 및 프린팅 및 블레이드 코팅 기법의 블레이드 및 기판 사이의 틈에 의해 제어될 수 있다. 50nm 내지 1㎛의 필름 두께가 조작 전압을 낮추는 측면에서 바람직하고, 100nm 내지 300nm의 필름 두께가 특히 바람직하다.

발명의 형태 5와 동일한 방법으로, 작은 일 함수의 금속이 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 제 2 전극(606)으로서 적합한 마스크를 통해 바람직한 패턴으로 형성된다. 상기 금속이 활성인 경우, 전체 장치가 공기 중에 노출되지 않은 채 제 2 전극(606) 형성 후에 밀봉된다. 이어서, 전극(606) 상에 비활성 물질을 침착시키고, 에폭시 수지로 코팅함으로써 상기 밀봉층(610)이 형성된다.

전압의 인가 시, 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다. 상기 중합 및/또는 가교-결합은 기계적인 강도를 개선시키고 상기 셀이 구부림에 저항하게 하는 장점을 제공하고, 이와 같은 사실은 발명의 형태 3과 같이 특히 플라스틱 기판에 적합하다. 발명의 형태 7에서, 카운터 전극은 액정 화합물 상에 형성될 수 있고, 이는 발명의 형태 1 내지 4에 비하여 공기 중에 노출되지 않은 채 전극을 형성한 후 전체 장치를 밀봉하기가 상대적으로 쉽다. 이는 상당히 작은 일 함수의 금속을 전극으로서 사용할 수 있게 하고, 이와 같은 사실은 높은 전하 주입 효율, 즉, 높은 발광 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다.

여기서는, 액정 혼합물을 셀로 도입시킨 후 픽셀 벽이 형성되는 공정만이 개시된다. 상기 공정에서 또한 기둥 스페이서의 형성과 동시에 포토-리쏘그래피 기법을 사용하여 제 1 기판 상에 픽셀 벽을 형성하는 것, 및 필요 시 예를 들어 잉크-젯 프린팅 기법을 이용하여 상이한 색상 물질을 함유하는 액정 혼합물로 각각의 픽셀을 충전시키는 것이 가능하다.

발명의 형태 8

본 발명의 또 다른 형태가 도 7에서 설명된다. 발명의 형태 1 및 2 사이의 차이점은 하나 이상의 기판이 정렬 처리된다는 것이다.

발명의 형태 2와 동일한 방식으로, 투명 전극(705)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(704) 상에 형성된다. 발명의 형태 6과 같이, 상기 기판 상에 필요 시 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수 ㎛ 떨어진 채 수백 nm 높이의 기둥 스페이서(도 7에 도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 또한 스페이서가 형성되는 경우 벽(711)이 장치의 경계에 형성될 수 있다. 또한 필요 시 포토-마스크를 이용하여 액정 혼합물에 혼입된 중합가능한 화합물의 광-중합을 통해 액정 혼합물을 도입한 후 상기 벽이 형성될 수 있다. 액정의 배향을 제어하기 위해 천을 사용하여 전극 표면을 마찰시킨다. 액정 화합물의 보다 나은 정렬을 달성하기 위해, 폴리이미드 등으로 구성된 정렬층(708)을 제 1 투명 기판 상에 코팅하고 베이킹 후에 마찰시킬 수 있다. 투명 전극(705)로부터 홀 주입을 용이하게 하기 위해 정렬층(708)에 폴리이미드 이외에 폴리(스타이렌-설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 적용할 수 있다. 보다 양호한 정렬을 산출하기 위해 위트만(Wittman) 등의 문헌 [Nature, Vol.352, p.414(1991)]에 개시된 바와 같이 불소화된 중합체 또는 PTEE로 구성된 정렬층(708)이 사용될 수 있다.

발명의 형태 7과 동일한 방식으로, 적합한 유기 용매에 용해된 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 선택적으로 혼입된 염료 물질을 갖는 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 구성된 정렬 처리된 제 1 기판 상에 필름이 형성된다. 상기 필름은 스핀-코팅, 프린팅, 디핑 또는 블레이드 코팅 기법을 이용하여 용액으로부터 코팅된다. 기판을 베이킹하고 용매를 증발시킨 후, 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 여기에서, 소량의 세정제를 혼입시키는 것이 평면 정렬을 용이하게 한다. UV 방사를 이용하여 중합 및/또는 가교-결합 반응을 수행한다. 소량의 광-개시제가 액정 화합물에 첨가되어 중합 및/또는 가교-결합 반응을 촉진시킬 수 있다. 발명의 형태 6과 같이, 상기 공정은 포토-마스크가 사용되는지 여부에 따른 액정 배향 안정화 및/또는 픽셀 벽 형성 중의 하나 또는 둘 다일 수 있다. 이는 또한 중합가능한 화합물의 양에 따른다. 제 1 기판이 정렬 처리되기 때문에, 액정 화합물은 정렬 처리 방향을 따라 배열된다. 상기 정렬은 중합 및/또는 가교-결합 방향에 의해 고정된다.

발명의 형태 7과 동일한 방식으로, 작은 일 함수의 금속이 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 제 2 전극(706)으로서 적합한 마스크를 통해 바람직한 패턴으로 형성된다. 상기 금속이 활성인 경우, 전체 장치가 공기 중에 노출되지 않은 채 제 2 전극(706) 형성 후에 밀봉된다. 이어서, 전극(706) 상에 비활성 물질을 침착시키고, 에폭시 수지로 코팅함으로써 상기 밀봉층(710)이 형성된다.

발명의 형태 7과 유사한 방식으로 전압의 인가 시, 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다. 액정 화합물의 배향이 중합 및/또는 가교-결합 반응을 통해 고정되기 때문에, 초고전압이 인가되는 경우에 드물게 관측되는 이온 수송이 억제된다. 상기 중합 및/또는 가교-결합은 기계적인 강도를 개선시키고 상기 셀이 구부림에 저항하게 하는 장점을 제공하고, 이와 같은 사실은 발명의 형태 3과 같이 특히 플라스틱 기판에 적합하다. 발명의 형태 8에서, 카운터 전극은 액정 화합물 상에 형성될 수 있고, 이는 발명의 형태 1 내지 4에 비하여 공기 중에 노출되지 않은 채 전극을 형성한 후 전체 장치를 밀봉하기가 상대적으로 쉽다. 이는 상당히 작은 일 함수의 금속을 전극으로서 사용할 수 있게 하고, 이와 같은 사실은 높은 전하 주입 효율, 즉 높은 발광 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다. 발명의 형태 8에서, 혼입된 염료가 이색성인 경우 액정 화합물은 단축으로 정렬되기 때문에, 방출된 빛이 편광된다.

발명의 형태 7과 같이, 또한 기둥 스페이서의 형성과 동시에 포토-리쏘그래피 기법을 사용한 픽셀 벽을 제 1 기판에 형성하는 것, 및 필요 시 예를 들어 잉크-젯 프린팅 기법을 이용하여 상이한 색상 물질을 함유하는 액정 혼합물로 각각의 픽셀을 충전시키는 것이 가능하다.

발명의 형태 9

본 발명의 또 다른 형태가 도 8에 설명된다. 발명의 형태 7과 9의 차이점은 액정 화합물층이 홀 수송층 및 전자 수송층의 두 개의 층으로 나눈다는 것이다.

부호의 설명

801: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

802: 형광 염료 또는 홀 수송 촉진 화합물

803: 중합가능한 화합물

804: 제 1 투명 기판

805: 투명 전극

806: 전극

810: 밀봉층

811: 벽

812: 제 2 형광 염료 또는 전자 수송 촉진 화합물

발명의 형태 7과 동일한 방식으로, 투명 전극(805)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(804) 상에 형성된다. 발명의 형태 6과 같이 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수 ㎛ 떨어진 채 수백-nm 높이 기둥 스페이서(도 8에 도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 또한 스페이서가 형성되는 경우 벽(811)이 장치의 경계에 형성될 수 있다. 또한 필요 시 포토-마스크를 이용하여 액정 혼합물에 혼입된 중합가능한 화합물의 광-중합을 통해 액정 혼합물을 도입한 후 상기 벽을 형성할 수 있다. 적합한 유기 용매에 용해된, 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 선택적으로 홀 수송을 촉진하는 물질이 혼합된 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 구성된 전극(805) 상에 필름이 형성되는데, 상기 물질은 예를 들어 화학식 III(A), III(B) 및 III(C)로 나타내는 아민 유도체이다:

상기 필름은 스핀-코팅, 프린팅, 디핑 또는 블레이드 코팅 기법을 이용하여 용액으로 코팅된다. 기판을 베이킹하고 용매를 증발시킨 후, 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 여기에서 소량의 세정제를 혼입시키는 것은 평면 정렬을 촉진시킨다. UV 방사를 이용하여 중합 및/또는 가교-결합 반응을 수행한다. 중합 및/또는 가교-결합 반응을 촉진시키기 위해 소량의 광-개시제를 액정 혼합물에 첨가시킬 수 있다. 상기 공정은 주로 액정 배향 안정화일 수 있지만, 또한 픽셀 벽 형성일 수도 있다. 10nm 내지 1㎛의 필름 두께가 조작 전압을 낮추는 측면에서 바람직하고, 20nm 내지 300nm의 필름 두께가 특히 바람직하다.

적합한 유기 용매에 용해된, 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 선택적으로 전자 수송을 촉진하는 물질이 혼입된 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 구성되는 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 또 다른 필름이 형성되는데, 상기 물질은, 예를 들어 화학식 III(D), III(E) 및 III(F)로 나타내는 트라이아졸 유도체이다:

상기 필름은 스핀-코팅, 프린팅, 디핑 또는 블레이드 코팅 기법을 이용하여 용액으로 코팅된다. 기판을 베이킹하고 용매를 증발시킨 후, 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 여기에서, 소량의 세정제를 혼입시키는 것은 평면 정렬을 촉진시킨다. UV 방사를 이용하여 중합 및/또는 가교-결합 반응을 수행한다. 중합 및/또는 가교-결합 반응을 촉진시키기 위해 소량의 광-개시제가 액정 혼합물에 첨가될 수 있다. 상기 공정은 주로 액정 배향 안정화일 수 있지만, 픽셀 벽 형성일 수도 있다. 10nm 내지 1㎛의 필름 두께가 조작 전압을 낮추는 측면에서 바람직하고, 20nm 내지 300nm의 필름 두께가 특히 바람직하다. 전자 수송을 촉진시키는 물질은 종종 형광이다. 바람직한 파장 대역을 갖는 형광 염료는 필요 시 어느 한 층 또는 두 층 모두에 혼입될 수 있다. 액정 화합물이 스스로 홀 및 전자의 수송을 촉진시키는 경우, 제 2 층은 필요하지 않으며, 염료를 혼입시키는 것으로 충분하다.

제 2 층으로서, 무정형 증발된 10nm 내지 1㎛-두께 필름의 전자 수송을 촉진시키는 물질을 필요 시 사용할 수 있다. 발명의 형태 5와 동일한 방식으로, 작은 일 함수의 금속이 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 전자 주입 전극으로서 적합한 마스크를 통해 바람직한 패턴으로 형성된다. 상기 금속이 활성인 경우, 전체 장치가 공기 중에 노출되지 않은 채 제 2 전극(806) 형성 후에 밀봉된다. 이어서, 전극(806) 상에 비활성 물질을 침착시키고, 에폭시 수지로 코팅함으로써 상기 밀봉층(810)이 형성된다.

전압의 인가 시, 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다. 상기 중합 및/또는 가교-결합은 기계적인 강도를 개선시키고 상기 셀이 구부림에 저항하게 하는 장점을 제공하고, 이와 같은 사실은 발명의 형태 3과 같이 특히 플라스틱 기판에 적합하다. 발명의 형태 9에서, 카운터 전극은 액정 화합물 상에 형성될 수 있고, 이는 발명의 형태 1 내지 4에 비하여 공기 중에 노출되지 않은 채 전극을 형성한 후 전체 장치를 밀봉하기가 상대적으로 쉽다. 이는 상당히 작은 일 함수의 금속을 전극으로서 사용할 수 있게 하고, 이와 같은 사실은 높은 전하 주입 효율, 즉 높은 발광 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다. 발명의 형태 9에서, 홀 수송을 위한 층 및 전자 수송을 위한 층은 분리되기 때문에, 물질의 바람직한 조합이 고안될 수 있고, 상기 사실은 높은 전하 수송 효율, 즉 높은 발광 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다.

발명의 형태 10

본 발명의 또 다른 형태가 도 9에서 설명된다. 발명의 형태 9 및 10의 차이점은 하나 이상의 기판을 정렬 처리시킨다는 것이다.

부호의 설명

901: 음의 유전 이방성을 가진 화합물

902: 형광 염료 또는 홀 수송 촉진 화합물

903: 중합가능한 화합물

904: 제 1 투명 기판

905: 투명 전극

906: 전극

908: 정렬층

910: 밀봉층

911: 벽

912: 제 2 형광 염료 또는 전자 수송 촉진 화합물

필요 시 발명의 형태 2와 동일한 방식으로, 투명 전극(905)(예컨대, ITO)이 제 1 투명 기판(904) 상에 형성된다. 발명의 형태 6과 같이 광-리쏘그래피 기법을 이용하여 차례대로 수 ㎛ 떨어진 채 수백-nm 높이 기둥 스페이서(도 9에 도시되지 않음)가 형성된다. 또한, 스페이서가 형성되는 경우 벽(911)이 장치 경계에 형성될 수 있다. 상기 벽은 또한 필요 시 포토-마스크를 이용하여 액정 혼합물 내에 혼입된 중합가능한 화합물의 광-중합을 통해 액정 혼합물을 도입한 후 형성될 수 있다. 액정의 배향을 제어하기 위해 천을 사용하여 전극 표면을 마찰시킨다. 액정 화합물의 보다 나은 정렬을 달성하기 위해 폴리이미드 등으로 구성된 정렬층(908)을 제 1 투명 기판(904) 상에 코팅하고, 베이킹 후에 마찰시킬 수 있다. 투명 전극(905)로부터 홀 주입을 용이하게 하기 위해 정렬층(908)에 폴리이미드 이외에 폴리(스타이렌-설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 적용할 수 있다. 위트만(Wittman) 등의 문헌 [Nature, Vol.352, p.414(1991)]에 개시된 바와 같이 불소화된 중합체 또는 PTEE가 정렬층(908)으로서 사용될 수 있다. 마찰된 불소화된 중합체 또는 PTEE 필름 상에 폴리(스타이렌-설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 또한 정렬층(908)으로서 사용할 수 있다.

발명의 형태 9와 동일한 방식으로, 적합한 유기 용매에 용해된 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 선택적으로 홀 수송을 용이하게 하기 위한 물질이 혼입된 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 구성된 필름을 용액으로부터 형성시킨다.

상기 필름은 스핀-코팅, 프린팅, 디핑 또는 블레이드 코팅 기법을 이용하여 용액으로 코팅된다. 기판을 베이킹하고 용매를 증발시킨 후, 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 여기에서, 소량의 세정제를 혼입하는 것은 평면 정렬을 용이하게 한다. UV 방사를 이용하여 중합 및/또는 가교-결합 반응을 수행한다. 소량의 광-개시제가 액정 혼합물에 첨가되어 중합 및/또는 가교-결합 반응을 촉진시킬 수 있다. 상기 공정은 주로 액정 배향 안정화일 수 있지만, 픽셀 벽 형성일 수도 있다. 10nm 내지 1㎛의 필름 두께가 조작 전압을 낮추는 측면에서 바람직하고, 20nm 내지 300nm의 필름 두께가 특히 바람직하다. 제 1 기판은 정렬 처리되기 때문에, 액정 화합물은 정렬 방향을 따라 정렬되고, 배향은 중합 및/또는 가교-결합 반응에 의해 고정된다. 편광된 UV 광은 중합 및/또는 가교-결합 반응 동안 액정 정렬을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 편광된 UV 광은 선택적으로 전이 모멘트가 편광 방향을 따라 놓이는 분자만을 활성화시킨다. 결과적으로, 액정 화합물의 디렉터는 감광성 기의 특성에 따라 편광 방향에 평행으로 또는 수직으로 정렬된다. 편광된 UV 방사가 액정 화합물을 정렬하기에 충분한 경우, 제 1 기판 정렬 처리가 생략될 수 있다.

적합한 유기 용매에 용해된, 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물 및 홀 수송을 용이하게 하기 위한 물질이 선택적으로 혼입된 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물로 구성되는 또 다른 필름이 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 화합물 상에 형성된다. 스핀-코팅, 프린팅, 디핑 또는 블레이드 코팅 기법을 이용하여 용액으로 상기 필름을 코팅한다. 기판을 베이킹하고 용매를 증발시킨 후, 액정 화합물은 평면 정렬을 취한다. 상기 기저층이 정렬되기 때문에, 코팅된 액정 화합물도 역시 정렬된다. UV 방사를 이용하여 중합 및/또는 가교-결합 반응을 수행한다. 액정 화합물의 배향은 고정된다. 액정 화합물의 제 1 층으로써, 중합 및/또는 가교-결합 반응 동안 액정 정렬을 용이하게 하기 위해 편광된 UV 광을 사용할 수 있다. 상기 공정은 주로 액정 배향 안정화일 수 있지만, 픽셀 벽 형성일 수도 있다. 10nm 내지 1㎛의 필름 두께가 조작 전압을 낮추는 측면에서 바람직하고, 20nm 내지 300nm의 필름 두께가 특히 바람직하다. 전자 수송을 촉진시키는 물질은 종종 형광이다. 필요 시 바람직한 파장 대역의 형광 염료는 하나의 층에 혼입되거나 두 개의 층 모두에 혼입될 수 있다. 액정 화합물이 스스로 홀 및 전자 수송을 촉진시키는 경우, 제 2 층은 필요하지 않으며, 단지 염료를 혼입하는 것으로 충분하다.

두 개의 층을 이룬 중합된 및/또는 가교-결합된 액정 필름 상에, 발명의 형태 5와 동일한 방식으로, 작은 일 함수의 금속이 전자 주입 전극으로서 적합한 마스크를 통해 바람직한 패턴으로 형성된다. 상기 금속이 활성인 경우, 전체 장치는 공기 중에 노출되지 않은 채 제 2 전극(906)의 형성 후에 밀봉된다. 전극(906) 상에 비활성 물질을 침착시키고/거나 에폭시 수지로 코팅함으로써 밀봉층(910)이 형성된다.

전압의 인가 시, 혼입된 염료는 특정 조작 전압 이상에서 발광하기 시작한다. 상기 시스템이 음의 유전 이방성을 지니기 때문에, 전기장에 의해 조절되는 분자 정렬은 주입된 전하가 부드럽게 수송되는 분자 배향과 잘 일치하고, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 분자가 기판에 수직으로 위치하는 불편이 발생하지 않는다. 상기 중합 및/또는 가교-결합은 기계적인 강도를 개선시키고 상기 셀이 구부림에 저항하게 하는 장점을 제공하고, 이와 같은 사실은 발명의 형태 3과 같이 특히 플라스틱 기판에 적합하다. 발명의 형태 10에서, 카운터 전극은 액정 화합물 상에 형성될 수 있고, 이는 발명의 형태 1 내지 4에 비하여 공기 중에 노출되지 않은 채 전극을 형성한 후 전체 장치를 밀봉하기가 상대적으로 쉽다. 이는 상당히 작은 일 함수의 금속을 전극으로서 사용할 수 있게 하고, 이와 같은 사실은 높은 전하 주입 효율, 즉 높은 발광 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다. 발명의 형태 10에서, 홀 수송을 위한 층 및 전자 수송을 위한 층은 분리되기 때문에, 이들 물질의 바람직한 조합이 고안될 수 있고, 상기 사실은 높은 전하 수송 효율, 즉 높은 빛 방출 효율을 갖는 장치가 쉽게 제조된다는 장점을 도출시킨다.

본 발명의 형태에서, 본 발명에 따라 두 개의 층이 중합되고/거나 가교-결합되는 방법이 설명되지만, 상기 방법이 본 실시양태를 제한하지 않는다. 또한 예를 들어, 제 1 층은 중합되고/거나 가교-결합된 필름이고, 중합 및/또는 가교-결합 반응 및/또는 증발되지 않고 제 2 층이 액정 화합물로 형성될 수 있는 방식으로 셀이 제조되는 실시양태처럼 상기 언급한 방법의 조합이 효과적이다.

본 발명의 형태에서, 본 발명에 따라서 예로서 두 개의 층만이 설명되었지만, 층의 개수는 상기 실시양태로 제한되지 않는다. 중합 및/또는 가교-결합 반응 후 동일한 공정을 반복함으로써 임의의 바람직한 개수의 층을 제조할 수 있다. 최적 특성을 달성하기 위해 각각의 층에 혼입된 화합물의 양 및 종류는 조정될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에서 자세하게 설명된다.

실시예 1

포토-리쏘그리피 기법을 이용하여 유리 기판 상에 2mm 폭의 ITO의 스트라이프(stripe) 전극을 형성시켰다. 직경 1.6㎛의 비드 스페이서를 도포하고, 접착제를 도포하였다. 두 개의 전극이 마주하고 서로 정사각형으로서 겹치게 교차되도록 두 개의 기판을 정렬시켰다. 상기 기판을 압착시키고 2시간 동안 150℃에서 베이킹하였다.

음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물로서 하기의 혼합물이 사용되었다:

액정 혼합물의 유전 이방성 Δε는 -6.7이었다.

큐마린 6 0.3중량%와의 혼합물을 제조된 셀에 도입시켰다. D.C. 50V를 전극에 인가하였을 때, 큐마린 6로부터 그린(green) 발광이 관측되었다.

편광 현미경을 이용하여 액정 화합물의 배향을 확인하고, 쉬릴렌 텍스쳐(Shrielen texture)가 관측되었다. 분자의 장축이 기판에 평행하게 배열되는 것을 알아냈다.

상기 셀이 대칭적인 구조물을 갖기 때문에 D.C. 전압 이외에, A.C. 전압이 셀에 적용가능하다. 40V의 A.C.(10 내지 100Hz)를 동일한 셀에 인가 시, 큐마린 6로부터 그린 발광이 관측되었다. 또한 이 경우에도, 분자의 장축이 기판에 평행하게 배열되는 것을 알아냈다.

비교예 1

유전 이방성이 양인 사이아노-바이페닐 액정 화합물(상품명: E7, 메르크(Merck))을 큐마린 6 0.3중량%와 함께 실시예 1에 제조된 셀에 도입하였다. 150V 이하의 D.C.가 전극에 인가되었지만, 발광은 관측되지 않았다. 150V 보다 높은 전압을 인가하는 것은 전기적인 붕괴를 야기한다.

편광 현미경을 이용하여 액정 화합물의 배향을 확인하였다. 전압을 인가하지 않은 경우, 쉬릴렌 텍스쳐가 관측되었고, 상기 사실은 분자의 장축이 기판에 평행하게 배열된다는 것을 의미한다. 15V 보다 높은 D.C. 전압을 인가하는 경우, 블랙 상태가 관측되고, 상기 셀을 회전시키는 경우, 변화가 발생하지 않았다. 상기 사실은 분자의 장축은 기판에 수직으로 위치함을 의미한다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 방식으로, ITO의 스트라이프 전극을 유리 기판 상에 형성시켰다. 폴리이미드 정렬층(상품명 AL-3046, JSR 코포레이션)을 기판 상에 스핀-코팅시키고, 상기 기판을 1시간 동안 200℃에서 베이킹하고 마찰시켰다. 실시예 1에서와 같이 비드 스페이서를 도포한 후 셀을 형성시켰다. 두 개의 전극이 마주하고 서로 정사각형으로서 겹치게 교차되도록 두 개의 기판을 정렬시켰다. 실시예 1과 동일한 방식으로, 실시예 1에 개시된 혼합물을 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물로서 사용하고, 상기 혼합물을 큐마린6 0.3중량%와 함께 제조된 셀에 혼입시켰다. 50V의 D.C.를 전극에 인가 시, 큐마린 6로부터 그린 발광이 관측되었다. 발광의 편광을 편광기를 이용하여 확인하였고, 상기 빛이 편광됨을 알아냈다.

편광 현미경을 이용하여 액정 화합물의 배향을 확인하였다. 분자의 장축이 기판에 평행하도록 배열되고 액정 화합물의 디렉터가 방출된 빛의 편광 방향과 일치하는 마찰 방향에 따라 정렬되는 것을 알아냈다.

셀 구조물이 대칭이기 때문에, 편광과 상관없이 ±50V의 AC 전압이 인가되는 경우 그린 발광이 관측되었다.

실시예 3

실시예 2와 동일한 방식으로, 셀을 제조하였다. 음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물로서 하기의 혼합물을 사용하였다:

큐마린 6 0.3중량%와 함께 상기 혼합물을 상기 셀로 도입시켰다. 20V의 D.C.를 전극에 인가 시, 큐마린 6로부터 그린 발광이 관측되었다. 조작 전압이 실시예 1에 비해 상당히 낮아진 것을 알아냈다. 편광기를 이용하여 방출된 빛의 편광을 확인하고, 상기 빛이 마찰 방향을 따라 편광되었음을 밝혀냈다.

라이켄-케이키(Riken-keike) AC-2 광-전자 분광기를 이용하여 액정 혼합물의 이온화 전위를 측정하여 6.03eV임을 밝혀냈다. 비교하기 위해 실시예 1의 혼합물의 이온화 전위의 측정을 시도하였다. 그러나, AC-2의 측정가능한 한계인 6.1eV보다 높기 때문에 측정할 수 없었다.

편광 현미경을 이용하여 액정 화합물의 배향을 확인하였다. 분자의 장축이 기판에 평행하게 배열되고, 액정 화합물의 디렉터가 마찰 방향을 따라 정렬되었다.

실시예 4

실시예 1과 동일한 방식으로, ITO의 스트라이프 전극을 유리 기판, 즉 제 1 기판 상에 형성시켰다. 양의 포토레지스트(상품명: TFR H, 도쿄 오카-쿄교 코포레이션, 리미티드(Tokyo Ohka-kogyo Co. Ltd.))를 사용하여, 10㎛ ×10㎛ 정사각형 형태이고 서로 20㎛ 떨어진 상기 포토레지스트의 보다 얇은 300㎚ 높이의 기둥 스페이서를 형성시키고, 노보락 수지를 경화시키기 위한 유동 질소 조건 하에서 2시간 동안 200℃에서 상기 기판을 베이킹하였다. 알드리치(Aldrich)에서 입수한 폴리(스타이렌설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 상기 기판 상에 스핀-코팅시키고, 유동 질소 조건 하에서 1시간 동안 100℃에서 상기 기판을 베이킹하고 마찰시켰다. 제 2 기판으로서, Li-Al(Li 0.2%) 합금을 유리 기판 상에서 증발시키고, 포토-리쏘그리피 기법을 이용하여 2㎜ 폭의 스트라이프 전극을 형성하였다. 제 2 기판을 정렬층 없이 마찰시켰다. 두 개의 전극이 마주보고 서로 정사각형으로서 겹치게 교차되도록 제 1 기판 및 제 2 기판을 정렬시켰고, 마찰 방향은 수직이었다. 두 개의 기판을 UV 경화제로 고정시켰다.

음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물로서 실시예 3의 혼합물을 사용하였다. 메소젠 잔기를 갖는 다이아크릴레이트로서 하기의 구조식을 갖는 비스{4-6-(1-옥소-2-프로펜일)옥시헥실옥시벤조산}-2-메틸-1,4'-페닐렌 에스터를 3중량%의 양으로 혼입시키고, 큐마린 6을 0.3중량%의 양으로 혼입시켰다:

전체 혼합물을 셀에 도입시켰다. 상기 셀을 90℃로 가열하고, 천천히 냉각시켰다. 냉각 기간 동안 5V의 A.C. 전압을 인가하였다. 균일한 배향을 갖게 한 후, UV 방사로 상기 다이아크릴레이트를 중합하고/거나 가교-결합시켰다. 10V의 D.C. 전압(ITO:애노드, Li-Al(Li 0.2%) 합금:캐소드) 인가 시, 큐마린 6으로부터 그린 발광이 관측되었다. 편광기를 이용하여 방출된 빛의 편광을 확인하고, 상기 빛이 마찰 방향을 따라 편광됨을 알아냈다.

편광 현미경을 이용하여 액정 화합물의 배향을 확인하였다. 분자의 장축이 기판에 평행하게 배열되고 액정 화합물의 디렉터가 마찰 방향을 따라 정렬된다는 것을 알아냈다.

실시예 5

다음의 세 가지 점을 제외하고 실시예 4와 동일한 방식으로 셀을 제조하였다: 즉, 제 2 기판 상에 Li-Al(Li 0.2%) 합금 전극이 존재하지 않고, 밀봉제를 첨가하지 않으며, 냉각 공정 동안 A.C. 전압을 인가하지 않았다.

음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 화합물을 함유하는 액정 혼합물로서, 실시예 1의 혼합물을 사용하였다. 메소젠 잔기를 갖는 실시예 4의 다이아크릴레이트를 30중량%의 양으로 혼입시키고, 큐마린 6을 0.3중량%의 양으로 혼입시켰다. 전체 혼합물을 셀에 도입시켰다. 압력 장치를 이용하여 기판을 고정시키고, UV 방사에 의해 다이아크릴레이트를 중합하고/거나 가교-결합시켰다. 제 2 기판을 제거하고, Li-Al(Li 0.2%) 합금을 증발시켜 적합한 마스크를 통해 바람직한 패턴을 수득하였다. 증발 후, 상기 샘플을 공기 중에 노출시키지 않은 채, SiO를 증발시켰다. 유동 질소 조건 하에서 UV 경화성 수지 및 유리 기판으로 상기 샘플을 밀봉시켰다.

15V의 D.C. 전압(ITO:애노드, Li-Al(Li 0.2%) 합금:캐소드) 인가 시, 큐마린 6으로부터 그린 발광이 관측되었다. 편광기를 이용하여 방출된 빛의 편광을 확인하고, 상기 빛이 마찰 방향을 따라 편광되었음을 확인하였다.

실시예 6

실시예 1과 동일한 방식으로, 제 1 유리 기판 상에 ITO 전극을 형성시켰다. 알드리치에서 입수한 폴리(스타이렌설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 기판 상에 스핀-코팅시키고, 상기 기판을 유동 질소 조건 하에서 1시간 동안 100℃에서 베이킹하고, 마찰시켰다.

실시예 1의 혼합물, 메소젠 잔기를 갖는 실시예 4의 다이아크릴레이트 30중량%, 세정제(상품명 FX-13, 3M) 0.3중량% 및 트라이페닐다이아민(화학식 III(b)) 3중량%를 혼합시키고, 프로필렌-글라이콜-모노메틸-에터-아세테이트(PGMEA) 중에 용해시켜 5중량%의 용액을 제조하였다. 제 1 기판 상에 상기 용액으로부터 혼합물을 스핀-코팅시키고, 기판을 1시간 동안 80℃에서 베이킹하였다. 편광 현미경을 이용하여 액정 화합물의 배향을 확인하여, 액정 화합물이 마찰 방향으로 정렬된다는 것을 알아냈다. 유동 질소 조건 하에서 UV 방사로 다이아크릴레이트 단량체를 중합시키고/거나 가교-결합시켰다. 상기 필름의 두께는 400㎚이었다.

제 2 층으로서, (8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄(알드리치로부터 입수함)을 필름 두께가 60㎚가 되도록 증발시켰다.

실시예 5와 동일한 방식으로, Li-Al을 캐소드 전극으로서 증발시키고, 샘플을 공기 중에 노출시키지 않은 채 SiO를 증발시켰다. 유동 질소 조건 하에서 UV 경화성 수지 및 유리 기판으로 상기 샘플을 밀봉시켰다.

18V의 D.C. 전압(ITO: 애노드, Li-Al(Li 0.2%) 합금: 캐소드)의 인가 시, (8-하이드록시퀴놀린)알루미늄으로부터 그린 발광이 관측되었다.

실시예 7

실시예 6과 동일한 방식으로, 제 1 유리 기판 상에 ITO 전극을 형성시켰다. 알드리치에서 입수한 폴리(스타이렌설포네이트) 및 폴리(2,3-다이하이드로티에노[3,4-b]-1,4-다이옥신)(PEDOT)의 혼합물을 기판 상에 스핀-코팅시키고, 상기 기판을 유동 질소 조건 하에서 1시간 동안 100℃에서 베이킹하고, 마찰시켰다.

실시예 6과 동일한 방식으로, 실시예 1의 혼합물, 메소젠 잔기를 갖고, 하기 구조를 갖는 다이아크릴레이트 30중량%, 세정제(상품명 FX-13, 3M) 0.3중량% 및 큐마린 6 0.3중량%를 혼합시키고, 클로로포름(CHCl₃) 중에 용해시켜 5중량%의 용액을 제조하였다.

제 1 기판 상에 혼합물을 스핀-코팅시키고, 기판을 1시간 동안 80℃에서 베이킹하였다. 상기 기판을 120℃ 이하로 가열시키고, 천천히 냉각시켰다. 편광 현미경을 이용하여 액정 화합물의 배향을 확인하여, 액정 화합물이 마찰 방향으로 정렬된다는 것을 알아냈다. 유동 질소 조건 하에서 UV 방사로 다이아크릴레이트 단량체를 중합시키고/거나 가교-결합시켰다. 상기 필름의 두께는 300㎚이었다.

실시예 5와 동일한 방식으로, Li-Al(Li 0.2%) 합금을 캐소드 전극으로서 증발시키고, 샘플을 공기 중에 노출시키지 않은 채 SiO를 증발시켰다. 유동 질소 조건 하에서 UV 경화성 수지 및 유리 기판으로 상기 샘플을 밀봉시켰다.

17V의 D.C. 전압(ITO: 애노드, Li-Al(Li 0.2%) 합금: 캐소드)의 인가 시, 큐마린 6로부터 그린 발광이 관측되었다.

실시예 8

실시예 7과 동일한 방식으로, 편광된 및/또는 가교-결합된 액정 샘플 셀을 제조하였다. 메소젠 잔기를 가진 실시예 7의 다이아크릴레이트를 하기의 구조식을 갖는 다이아크릴레이트로 대체한 것이 유일한 차이점이다:

16V의 D.C. 전압(ITO: 애노드, Li-Al(Li 0.2%) 합금: 캐소드)의 인가 시, 그린 발광이 관측되었다.

Claims

음의 유전 이방성을 가진 하나 이상의 액정 화합물을 함유하는 액정 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질.
제 1 항에 있어서,

음의 유전 이방성을 가진 액정 화합물이, 전체 전자-발광 물질이 0 이하의 유전 이방성을 나타내기에 충분한 양으로 전자-발광 물질 내에 존재하는 전자-발광 물질.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

음의 유전 이방성을 가진 액정 화합물이 하기의 화학식 a 내지 f중 하나 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질:

화학식 a

화학식 b

화학식 c

화학식 d

화학식 e

화학식 f

상기 식에서,

Hal은 불소, 염소, 브롬이다.
제 3 항에 있어서,

음의 유전 이방성을 가진 액정 화합물이 하나 이상의 화학식 a 단위를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

이온화 전위가 6.1eV보다 낮은 하나 이상의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질.
제 5 항에 있어서,

이온화 전위가 6.1eV보다 낮은 하나 이상의 화합물이 톨레인 유도체인 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질.
제 6 항에 있어서,

상기 톨레인 유도체가 하기의 구조식의 화합물인 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질:

상기 식에서,

n은 1 내지 5의 정수이고,

R은 탄소 수가 1 내지 7인 알킬기 또는 알킬기의 탄소 수가 1 내지 7인 알킬사이클로헥실기이다.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

액정 혼합물이 실온 이상에서 네마틱 상을 나타내는 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 형광 염료를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질.
제 9 항에 있어서,

상기 형광 염료가 이색성 염료인 것을 특징으로 하는 전자-발광 물질.
내부 표면 상에 투명 전극을 갖는 제 1 투명 기판 및 내부 표면 상에 전극을 갖는 제 2 기판을 포함하되, 상기 기판 사이의 공간이 셀로서 형성되고, 상기 셀이 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 하나에 청구된 전자-발광 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 11 항에 있어서,

액정 혼합물이 추가적으로 하나 이상의 형광 염료를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

액정 혼합물이 추가적으로 하나 이상의 중합가능한 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 13 항에 있어서,

하나 이상의 중합가능한 화합물이 메소제닉기를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 기판 상에 정렬층을 코팅시키는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 홀 수송층 및 하나 이상의 전자 수송층을 포함하되, 하나 이상의 홀 수송층으로부터 하나 이상의 전자 수송층으로, 한 쌍 이상의 인접층의 이온화 전위가 점점 높아지고/거나 가장 낮은 미점유 분자 궤도의 한 쌍 이상의 인접층의 에너지가 점점 낮아지는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 16 항에 있어서,

각각의 층이 하나 이상의 발광 물질을 포함하되,

하나 이상의 전자 수송층의 발광 물질의 이온화 전위가 하나 이상의 홀 수송층의 발광 물질의 이온화 전위보다 높고/거나, 하나 이상의 전자 수송층의 발광 물질의 가장 낮은 미점유 분자 궤도의 에너지가 하나 이상의 홀 수송층의 발광 물질의 가장 낮은 미점유 분자 궤도의 에너지보다 낮은 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

분리된 픽셀 영역을 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
제 18 항에 있어서,

분리된 픽셀 영역이 두 개 이상의 색상의 발광 액정 혼합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치.
하나 이상의 중합가능한 화합물을 함유하는 액정 혼합물이 전기장이 인가되게 정렬되는 것을 특징으로 하는 제 13 항 또는 제 14 항의 전자-발광 장치의 제조 방법.
제 20 항에 있어서,

정렬된 액정 혼합물을 중합 및/또는 가교-결합 반응을 통해 고정시키는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,

정렬층을 형성하고, 형성된 정렬층을 정렬시키고, 정렬층의 수득된 정렬을 중합 및/또는 가교-결합 반응을 통해 고정시키는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치의 제조 방법.
제 22 항에 있어서,

정렬층 상에 하나 이상의 추가적인 층이 형성되고, 이것은 정렬층과 상이한 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 전자-발광 장치의 제조 방법.