KR20200083925A - 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자 - Google Patents

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KR20200083925A
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타카히로 후지야마
후미야키 카토
케이고 후루타
키요히코 츠츠미
마사시 쓰지
타카오 모토야마
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Abstract

본 발명은, 설계 막 두께대로의 소자를 구축할 수 있고, 발광면의 불균일을 억제하고, 발광 효율 및 발광 수명이 모두 양호한 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자를 제공하는 것과 발광 효율 및 발광 수명이 우수한 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 정공수송층과, 전자수송층과, 상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 배치된 발광층을 구비하는 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자로서, 상기 정공수송층은 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하고, 상기 발광층은 코어-쉘 구조를 가지는 퀀텀닷을 포함하고, 상기 정공수송층의 잔막률이 95% 이상인, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자를 제공한다.

Description

퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자{QUANTUM DOT ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자(Quantum Dot Electroluminescence Device)에 관한 것이다.
최근, 유기물질을 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자(이하, 유기 EL 소자라고도 함)가 주목받고 있다. 유기 EL 소자는, 박형의 경량이며, 저소비 전력이므로, 휴대 전화기의 표시 소자, 텔레비전, 조명 소자 등으로서 실용화되어 있다.
그러나, 유기 EL 소자는, 발광 스펙트럼의 반치폭이 넓어서, 향후의 고정밀도화나 색역 확대를 위하여 요구되는 발광 스펙트럼의 협소화에 대한 대응이 어렵다는 문제가 있다. 이 문제를 해결하는 방법으로서, 무기 발광물질인 「퀀텀닷」를 사용하는 기술이 주목받고 있다. 퀀텀닷을 포함하는 발광층을 구비한 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자(이하, 「퀀텀닷 EL 소자」, 「QLED」 등으로도 칭함)는, 발광물질이 무기 화합물이므로, 내구성이 우수하고, 소자 발광을 장수명화할 수 있는 것으로 기대되고 있다. 또한, 퀀텀닷은, 각종 용매에 분산이 가능한 특징을 가지고 있으므로, 퀀텀닷 EL 소자는, 저비용이며 높은 생산성을 가진 습식 도포 방식에 의해 제작할 수 있다.
이와 같이 기대가 큰 퀀텀닷 EL 소자 기술이지만, 현 상태에서는, 주변에 배치하는 전하수송 재료의 고성능화, 소자 구조의 최적화, 퀀텀닷 자체의 고성능화 등이 충분하지 않다. 따라서, 소자의 발광 수명, 효율, 색순도, 구동 전압 등, 당연히 기대되는 퀀텀닷 EL 소자의 성능을 이끌어 낼 수 없다는 것이 과제로 되고 있다.
이와 같은 과제의 해결 방법으로서, 특허문헌 1에서는, 정공수송층 및 전자수송층 중, 캐리어(carrier) 이동도가 작은 수송층과 동일한 수송성을 가지는 캐리어 수송성 재료를 퀀텀닷 사이에 분산형으로 존재시킨 발광 디바이스를 공개하고 있다. 보다 구체적으로는, 이 특허의 실시예에서는, 정공수송층에 사용되는 고분자계 정공수송성 재료로서 폴리-TPD(N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민)을 사용하고 있다. 또한, 퀀텀닷 사이에 분산형으로 존재시키는 가용성 정공수송성 재료로서 CBP(4,4'-비스(2,2-카르바졸-9-일)비페닐)를 사용하고 있다. 이 발광 디바이스에 있어서는, CBP가 퀀텀닷층에 분산형으로 존재함으로써, 퀀텀닷에 대한 정공 주입 효율이 향상되어, 캐리어 밸런스가 개선되게 된다. 그 결과, 정공수송층 중에서의 재결합 확률이 감소함으로써 폴리-TPD 유래의 발광이 작아져서, 퀀텀닷층에서의 재결합 확률이 증가한다. 이로써, 발광 효율이 향상되므로, 발광 효율이나 발광 색순도가 양호하며, 또한 저구동 전압화가 가능한 발광 디바이스가 얻어진다.
국제공개 제2015/105027호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술은, 정공수송층을 발광층 제막 시에 사용하는 용매에 용해시켜, 퀀텀닷 사이에 분산시키는 기술이다. 따라서, 정공수송층의 막 두께가 불 균일해질 수 밖에 없어서, 발광면의 불균일이 생기거나 막이 얇은 부분으로부터의 리크(leak) 전류의 발생 등이 일어나기 쉬울 것으로 우려된다. 또한, 일반적으로, 발광면의 불균일이나 리크 전류의 발생이 있는 소자는, 수명에 대해서도 불충분한 것이 자주 일어나는 현상이다.
또한, 특허문헌 1의 실시예에 기재된 소자와 같이, 정공수송층에 포함되는 폴리-TPD 유래의 발광이 있는 경우에는, 이 기술이 유효하게 작용하여, 폴리-TPD 유래의 발광이 감소하고 있다. 그러나, 정공수송성 재료 유래의 발광이 없는 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자에 대해서는, 유효하게 작용하지 않을 우려가 있다.
이에 본 발명은, 설계 막 두께대로의 소자를 구축할 수 있고, 발광면의 불균일을 억제하고, 발광 효율 및 발광 수명이 모두 양호한 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 연구를 행하였다. 그 결과, 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하고 잔막률이 95% 이상인 정공수송층을 구비한 QLED에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 정공수송층과, 전자수송층과, 상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 배치된 발광층을 구비하는 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자로서, 상기 정공수송층은 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하고, 상기 발광층은 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지는 퀀텀닷을 포함하고, 상기 정공수송층의 잔막률이 95% 이상인, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자를 제공한다.
본 발명에 의하면, 설계 막 두께대로의 소자를 구축할 수 있고, 발광면의 불균일을 억제하고, 발광 효율 및 발광 수명이 모두 양호한 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 상세하게 설명한다. 그리고, 본 발명은, 이하의 실시형태만으로는 한정되지 않는다.
본 발명은, 정공수송층과, 전자수송층과, 상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 배치된 발광층을 구비하는 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자로서, 상기 정공수송층은 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하고, 상기 발광층은 코어-쉘 구조를 가지는 퀀텀닷을 포함하고, 상기 정공수송층의 잔막률이 95% 이상인, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자이다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자는, 설계 막 두께대로의 소자를 구축할 수 있고, 발광면의 불균일을 억제하고, 발광 효율 및 발광 수명이 모두 우수하다.
본 발명자들은, 상기한 구성에 의해 과제가 해결되는 메커니즘을 하기와 같이 추정하고 있다.
특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 캐리어 수송성 재료를 퀀텀닷 사이에 분산시키기 위해, 캐리어 수송층을 용매에 의해 용해시킬 필요가 있다. 이 때문에, 캐리어 수송층 표면의 거칠기(roughness)가 높아지고, 막이 얇은 부분으로부터 리크 전류가 발생하여, 특성이 불안정하게 되는 문제가 있었다. 또한, 발광 수명에 대해서도 불충분하게 될 우려가 있다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하는 정공수송층과, 코어-쉘 구조를 가지는 퀀텀닷을 포함하는 발광층을 구비하고, 또한 상기 정공수송층의 잔막률이 95% 이상인 퀀텀닷 EL 소자에 의해, 과제가 해결되는 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 정공수송층은, 고분자 재료와 저분자 재료를 포함한다. 상기 저분자 재료는, 상기 고분자 재료의 틈새에 들어가도록 존재하므로, 보다 치밀한 정공수송층이 되어, 정공수송층의 정공수송능이 향상되는 것으로 여겨진다.
또한, 본 발명에 따른 발광층은, 정공수송층 상에 형성할 때, 특허문헌 1과 같은 정공수송층을 용해시키면서 형성시키는 것은 아니다. 이 때문에, 양호한 재현성으로 설계 막 두께대로의 퀀텀닷 EL 소자를 구축할 수 있다. 또한, 정공수송층 표면의 평활성이 우수하고, 발광면의 불균일을 억제하고, 리크 전류의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자는, 발광 효율 및 발광 수명이 우수하다.
그리고, 상기한 메커니즘은 추측에 기초한 것이며, 그 옳고 그름이 본 발명의 기술적 범위에 영향을 미치는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그리고, 본 발명은, 이하의 실시형태만으로는 한정되지 않는다. 또한, 각 도면은 설명의 편의 상 과장되어 표현되고 있고, 각 도면에서의 각 구성 요소의 치수 비율이 실제와는 상이한 경우가 있다. 또한, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한 경우에는, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
본 명세서에 있어서, 특별히 기재하지 않는 한, 성막 등의 조작은 글로브 박스(glove box) 내에서 실제로 행하고, 실온(20
Figure pat00001
이상 25
Figure pat00002
이하)/산소 농도 1ppm 이하/수분 농도 1ppm 이하의 조건 하에서 행한다. 물성 등의 측정은, 실온(20
Figure pat00003
이상 25
Figure pat00004
이하)/상대 습도 40%RH 이상 50%RH 이하의 조건에서 행한다.
이하에서는, 정공수송층과, 상기 정공수송층에 포함되는 고분자 재료 및 저분자 재료를 설명한다. 그리고, 본 명세서에 있어서, 고분자 재료 및 저분자 재료에 포함되는 수소 원자는, 중수소 원자라도 된다.
<정공수송층>
본 발명의 정공수송층을 구성하는 주된 성분인 고분자 재료는, HOMO의 에너지 레벨이 5.3eV 이상 6.2eV 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 범위이면, 발광층으로 효율적으로 정공을 운반할 수 있고, 소자의 구동 전압이 저감하고, 발광 효율이 향상된다. 고분자 재료의 HOMO의 에너지 레벨은, 보다 바람직하게는 5.4eV 이상 5.7eV 이하이다.
그리고, 본 명세서에 있어서, 고분자 재료 및 저분자 재료의 HOMO의 에너지 레벨은, 대기 중 광전자 분광 장치 AC-3(주식회사 히타치하이테크놀로지스 제조)를 사용하여 측정되는 이온화 포텐셜의 값이다.
(고분자 재료)
본 발명의 정공수송층을 구성하는 주된 성분인 고분자 재료의 중량평균분자량(Mw)은, 10,000 이상 1,000,000 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 범위이면, 막의 잔존율이 향상되고 적층성이 향상되므로, 안정적으로 균일한 정공수송층을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 용액의 점도가 낮아져, 잉크젯 적합성이 향상되고, 도포법에 의해 안정적으로 균일한 정공수송층을 형성하는 것이 가능하게 된다. 고분자 재료의 중량평균분자량(Mw)은, 30,000 이상 600,000 이하가 보다 바람직하고, 80,000 이상 450,000 이하가 더욱 바람직하다.
고분자 재료의 중량평균분자량(Mw)의 측정은, 특별히 제한되지 않고, 공지의 방법을 사용하여 또는 공지의 방법을 적절하게 변경하여 적용할 수 있다. 본 명세서에서는, 중량평균분자량(Mw)은, 하기 방법에 의해 측정되는 값을 사용한다.
(중량평균분자량(Mw)의 측정)
고분자 재료의 중량평균분자량(Mw)은, 폴리스티렌을 표준 물질로서 사용하여, SEC(사이즈 배제 크로마토그래피: Size Exclusion Chromatography)에 의해, 이하의 조건에서 측정한다.
(SEC 측정 조건)
분석 장치(SEC): 주식회사 시마즈제작소(島津製作所) 제조, Prominence
컬럼: 폴리머래버러토리미티드사 제조, PLgel MIXED-B
컬럼 온도: 40℃
유량: 1.0mL/min
시료 용액의 주입량: 20μL(농도: 약 0.05질량%)
용리액: 테트라하이드로퓨란(THF)
검출기(UV-VIS 검출기): 주식회사시마즈제작소 제조, SPD-10AV
표준 시료: 폴리스티렌.
고분자 재료의 수평균분자량(Mn) 및 다분산도(Mw/Mn)도, 상기와 동일한 방법에 의해 측정 가능하다.
고분자 재료가 2종 이상의 구성 단위로 구성되는 공중합체인 경우, 그 구조는 특별히 한정되지 않는다. 고분자 재료는, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 주기적 공중합체, 블록 공중합체 중 어느 것이라도 된다.
본 실시형태의 고분자 화합물은, 아민 구조를 가지는 것이 바람직하다. 아민 구조를 가지는 것에 의해, 정공수송성이 보다 향상되는 점에서 우수하다.
본 실시형태의 고분자 재료는, 공지의 유기 합성 방법을 사용함으로써 합성할 수 있다. 본 실시형태의 고분자 재료의 구체적인 합성 방법은, 후술하는 실시예를 참조한 당업자라면, 용이하게 이해할 수 있다. 그리고, 고분자 재료의 중합에 사용되는 모노머는, 공지의 합성 반응을 적절하게 조합하여 합성할 수 있고, 그 구조도, 공지의 방법(예를 들면, NMR, LC-MS 등)에 의해 확인할 수 있다.
이하, 고분자 재료의 바람직한 실시형태인 고분자 화합물 1~6에 대하여 설명한다. 그리고, 고분자 재료는, 단독으로도 또는 2종 이상 조합해서도 사용할 수 있다.
(고분자 화합물 1)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 하기 화학식(1)으로 표시되는 구성 단위의 교호 공중합체의 세그먼트를 포함하는 고분자 화합물(이하, 간단히 「고분자 화합물 1」이라고도 함)을 포함한다. 보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 고분자 화합물 1이다.
고분자 화합물 1은, 하기 화학식(1)으로 표시되는 구성 단위의 교호 공중합체의 세그먼트를 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00005
화학식(1) 중, X는, 하기 화학식(2)으로 표시되는 기이며, Y는, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 2가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 2가의 방향족 복소환기이다.
[화학식 2]
Figure pat00006
화학식(2) 중, Ar1은, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 3가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 3가의 방향족 복소환기이며,
Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이며,
L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단결합, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 2가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 2가의 방향족 복소환기이며,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이며,
R1 및 R2는, 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
a는, 0 이상 4 이하의 정수이며,
b는, 0 이상 3 이하의 정수이며,
Z1~Z8은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 CH이다.
고분자 화합물 1은, 1종 이상의 화학식(1)으로 표시되는 구성 단위를 포함하고, 1종 이상의 다른 구성 단위를 더욱 포함해도 된다. 여기서, 고분자 화합물 1은, X 및 Y가 번갈아 결합되어 있는 교호 공중합체의 세그먼트를 포함하므로, 제조의 재현성이 높다. 또한, 고분자 화합물 1은, X 및 Y의 편재가 없으므로, 박막으로서 사용한 경우에 균질한 특성이 얻어진다.
고분자 화합물 1은, 구성 단위로서, 1종의 X를 포함할 수도 있고, 2종 이상의 X를 포함할 수도 있다.
고분자 화합물 1은, X가 아미노기로 치환된 질소 함유 방향족 복소환(예를 들면, 카르바졸 골격)을 포함하므로, 정공수송성을 향상시킬 수 있다.
또한, 고분자 화합물 1은, X가 주쇄에 방향족기(Ar1), 측쇄에 질소 함유 방향족 복소환 및 질소 함유 방향족 복소환에 결합하는 아미노기(N(Ar2)(Ar3))를 포함한다. 이 때문에, 고분자 화합물 1은, HOMO 준위가 깊어지고, 그 결과, 퀀텀닷 발광 소자에 있어서, 높은 발광 효율, 낮은 구동 전압을 달성할 수 있다.
식(2) 중, Ar1은, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 3가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 3가의 방향족 복소환기이다.
여기서, 방향족 탄화수소기는, 1개 이상의 방향족 탄화수소환을 포함하는 방향족 탄화수소 화합물 유래의 기이다. 여기서, 방향족 탄화수소기가 2개 이상의 방향족 탄화수소환을 포함하는 경우, 2개 이상의 방향족 탄화수소환은 서로 축합하고 있어도 된다. 또한, 방향족 탄화수소기는, 1개 이상의 치환기로 치환되어 있어도 된다.
방향족 탄화수소 화합물로서는, 특별히 한정되지 않지만, 벤젠, 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 안트라센, 아줄렌, 헵탈렌, 아세나프탈렌, 페날렌, 플루오렌, 안트라퀴논, 페난트렌, 비페닐, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라펜, 헥사펜, 헥사센, 루비센, 트리나프틸렌, 헵타펜, 피란트렌 등을 예로 들 수 있다.
또한, 방향족 복소환기는, 1개 이상의 헤테로 원자(예를 들면, 질소 원자(N), 산소 원자(O), 인 원자(P), 유황 원자(S))를 가지고, 나머지 환형성 원자가 탄소 원자(C)인 1개 이상의 방향족 복소환을 포함하는 방향족 복소환 화합물 유래의 기이다. 또한, 방향족 복소환기가 2개 이상의 방향족 복소환을 포함하는 경우, 2개 이상의 방향족 복소환은 서로 축합하고 있어도 된다. 또한, 방향족 복소환기는, 1개 이상의 치환기로 치환되어 있어도 된다.
방향족 복소환 화합물로서는, 특별히 한정되지 않지만, 피라졸린, 이미다졸린, 옥사졸린, 티아졸린, 트리아졸린, 테트라졸린, 옥사디아졸린, 피리딘, 피리다지닌, 피리미딘, 트리아진, 카르바졸린, 아자카르바졸린, 인돌린, 퀴놀리닌, 이소퀴놀린, 벤즈이미다졸린, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘, 퓨란, 벤조퓨란, 디벤조퓨란, 아자디벤조퓨란, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조티오펜, 아자디벤조티오펜 등을 예로 들 수 있다.
Ar1에서의 3가의 방향족 탄화수소기로서는, 상기 방향족 탄화수소 화합물의 수소 원자 중, 임의의 3개의 수소 원자를 제거한 기를 예로 들 수 있다. 또한, 3가의 방향족 복소환기로서는, 상기 방향족 복소환 화합물의 수소 원자 중, 임의의 3개의 수소 원자를 제거한 기를 예로 들 수 있다.
이들 중, HOMO 준위를 조정하는 관점에서, Ar1은, 이하에 나타내는 기인 것이 바람직하다.
Figure pat00007
상기 화학식 중, A는, -O-, -S-, -Se-, -NR1-(다만, R1은, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기임) 또는 -CR2R3-(다만, R2 및 R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기임)이며, *은, 결합 부위이다.
3가의 방향족 탄화수소기 또는 3가의 방향족 복소환기가 치환되어 있는 경우의 치환기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기 등을 예로 들 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
여기서, 할로겐 원자로서는, 예를 들면, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.
알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-에이코실기, n-헨에이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기 등이 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄(長鎖) 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 치환기로서는, 수소 원자, 또는 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 이들 치환기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
알콕시기로서는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 헵틸옥시기, 옥틸옥시기, 노닐옥시기, 데실옥시기, 운데실옥시기, 도데실옥시기, 트리데실옥시기, 테트라데실옥시기, 펜타데실옥시기, 헥사데실옥시기, 헵타데실옥시기, 옥타데실옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 3-에틸펜틸옥시기 등이 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
3가의 방향족 탄화수소기(또는 3가의 방향족 복소환기)에 도입되어도 되는 방향족 복소환기(또는 방향족 탄화수소기)로서는, 예를 들면, 상기 방향족 복소환(또는 방향족 탄화수소)으로부터 임의의 1개의 수소 원자를 제거한 기 등이 있다.
화학식(2)에 있어서, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이다.
여기서, 1가의 방향족 탄화수소기 및 1가의 방향족 복소환기는, 3가의 방향족 탄화수소기 및 3가의 방향족 복소환기를 1가로 하는 점 이외에는,화학식(2) 중의 Ar1과 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다. 또한, 1가의 방향족 탄화수소기 또는 1가의 방향족 복소환기가 치환되어 있는 경우의 치환기는,화학식(2) 중의 Ar1에서의 치환기와 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다.
고분자 화합물 1의 HOMO 준위, 정공수송성, 정공주입성을 높게 하는 관점에서, 1가의 방향족 탄화수소기는, 페닐기, 비페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 나프타세닐기, 피레닐기, 터페닐기, 톨릴기, tert-부틸페닐기, 또는 (페닐프로필)페닐기인 것이 바람직하고, 페닐기, 비페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 안트릴기, 터페닐기, 또는 톨릴기인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 화합물 1의 HOMO 준위, 정공수송성, 정공주입성을 높게 하는 관점에서, 1가의 방향족 복소환기는, 피리딜기, 비피리딜기, 피롤릴기, 피라지닐기, 피리디닐기, 피리미딜기, 인돌릴기, 퓨릴 기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 퀴놀릴기, 퀴녹사닐기, 카르바졸릴기, 페난트리딘일기, 아크리디닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 옥사졸릴기, 옥사티아졸릴기, 퓨라자닐기, 티에닐기, 티오페닐기, 이소티오페닐기, 또는 디벤조티오페닐기인 것이 바람직하고, 피리딜기, 피롤릴기, 카르바졸릴기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 또는 비피리딜기인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 화합물 1의 HOMO 준위, 정공수송성, 정공주입성, 용해성, 도포성을 높게 하는 관점에서, 1가의 방향족 탄화수소기 또는 1가의 방향족 복소환기가 치환되어 있을 경우의 치환기는, 탄소수 1 이상 18 이하의 알킬기, 탄소수 1 이상 18 이하의 알콕시기, 알킬티오기, 아릴기, 아릴옥시기, 아릴티오기, 아릴알킬기, 아릴알콕시기, 아릴알킬티오기, 아릴알케닐기, 아릴알키닐기, 아미노기, 치환기로 치환되어 있는 아미노기, 실릴기, 치환 실릴기, 할로겐 원자, 아실기, 아실옥시기, 이민 잔기, 아미드기, 산이미드기, 1가의 복소환기, 카르복실기, 치환기로 치환된 카르복실기, 시아노기, 또는 니트로기인 것이 바람직하다.
Ar2 및 Ar3의 구체예를 이하에 나타낸다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
상기 화학식 중, R3는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이며, *은, 결합 부위이며, Alkyl은, 알킬기로 치환된 것 혹은 비치환인 것을 의미한다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
화학식(2)에 있어서, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단결합, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 2가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 2가의 방향족 복소환기이다.
여기서, 2가의 방향족 탄화수소기 및 2가의 방향족 복소환기는, 3가의 방향족 탄화수소기 및 3가의 방향족 복소환기를 2가로 하는 점 이외에는, 화학식(2) 중의 Ar1과 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다. 또한, 2가의 방향족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 복소환기가 치환되어 있는 경우의 치환기는, 화학식(2) 중의 Ar1에서의 치환기와 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다.
고분자 화합물 1의 HOMO 준위, 정공수송성, 정공주입성을 높게 하는 관점에서, 2가의 방향족 탄화수소기는, 페닐렌기, 비페닐렌기, 플루오레닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌, 페난트릴렌기, 나프타세닐렌기, 피레닐렌기, 터페닐렌기, 톨릴렌기, tert-부틸페닐렌기, 또는 (페닐프로필)페닐렌기인 것이 바람직하고, 페닐렌기, 비페닐렌기, 플루오레닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌, 터페닐렌기, 또는 톨릴렌기인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 화합물 1의 HOMO 준위, 정공수송성, 정공주입성을 높게 하는 관점에서, 2가의 방향족 복소환기는, 피리딜기, 비피리딜기, 피롤릴기, 피라지닐기, 피리디닐기, 피리미딜기, 인돌릴기, 퓨릴기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 퀴놀릴기, 퀴녹사닐기, 카르바졸릴기, 페난트리딘일기, 아크리디닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 옥사졸릴기, 옥사티아졸릴기, 퓨라자닐기, 티에닐기, 티오페닐기, 이소티오페닐기, 또는 디벤조티오페닐기인 것이 바람직하고, 피리딜기, 피롤릴기, 카르바졸릴기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 또는 비피리딜기인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고분자 화합물 1의 HOMO 준위, 정공수송성, 정공주입성, 용해성, 도포성을 높게 하는 관점에서, 2가의 방향족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 복소환기가 치환되어 있는 경우의 치환기는, 탄소수 1 이상 50 이하의 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴기, 아릴옥시기, 아릴티오기, 아릴알킬기, 아릴알콕시기, 아릴알킬티오기, 아릴알케닐기, 아릴알키닐기, 아미노기, 치환기로 치환되어 있는 아미노기, 실릴기, 치환 실릴기, 할로겐 원자, 아실기, 아실옥시기, 이민 잔기, 아미드기, 산이미드기, 1가의 복소환기, 카르복실기, 치환기로 치환되어 있는 카르복실기, 시아노기, 또는 니트로기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 이상 50 이하의 알킬기인 것이 보다 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
이들 중, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 플루오레닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌, 페난트릴렌기, 나프타세닐렌기, 피레닐렌기, 터페닐렌기, 톨릴렌기, tert-부틸페닐렌기, 또는 (페닐프로필)페닐렌기인 것이 바람직하고, 단결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기, 또는 플루오레닐렌기인 것이 보다 바람직하다.
화학식(2)에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이다. 여기서, R1 및 R2는, 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 그리고, R1 및 R2는, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, a가 2 이상 4 이하인 경우, 복수의 R1은, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 동일하게, b가 2 또는 3인 경우, 복수의 R2는, 동일해도 되고, 상이해도 된다.
여기서, 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-에이코실기 등을 예로 들 수 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기, n-펜톡시기, 이소펜톡시기, tert-펜톡시기, 네오펜톡시기, 1,2-디메틸프로폭시기, n-헥실옥시기, 이소헥실옥시기, 1,3-디메틸부톡시기, 1-이소프로필 프로폭시기, 1,2-디메틸부톡시기, n-헵틸옥시기, 1,4-디메틸펜틸옥시기, 3-에틸펜틸옥시기, 2-메틸-1-이소프로필 프로폭시기, 1-에틸-3-메틸부톡시기, n-옥틸옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 3-메틸-1-이소프로필 부톡시기, 2-메틸-1-이소프로폭시기, 1-tert-부틸-2-메틸프로폭시기, n-노닐옥시기, 3,5,5-트리메틸헥실옥시기, n-데실옥시기, 이소데실옥시기, n-운데실옥시기, 1-메틸데실옥시기, n-도데실옥시기, n-트리데실옥시기, n-테트라데실옥시기, n-펜타데실옥시기, n-헥사데실옥시기, n-헵타데실옥시기, n-옥타데실옥시기, n-에이코실옥시기 등을 예로 들 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
여기서, 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기 및 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기는, 3가의 방향족 탄화수소기 및 3가의 방향족 복소환기를 1가로 하는 점 이외에는, 화학식(2) 중의 Ar1과 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다. 또한, 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기가 치환되어 있는 경우의 치환기는, 화학식(2) 중의 Ar1에서의 치환기와 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다.
이들 중, R1 및 R2는, 페닐기 또는 플루오레닐기인 것이 바람직하다.
a는, 화학식(2) 중의 R1이 측쇄에 위치하는 질소 함유 방향족 복소환에 결합하는 수이지만, 0 이상 4 이하의 정수이다.
b는,화학식(2) 중의 R2가 측쇄에 위치하는 질소 함유 방향족 복소환에 결합하는 수이지만, 0 이상 3 이하의 정수이며, 바람직하게는 0 이상 2 이하의 정수이다. 또한, 보다 바람직하게는 0 또는 1이며, 특히 바람직하게는 0이다.
식(2)에 있어서, 질소 함유 방향족 복소환을 구성하는 Z1~Z8은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 CH이다.
질소 함유 방향족 복소환은, 이하에 나타내는 구조인 것이 바람직하다.
Figure pat00011
상기 화학식 중, *은, 결합 부위이다.
X는, HOMO 준위 및 정공수송능을 더욱 향상시키는 관점 및 구동 전압을 더욱 저하시키는 관점에서, 하기 화학식(2-1)~화학식(2-6)으로 표시되는 구성 단위로부터 선택되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 화학식(1)으로 표시되는 구성 단위의 교호 공중합체의 세그먼트에 포함되는 복수의 X는, 동일해도 되고, 상이해도 된다.
Figure pat00012
상기 화학식(2-1)~화학식(2-6) 중, Ar4는, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이다.
X의 구체예를 이하에 나타낸다.
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
상기 화학식 중, *은, 결합 부위이며, Alkyl은, 알킬기로 치환된 것 또는 무치환인 것을 의미한다.
고분자 화합물 1은, 구성 단위로서, 1종의 Y를 포함할 수도 있고, 2종 이상의 Y를 포함할 수도 있다.
고분자 화합물 1은, 구성 단위로서 Y를 포함하므로, 용해성이 우수하다. 이 때문에, 고분자 화합물 1을 사용하면, 도포법에 의해, 박막을 용이하게 성막할 수 있다.
화학식(1)에 있어서, Y는, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 2가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 2가의 방향족 복소환기이다.
여기서, 2가의 방향족 탄화수소기 및 2가의 방향족 복소환기는, 3가의 방향족 탄화수소기 및 3가의 방향족 복소환기를 2가로 하는 점 이외에는, 화학식(2) 중의 Ar1과 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다.
이들 중, 고분자 화합물 1의 용해성을 향상시키는 관점에서, Y는, 페닐렌기, 플루오렌디일기, 비페닐렌기, 플루오레닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌, 페난트릴렌기, 나프타세닐렌기, 피레닐렌기, 터페닐렌기, 톨릴렌기, tert-부틸페닐렌기, 또는 (페닐프로필)페닐렌기인 것이 바람직하고, 페닐렌기 또는 플루오렌디일기인 것이 보다 바람직하다.
또한, 2가의 방향족 탄화수소기 또는 2가의 방향족 복소환기가 치환되어 있는 경우의 치환기는, 화학식(2) 중의 Ar1에서의 치환기와 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다.
이들 중, 고분자 화합물 1의 용해성을 향상시키는 관점에서, 치환기는, 탄소수 1 이상 20 이하의 직쇄 또는 분지형의 알킬기인 것이 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
Y는, HOMO 준위를 조정하는 관점에서, 하기 화학식(2-7)~식(2-14)으로 표시되는 구성 단위로부터 선택되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 화학식(1)으로 표시되는 구성 단위의 교호 공중합체의 세그먼트에 포함되는 복수의 Y는, 동일해도 되고, 상이해도 된다.
상기 화학식(2-7)~식(2-14) 중, Ar51~Ar55는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기, 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 또는 수소 원자이며,
A11~A13은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -Se-, -CR3R4-, -SiR3R4-(다만, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 혹은 비치환의 알킬기, 치환 혹은 비치환의 아릴기 또는 치환 혹은 비치환의 헤테로아릴기)이며,
A21~A28은 각각 독립적으로, -CR5=, -N=, -SiR5=(다만, R5는, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 혹은 비치환의 알킬기, 치환 혹은 비치환의 아릴기 또는 치환 혹은 비치환의 헤테로아릴기)이다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
Y의 구체예를 이하에 나타낸다.
상기 화학식 중, A는, O, S 또는 Se이며, X가 복수 존재하는 경우, 복수의 X는, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, *은, 결합 부위이며, Alkyl은, 알킬기로 치환된 것을 의미한다.
고분자 화합물 1은, 하기 화학식(3)으로 표시되는 것이 바람직하다. 이로써, 퀀텀닷 발광 소자의 발광 수명이 길어진다.
Figure pat00019
화학식(3) 중, E는, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이며, m은 2 이상의 정수이며, 복수의 X 및 Y는 각각 독립적으로, 동일해도 되고, 상이해도 된다.
여기서, 1가의 방향족 탄화수소기 및 1가의 방향족 복소환기는, 3가의 방향족 탄화수소기 및 3가의 방향족 복소환기를 2가로 하는 점 이외에는, 화학식(2) 중의 Ar1과 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다. 또한, 1가의 방향족 탄화수소기 또는 1가의 방향족 복소환기가 치환되어 있는 경우의 치환기는, 화학식(2) 중의 Ar1에서의 치환기와 동일하므로, 여기서는, 설명을 생략한다.
상기 화학식(3)에서의 E(말단기)의 구체예를 이하에 나타낸다. E의 예로서는, 하기 가교기군으로부터 선택되는 기를 바람직하게 들 수 있다.
Figure pat00020
상기 가교기군 중,
R10~R16은 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기이며, p는, 1 이상 10 이하의 정수이다.
또한, 하기에 나타낸 기도, E의 예로서 바람직하게 들 수 있다.
Figure pat00021
상기 화학식 중, *은, 결합 부위이다.
고분자 화합물 1은, 일렉트로루미네선스(EL)소자용 재료로서 사용할 수 있지만, 퀀텀닷을 포함하는 EL 소자용의 정공수송 재료로서 사용하는 있는 것이 특히 유효하다.
[고분자 화합물 1의 합성 방법]
고분자 화합물 1은, 공지의 유기 합성 반응을 적절하게 조합하여 합성할 수 있다. 고분자 화합물 1의 구체적인 합성 방법은, 후술하는 실시예를 참조한 당업자라면, 용이하게 이해할 수 있다. 구체적으로는, 고분자 화합물 1은, 하기 화학식(4)으로 나타내는 1종 이상의 단량체(1) 및 하기 화학식(5)으로 나타내는 1종 이상의 단량체(2)를, 몰비 1:1로 공중합함으로써 합성할 수 있다. 그리고, 단량체(1) 및 단량체(2)는, 공지의 유기 합성 반응을 적절하게 조합하여 합성할 수 있다. 또한, 단량체(1) 및 단량체(2)는, 공지의 분석 방법(예를 들면, NMR, LC-MS)을 사용하여, 동정(同定)할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00022
[화학식 5]
Figure pat00023
상기 화학식(4), 화학식(5) 중, Ar1, Ar2, Ar3, L1, L2, R1, R2, a, b는,화학식(2)과 동일하다. W1~W4는 각각 독립적으로, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 특히 브롬 원자) 또는 이하에 나타내는 기이다.
Figure pat00024
상기 화학식 중, RA~RD는 각각 독립적으로, 탄소수 1 이상 3 이하의 알킬기이다.
(고분자 화합물 2)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 하기 화학식(P-2)으로 나타내는 반복 구조를 포함하는 고분자 화합물(이하, 간단히 「고분자 화합물 2」라고도 함)을 포함한다. 보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 고분자 화합물 2이다.
고분자 화합물 2는, 하기 화학식(P-2)으로 표시되는 반복 구조를 포함하는 화합물이다.
[화학식 P-2]
Figure pat00025
상기 화학식(P-2)에 있어서,
R1~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이며,
m은, 1 이상 20 이하의 정수이며,
F 및 F'는 각각 독립적으로, 아자플루오렌을 포함하는 플루오렌 구조를 가지는 2가의 기이며,
A는, 하기 화학식(P-21)으로 표시되는 2가의 기이며,
[화학식 P-21]
Figure pat00026
상기 화학식(P-21)에 있어서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단결합, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 옥시알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 옥시시클로알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 옥시아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 아미노알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이하 30 이하의 아미노아릴렌기, 또는 알킬기 혹은 아릴기로 치환된 실릴렌기이며,
Ar1은, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기를 포함하는 알킬아미노기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아미노기, 또는 이들 치환기와 L1 또는 L2가 결합하여 형성된 환형 치환기이며,
*은, 다른 치환기와의 결합 부위이며,
R4는, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 또는 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아미노기이다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
또한, 상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
구체적으로는, F 및 F'는 각각 독립적으로 하기 화학식(P-22)으로 표시되는 치환기라도 된다.
[화학식 P-22]
Figure pat00027
상기 화학식(P-22)에 있어서, R5~R8은 각각 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬아미노기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아미노기, 또는 인접한 이들 치환기가 서로 결합하여 형성된 환형치환기이며,
a 및 b는 각각 독립적으로 1 이상 4 이하의 정수이며,
Y1~Y8은 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자 중 어느 하나이다.
그리고, 화학식(P-22)으로 표시되는 치환기와, 주쇄, A, 및 R4 등의 다른 치환기의 결합 부위는 임의이며, 어느 하나의 치환 위치에서 결합하고 있어도 된다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
또한, 상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
보다 구체적으로는, 화학식(P-22)으로 표시되는 치환기는, 이하의 치환기군으로부터 선택되는 어느 하나의 치환 혹은 무치환의 치환기라도 된다.
Figure pat00028
그리고, 화학식(P-21)으로 표시되는 치환기는, 예를 들면, 지방족 아미노기 또는 방향족 아미노기라도 되고, Ar1과 L1 또는 L2가 결합한 환형 구조를 형성해도 된다.
또한, 화학식(P-21)에 있어서, L1 및 L2는, 치환 혹은 무치환의 플루오레닐렌기라도 되고, 치환 혹은 무치환의 아미노알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 아미노아릴렌기라도 된다. 즉, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2는, 플루오렌 구조를 가지는 치환기와, 아민 구조를 가지는 치환기가 번갈아 결합한 구조라도 되고, 플루오렌 구조 또는 아민 구조를 가지는 치환기가 연속하여 결합한 구조라도 된다.
전술한 구조를 가지는 고분자 화합물 2는, 폴리머의 측쇄 부분에 플루오렌 구조가 직접 결합하고 있으므로, 폴리머의 탄소끼리의 결합 해리 에너지가 높아지고, 통전(通電) 내구성 및 전자 내성(耐性)이 높아진다. 이에 따라, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2를 사용한 퀀텀닷 EL 소자는, 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
여기서, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2가 가지는 구성 단위(반복 단위)의 구체예를 이하에 나타낸다. 다만, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2가 가지는 구성 단위가 이하에 예시하는 구조로 한정되는 것은 아니다. 그리고, 이하에 있어서, m은, 예를 들면, 1 이상 10 이하의 정수이다.
또한, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2는, 가교기를 적어도 1개 이상 가지는 중합성 코모노머(comonomer)와의 공중합으로 형성된 코폴리머인 것이 보다 바람직하다. 그리고, 중합성 코모노머가 가지는 가교기는, 구체적으로는, 하기 가교기군으로부터 선택된 가교기이다.
Figure pat00029
상기한 가교기군에 있어서,
R10~R16은 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기이며, p는 1 이상 10 이하의 정수이다.
본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2가, 가교기를 가지는 중합성 코모노머와의 코폴리머인 경우, 고분자 화합물 2는, 성막 후에 열 등에 의해 가교함으로써 용매에 불용인 막을 형성할 수 있다. 이로써, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2는, 적층된 층간에서의 재료끼리의 용해 및 혼합을 억제할 수 있으므로, 적층 구조를 보다 용이하게 형성할 수 있다.
가교기를 가지는 중합성 코모노머의 비율은, 고분자 화합물 2를 형성하는 모노머 전체에 대하여, 1몰% 이상 50몰% 이하인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 가교 반응에 의해 용매에 불용인 막을 형성할 수 있다. 또한, 퀀텀닷 EL 소자에서의 발광 수명의 향상 효과가 보다 커지게 된다. 가교기를 가지는 중합성 코모노머의 비율은, 고분자 화합물 2를 형성하는 모노머 전체에 대하여, 5몰% 이상 15몰% 이하가 보다 바람직하고, 10몰%이 가장 바람직하다.
여기서, 가교기를 적어도 1개 이상 가지는 중합성 코모노머는, 구체적으로는, 하기 화학식(P-23)으로 표시되는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
Figure pat00030
상기 화학식(P-23)에 있어서,
R17~R19는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이며,
R20~R24는 각각 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아미노기, 또는 인접한 이들 치환기가 서로 결합하여 형성된 환형 치환기이며,
L3는, 단결합, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 옥시알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 옥시시클로알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 옥시 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 아미노알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아미노아릴렌기, 또는 알킬기 혹은 아릴기로 치환된 실릴렌기이며,
R20~R24 중, 적어도 1개 이상은, 전술한 가교기군으로부터 선택된 가교기이다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
또한, L3는, 구체적으로는, 하기 화학식(P-24)으로 표시되는 치환기라도 되고, 전술한 화학식(P-21)으로 표시되는 치환기라도 된다.
Figure pat00031
상기 화학식(P-24)에 있어서,
A'는, 전술한 일반식(P-21)으로 표시되는 치환기이며,
F"는, 전술한 일반식(P-22)으로 표시되는 치환기이며,
q는, 1 이상 20 이하의 정수이며,
*은, R20 및 R21에 의해 치환된 플루오레닐렌기와의 결합 부위이다.
L3가 상기 화학식(P-24) 또는 화학식(P-21)으로 표시되는 치환기인 경우, 가교기를 가지는 중합성 코모노머는, 전술한화학식(P-2)으로 표시되는 구조와 동일한 구조를 가질 수 있다. 이로써, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2는, 퀀텀닷 EL 소자의 발광 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 가교기를 적어도 1개 이상 가지는 중합성 코폴리머에 대응하는 구성 단위(반복 단위)의 구체예를 이하에 나타낸다. 다만, 가교기를 적어도 1개 이상 가지는 중합성 코폴리머에 대응하는 구성 단위가 이하에 예시하는 구조로 한정되는 것은 아니다. 그리고, 이하에 있어서, m, n은, 예를 들면, 1 이상 10 이하의 정수이다.
Figure pat00032
Figure pat00033
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2에 의하면, 퀀텀닷 EL 소자의 발광 수명을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태에 따른 고분자 화합물 2는, 또한 가교기를 가지는 중합성 코모노머와의 공중합체로서 형성함으로써, 도포 막안정성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 퀀텀닷 EL 소자를 적층 구조에 의해 형성한 경우의 발광 특성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
(고분자 화합물 3)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 하기 화학식 I 또는 화학식 I'로 표시되는 고분자 화합물(이하, 「고분자 화합물 3」이라고도 함)을 포함한다. 보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 고분자 화합물 3이다.
1. 용어의 정의 및 설명
이하에서 설명하는 실시형태의 상세한 것에 대하여 기술하기 전에, 일부 용어가 정의 또는 설명된다.
본 실시형태에 있어서 사용되는 경우, 용어 「알킬」로서는, 분지 및 직쇄의 포화 지방족 탄화수소기를 예로 들 수 있다. 특별히 명기하지 않는 한, 이 용어는 또한, 환형의 기를 포함하는 것을 의도하고 있다. 알킬기의 예로서는, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 시클로펜틸, 헥실, 시클로헥실, 이소헥실 등을 들 수 있다. 용어 「알킬」로서는, 치환 및 비치환의 양쪽의 탄화수소기를 또한 예로 들 수 있다. 어느 실시형태에 있어서는, 알킬기는, 모노-, 디- 및 트리- 치환이라도 된다. 치환 알킬기의 일례는 트리플루오로메틸이다. 그 외의 치환 알킬기는, 본 실시형태에 기재되는 치환기의 1개 또는 복수로 형성된다. 어느 실시형태에 있어서는, 알킬기는 1 이상 20 이하의 탄소 원자를 가진다. 그 외의 실시형태에 있어서는, 이 기는 1 이상 6 이하의 탄소 원자를 가진다. 이 용어는, 헤테로알킬기를 포함하는 것을 의도하고 있다. 헤테로알킬기는 1 이상 20 이하의 탄소 원자를 가질 수 있다.
용어 「아릴」은, 단환(단환식) 또는 서로 축합한 또는 공유 결합으로 연결된 다환(2환식, 혹은 그 이상)이라도 되는, 방향족 탄소환 부분을 의미한다. 아릴 부분이 임의의 바람직한 환 위치가, 정의된 화학 구조에 공유 결합으로 연결되어 있어도 된다. 아릴 부분의 예로서는, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 디하이드로나프틸, 테트라하이드로나프틸, 비페닐, 안트릴, 페난트릴, 플루오레닐, 인다닐, 비페닐레닐, 아세나프테닐, 아세나프틸레닐 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 어느 실시형태에 있어서는, 아릴기는 6 이상 60 이하의 탄소 원자를 가지고; 어느 실시형태에 있어서는, 6 이상 30 이하의 탄소 원자를 가진다. 이 용어는, 헤테로아릴기를 포함하는 것을 의도하고 있다. 헤테로아릴기는 4 이상 50 이하의 탄소 원자; 어느 실시형태에 있어서는, 4 이상 30 이하의 탄소 원자를 가져도 된다.
용어 「알콕시」는, 기 -OR(여기서, R은 알킬임)을 의미하는 것을 의도하고 있다.
용어 「아릴옥시」는, 기 -OR(여기서, R은 아릴임)을 의미하는 것을 의도하고 있다.
특별히 명기하지 않는 한, 모든 기는 치환 또는 비치환일 수 있다.
층, 재료, 부재, 또는 구조에 관해서 언급되는 경우, 용어 「전하수송」은, 그와 같은 층, 재료, 부재, 또는 구조가, 비교적 효율적으로 또한 적은 전하 손실로, 그와 같은 층, 재료, 부재, 또는 구조의 두께를 통하여 그와 같은 전하의 이동을 촉진하는 것을 의미하는 것을 의도하고 있다. 정공수송 재료는 양전하를 촉진하고;전자수송 재료는 음전하를 촉진한다. 발광 재료는 또한 몇 개의 전하수송 특성을 가질 수도 있지만, 용어 「전하수송층, 재료, 부재, 또는 구조」는, 그 주요 기능이 발광인 층, 재료, 부재, 또는 구조를 포함하는 것을 의도하지 않고 있다.
용어 「화합물」은, 원자를 더욱 포함하는 분자로 구성되는 비대전(非帶電) 물질이며, 화학 결합을 파괴하지 않고 물리적 수단에 의해 원자를 이들이 상당하는 분자로부터 분리할 수 없는 물질을 의미하는 것을 의도하고 있다. 이 용어는, 올리고머 및 폴리머를 포함하는 것을 의도하고 있다.
용어 「가교성기」 또는 「가교기」는, 열처리 또는 방사선으로의 노광에 의해 가교를 일으킬 수 있는 기를 의미하는 것을 의도하고 있다. 어느 실시형태에 있어서는, 방사선은 UV 또는 가시광이다.
접두사 「플루오로」는, 기 중의 1개 또는 복수의 수소가 불소로 치환되어 있는 것을 나타내는 것을 의도하고 있다.
접두사 「헤테로」는, 1개 또는 복수의 탄소 원자가 다른 원자로 치환되어 있는 것을 나타낸다. 어느 실시형태에 있어서는, 헤테로 원자는, O, N, S, 또는 이들의 조합이다.
용어 「실릴」은, 기 R3Si-(여기서, R은, H, D, 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬, 플루오로알킬, 또는 아릴임)를 의미한다. 어느 실시형태에 있어서는, R 알킬기 중의 1개 또는 복수의 탄소는 Si로 치환되어 있다. 어는 실시형태에 있어서는, 실릴기는, (헥실)2Si(Me)CH2CH2Si(Me)2- 및 [CF3(CF2)6CH2CH2]2SiMe-이다.
용어 「실록산」은, 기 (RO)3Si-(여기서, R은 H, D, 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬, 또는 플루오로알킬임)를 의미한다.
고분자 화합물 3은, 화학식 I 또는 화학식 I':
Figure pat00034
(식 중:
Ar1 및 Ar2는, 동일 혹은 상이한 것이되, 아릴기이며;
R1~R5는 독립적으로, 각각의 경우에 동일 혹은 상이한 것이며, D, F, 알킬, 아릴, 알콕시, 실릴, 및 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
R6는 각각의 경우에 동일 혹은 상이한 것이며, H, D, 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
a~e는 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며;
f는 1 또는 2이며;
g는 0, 1 또는 2이며;
h는 1 또는 2이며;
n은 0보다 큰 정수임)
를 가진다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
어느 실시형태에 있어서는, n=1이며, R6는 할로겐이다. 그와 같은 고분자 화합물 3은, 폴리머 화합물의 형성을 위한 모노머로서 유용할 수 있다. 어느 실시형태에 있어서는, 할로겐은 Cl 또는 Br이며; 어느 실시형태에 있어서는, Br이다.
어느 실시형태에 있어서는, n=1이며, R6는 H 또는 D다.
어느 실시형태에 있어서는, 화학식 I 또는 화학식 I'를 가지는 고분자 화합물 3은 중수소화되어 있다. 용어 「중수소화되어 있다」는, 적어도 1개의 H가 D로 치환되어 있는 것을 의미하는 것을 의도하고 있다. 용어 「중수소화 유사체」는, 1개 또는 복수의 이용 가능한 수소가 중수소로 치환되어 있는, 어느 화합물 또는 기의 구조유사체를 의미한다. 중수소화 화합물 또는 중수소화 유사체에 있어서는, 중수소는, 천연 존재도 레벨 중 적어도 100배 레벨로 존재한다. 어느 실시형태에 있어서는, 고분자 화합물 3은 적어도 10% 중수소화되어 있다. 「%중수소화되어 있다」 또는 「% 중수소화」는, 백분률로서 표시되는, 중양성자(deuteron) 대 프로톤 플러스 중양성자의 합계의 비를 의미한다. 어느 실시형태에 있어서는, 고분자 화합물 3은 적어도 20% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 적어도 30% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 적어도 40% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 적어도 50% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 적어도 60% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 적어도 70% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 적어도 80% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 적어도 90% 중수소화되어 있고; 어느 실시형태에 있어서는, 100% 중수소화되어 있다.
중수소화 재료는, 정공, 전자, 여기자(勵起子), 또는 이들의 조합에 의해 분해되기 어려운 것일 수 있다. 중수소화는, 디바이스 운전 중의 화합물의 분해를 잠재적으로 방지할 수 있고, 이는 디바이스 수명의 향상을 가져올 수 있다. 일반적으로, 이 향상은, 그 외의 디바이스 특성을 희생시키지 않고 이루어진다. 또한, 중수소화 화합물은 빈번하게, 비중수소화 유사체보다 큰 공기 내성을 가진다. 이는, 재료의 조제 및 정제에 대하여 및 이들 재료를 사용하는 전자 디바이스의 형성에서의 양쪽에서 보다 큰 프로세스 내성을 가져올 수 있다.
어느 실시형태에 있어서는, 화학식 I 또는 화학식 I'의 고분자 화합물 3은, 화학식 Ia, 즉,
[화학식 Ia]
Figure pat00035
(여기서, R1~R6, Ar1, Ar2, a~h, 및 n은화학식 I에 대하여 위에서 정의된 바와 같다)
를 가진다.
어느 실시형태에 있어서는, Ar1 및 Ar2는, 축합환을 전혀 가지지 않는 아릴기이다. 어느 실시형태에 있어서는, Ar1 및 Ar2는, 화학식 a를 가지고,
[화학식 a]
Figure pat00036
여기서:
R7은, 각각의 경우에 동일 혹은 상이하며, D, 알킬, 알콕시, 실록산 및 실릴로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
i는, 각각의 경우에 동일 혹은 상이하되, 0 이상 4 이하의 정수이며;
j는, 0 이상 5 이하의 정수이며;
m은, 1 이상 5 이하의 정수이다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
어느 실시형태에 있어서는, Ar1 및 Ar2는, 화학식 b를 가지고,
[화학식 b]
Figure pat00037
여기서:
R7은, 각각의 경우에 동일 혹은 상이하며, D, 알킬, 알콕시, 실록산 및 실릴으로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
i는, 각각의 경우에 동일 혹은 상이하며, 0 이상 4 이하의 정수이며;
j는, 0 이상 5 이하의 정수이며;
m은, 1 이상 5 이하의 정수이다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
식 a 및 b가 있는 실시형태에 있어서는, i 및 j 중 적어도 1개는 0이 아니다. 어느 실시형태에 있어서는, m=1 이상 3 이하이다.
어느 실시형태에 있어서는, Ar1 및 Ar2는, 페닐, 비페닐, 터페닐, 이들의 중수소화 유도체, 및 알킬, 알콕시, 실릴, 및 가교기를 가진 치환기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 복수의 치환기를 가지는 이들의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
어느 실시형태에 있어서는, R1~R5는 D 또는 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬이다. 어느 실시형태에 있어서는, 알킬기는 중수소화되어 있다.
어느 실시형태에 있어서는, a=e=0이다. 어느 실시형태에 있어서는, a=e=4이며, R1 및 R5는 D이다.
어느 실시형태에 있어서는, b>0이며, 적어도 1개의 R2는 알킬이다. 어느 실시형태에 있어서는, 알킬기는 중수소화되어 있다. 어느 실시형태에 있어서는, b=4이며, 1개의 R2는 알킬이며, 나머지는 D이다.
어느 실시형태에 있어서는, c>0이며, 적어도 1개의 R3는 알킬이다. 어느 실시형태에 있어서는, 알킬기는 중수소화되어 있다. 어느 실시형태에 있어서는, c=4이며, 1개의 R3는 알킬이며, 나머지는 D이다. 어느 실시형태에 있어서는, c=4이며, 2개의 R3는 알킬이며, 2개의 R3는 D이다.
어느 실시형태에 있어서는, d>0이며, 적어도 1개의 R4는 알킬이다. 어느 실시형태에 있어서는, 이 알킬기는 중수소화되어 있다. 어느 실시형태에 있어서는, d=4이며, 1개의 R4는 알킬이며, 나머지는 D이다.
어느 실시형태에 있어서는, f=h=2이다.
어느 실시형태에 있어서는, g=1이다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
어느 실시형태에 있어서는, 화학식 I 또는 화학식 I'를 가지는 고분자 화합물 3은, 높은 3중항 에너지를 가진다. 용어 「3중항 에너지」는, eV 단위로, 재료의 최저 여기 3중항 상태를 의미한다. 3중항 에너지는, 양수로서 보고되어 있고, 기저 상태, 통상은 1중항 상태에 대한 3중항 상태의 에너지를 나타낸다. 발광성 유기 금속 재료는, 혼합 1중항 및 3중항 특성을 가지는 여기 상태로부터 발광하고, 본 실시형태에 있어서는 「인광성」이라고 한다. 유기 금속의 인광성 재료가 발광층에 사용되는 경우, 낮은 3중항 에너지를 가지는 재료의 존재는, 2.0eV를 초과하는 에너지 인광성 방사의 소광을 초래한다. 이는, 효율의 저하로 이어진다. 소광은, 호스트 재료 등의 재료가, 일렉트로루미네선스층 중에, 또는 정공수송층 등의, 일렉트로루미네선스층에 인접한 층 중에 있는 경우에 일어날 수 있다. 어느 실시형태에 있어서는, 화학식 I 또는 화학식 I'를 가지는 재료는, 2.1eV보다 큰 3중항 에너지 레벨을 가지고; 어느 실시형태에 있어서는, 2.2eV보다 큰; 어느 실시형태에 있어서는, 2.45eV보다 큰; 어느 실시형태에 있어서는, 2.6eV보다 큰 3중항 에너지 레벨을 가진다. 3중항 에너지는, 연역적으로 계산할 수 있거나, 펄스 방사선 분해 또는 저온 루미네선스 분광법을 사용하여 측정할 수 있거나 어느 한쪽이다.
식 I 또는 화학식 I'를 가지는 고분자 화합물 3의 몇 개의 비한정적인 예로서는, 이하의 화합물 R~EE를 들 수 있다.
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
고분자 화합물 3은, C-C 또는 C-N 결합을 생성하는 임의의 기술을 사용하여 제조할 수 있다. Suzuki, Yamamoto, Stille, 및 Pd- 또는 Ni- 촉매 C-N 커플링 등의, 다양한 그러한 기술은 공지되어 있다. 중수소화 화합물은, 중수소화 전구체 재료를 사용하여 유사한 방법으로 또는, 보다 일반적으로는, 비중수소화 화합물을, 3염화알루미늄 혹은 에틸알루미늄디클로라이드 등의, 루이스산 H/D 교환 촉매의 존재 하에, d6-벤젠 등의, 중수소화 용매로 처리하는 것에 의해 조제할 수 있다.
본 실시형태에 기재되는 고분자 화합물 3은, 정공수송 재료로서, 일렉트로루미네선스 재료로서, 및 일렉트로루미네선스 재료용의 호스트로서 사용할 수 있다. 이 고분자 화합물 3은, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 등의 효율적인 소분자 정공수송 화합물과 유사한 정공 이동도 및 HOMO/LUMO 에너지를 가진다. TPD 등의 화합물은 일반적으로, 증착 기술을 사용하여 적용되지 않으면 안된다.
(고분자 화합물 4)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 하기 화학식 I로 표시되는 고분자 화합물(이하, 「고분자 화합물 4」라고도 함)을 포함한다. 보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 고분자 화합물 4이다.
고분자 화합물 4는, 하기 화학식 I-2로 표시된다:
[화학식 I-2]
Figure pat00045
식 중,
A는, 적어도 1개의 트리아릴아민기를 포함하는 단량체 단위이며,
B'는, 공중합체 중에 적어도 3개의 연결점을 가지는 단량체 단위이며,
C'는, 방향족 단량체 단위 또는 그의 중수소화 유사체이며,
E는 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, H, D, 할로겐화물, 알킬기, 실릴기, 게르밀기, 아릴기, 아릴아미노기, 실록산기, 가교성기, 중수소화 알킬기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 아릴기, 중수소화 아릴아미노기, 중수소화 실록산기, 및 중수소화 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되고,
a, b 및 c는, 동일해도 되고 상이해도 되며, a+b+c=1이며, a 및 b가 제로가 아닌 몰분률이다.
화학식 I-2은, 화학식 I-2'로 표시될 수도 있다.
Figure pat00046
화학식 I-2' 중,
a1, b1, c1 및 e1은, a1+b1+c1+e1=1이며, a1 및 b1이 제로가 아닌 반응성 단량체의 몰분률이며,
z는, 3 이상의 정수이며,
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타내고,
A, B', C' 및 E는, 상기한 정의와 동일하다.
단량체 단위 A, B' 및 C'는, 모두 상이하다.
단량체 단위 A, B' 및 C'는 각각 독립적으로, D, F, CN, 알킬기, 플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아미노기, 실릴기, 게르밀기, 알콕시기, 아릴옥시기, 플루오로알콕시기, 실록산기, 실록시기, 중수소화 알킬기, 중수소화 부분 불화 알킬기, 중수소화 아릴기, 중수소화 헤테로아릴기, 중수소화 아미노기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 알콕시기, 중수소화 아릴옥시기, 중수소화 플루오로알콕시기, 중수소화 실록산기, 중수소화 실록시기 및 가교성기 및 그 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 가질 수도 있다.
E가 H, D 또는 할로겐화물이 아닌 경우, E는, D, F, CN, 알킬기, 플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아미노기, 실릴기, 게르밀기, 알콕시기, 아릴옥시기, 플루오로알콕시기, 실록산기, 실록시기, 중수소화 알킬기, 중수소화 부분 불화 알킬기, 중수소화 아릴기, 중수소화 헤테로아릴기, 중수소화 아미노기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 알콕시기, 중수소화 아릴옥시기, 중수소화 플루오로알콕시기, 중수소화 실록산기, 중수소화 실록시기 및 가교성기 및 그 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 치환기를 가질 수도 있다.
화학식 I-2에 있어서 기재된 A, B', C' 및 E의 모든 실시형태는, 화학식 I-2'에 있어서도 동일하게 적용된다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, A, B' 및 임의의 C는, 규칙적인 교호 패턴으로 제어된다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, A, B' 및 임의의 C는, 동종의 단량체의 블록으로 제어된다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, A, B' 및 임의의 C는, 랜덤으로 배치된다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 세그먼트의 분포는, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 화학식 I-2로 표시되는 화합물의 특성을 최적화하도록 조작할 수 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 상이한 분포는, 관련되는 필름 형성 특성을 최종적으로 결정하는 비연상 패킹의 정도가 상이하게 될 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 화학식 I-2로 표시되는 공중합체는 중수소화된다. 「중수소화」라는 용어는, 적어도 1개의 수소(「H」)가 중수소(「D」)로 치환되어 있는 것을 의미하는 것을 의도하고 있다. 용어 「중수소화 유사체」는, 1개 이상의 사용 가능한 수소가 중수소로 치환되고 있는 화합물 또는 기의 구조 유사체를 나타낸다. 중수소화 공중합체 또는 중수소화 유사체에서는, 중수소는 천연 존재량 레벨 중 적어도 100배 존재한다. 몇 개의 실시형태에서는, 공중합체는, 적어도 10% 중수소화되어 있다. 「% 중수소화」란, 중양성자와 프로톤의 합계에 대한 중양성자의 비율을 의미하고, 백분률로 나타낸다. 몇 개의 실시형태에서는, 공중합체는, 적어도 10% 중수소화되어 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 20% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 30% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 40% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 50% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 60% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 70% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 80% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 적어도 90% 중수소화되어 있다; 몇 개의 실시형태에서는, 100% 중수소화된다.
중수소화는, 단량체 단위 A, B' 및 C'의 1개 이상에 존재할 수 있다. 중수소화는, 공중합체 주쇄, 펜던트기, 또는 그 양쪽에 존재할 수 있다.
단량체 단위 A는, 적어도 1개의 트리아릴아미노기를 포함하는 방향족 단량체 단위이다.
단량체 단위 A는, 2관능성 단량체 단위이며, 공중합체 중에 2개의 연결점만을 가진다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 A는, 화학식 II로 표시된다.
Figure pat00047
화학식 중,
Ar1은 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
Ar2는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
X는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 단결합, 아릴기 및 중수소화 아릴기로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 A는, 화학식 III로 나타낸다.
Figure pat00048
화학식 중,
Ar1은, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
Ar2는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
Ar3는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
q는, 0 이상의 정수이며;
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 A는, 화학식 III-a로 표시된다.
Figure pat00049
화학식 중, Ar1, Ar2, Ar3 및 *은, 상기 화학식 III의 정의와 동일하다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 A는, 화학식 III-b로 표시된다.
Figure pat00050
화학식 중,
Ar2는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
R1~R5는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, D, F, CN, 알킬기, 플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아미노기, 실릴기, 게르밀기, 알콕시기, 아릴옥시기, 플루오로알콕시기, 실록산기, 실록시기, 중수소화 알킬기, 중수소화 부분 불화 알킬기, 중수소화 아릴기, 중수소화 헤테로아릴기, 중수소화 아미노기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 알콕시기, 중수소화 아릴옥시기, 중수소화 플루오로알콕시기, 중수소화 실록산기, 중수소화실록시기 및 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 인접하는 R1 또는 인접하는 R5는, 서로 결합하여 축합 5원환 또는 6원환을 형성해도 되고;
k는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 0 이상 4 이하의 정수이며;
g는, 0 이상 3 이하의 정수이며;
h 및 h1은, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 1 또는 2이며;
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 A는, 화학식 IV로 표시된다.
Figure pat00051
화학식 중,
Ar2는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
Ar4는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 페닐렌, 치환된페닐렌, 나프틸렌, 치환된 나프틸렌 및 그의 중수소화 유사체로 이루어지는 기로부터 선택되고;
T1 및 T2는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 비평면 구조로 연결된 공역 부분 또는 그의 중수소화 유사체이며;
d는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 1 이상 6 이하의 정수이며,
e는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 1 이상 6 이하의 정수이며,
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 A는, 화학식 V-a 또는 화학식 V-b로 표시된다.
Figure pat00052
화학식 중,
Ar2는, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
Ar5, Ar6 및 Ar7은, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 또는 중수소화 아릴기이며;
R1 및 R2는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, D, F, CN, 알킬기, 플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아미노기, 실릴기, 게르밀기, 알콕시기, 아릴옥시기, 플루오로알콕시기, 실록산기, 실록시기, 중수소화 알킬기, 중수소화 부분 불화 알킬기, 중수소화 아릴기, 중수소화 헤테로아릴기, 중수소화 아미노기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 알콕시기, 중수소화 아릴옥시기, 중수소화 플루오로알콕시기, 중수소화 실록산기, 중수소화실록시기 및 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, R1 및 R2로부터 선택된 인접하는 기는, 서로 결합하여 축합환을 형성해도 되고;
k1은, 0 이상 4 이하의 정수이며;
g1은, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 0 이상 3 이하의 정수이며;
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 적어도 1개의 축합환을 가지는 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 나프틸기, 안트라세닐기, 나프틸페닐기, 페닐나프틸기, 플루오레닐기, 및 그의 치환된 유도체 및 그의 중수소화 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 축합환을 가지지 않는 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 아릴기 또는 치환된 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, D, F, CN, 알킬기, 플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아미노기, 실릴기, 게르밀기, 알콕시기, 아릴옥시기, 플루오로알콕시기, 실록산기, 실록시기, 가교성기, 중수소화 알킬기, 중수소화 부분 불화 알킬기, 중수소화 아릴기, 중수소화 헤테로아릴기, 중수소화 아미노기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 알콕시기, 중수소화 아릴옥시기, 중수소화 플루오로알콕시기, 중수소화 실록산기, 중수소화 실록시기 및 중수소화 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 치환기를 가지고, 몇 개의 실시형태에서는, 상기 치환기는, D, 알킬기, 아릴아미노기, 탄화수소 아릴기, 중수소화 알킬기, 중수소화 아릴아미노기 및 중수소화 탄화수소 아릴기로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 탄화수소 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 헤테로아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 화학식 a로 표시된다.
Figure pat00053
화학식 중,
R9은, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, D, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 게르밀기, 및 그의 치환된 유도체 및 그의 중수소화 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 인접하는 R9은, 서로 결합하여 축합환을 형성해도 되고;
p는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 0 이상 4 이하의 정수이며;
r은, 1 이상 5 이하의 정수이며;
**은, 연결점을 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 화학식 b로 표시된다.
Figure pat00054
화학식 중, R9, p, r 및 **은, 상기 화학식 a에서의 정의와 동일하다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 화학식 c로 표시된다.
Figure pat00055
화학식 중, R9, p, r 및 **은, 상기 화학식 a에서의 정의와 동일하다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar1은, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기, 및 그의 중수소화 유사체, 및 플루오로기, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 게르밀기, 실록시기, 가교성기를 가지는 치환기, 및 그의 중수소화 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 치환기를 가지는, 그의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 Ar1에서의 실시형태의 모두는, Ar3, Ar5, Ar6 및 Ar7에 있어서도 동일하게 적용된다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 적어도 1개의 축합환을 가지는 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 나프틸기, 안트라세닐기, 나프틸페닐기, 페닐나프틸기, 플루오레닐기, 및 그의 치환된 유도체 및 그의 중수소화 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 축합환을 가지지 않는 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 아릴기 또는 치환된 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 탄화수소 아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 헤테로아릴기이다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 화학식 d로 표시된다.
Figure pat00056
R9은, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, D, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 게르밀기, 및 그의 치환된 유도체 및 그의 중수소화 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 인접하는 R9은, 서로 결합하여 축합환을 형성해도 되고;
p는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 0 이상 4 이하의 정수이며;
q는, 0 이상 5 이하의 정수이며;
r은, 1 이상 5 이하의 정수이며;
**은, 연결점을 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 화학식 e로 표시된다.
Figure pat00057
화학식 중, R9, p, r 및 **은, 상기 화학식 d에서의 정의와 동일하다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 화학식 f로 표시된다.
[화학식 58]
Figure pat00058
화학식 중, R9, p, q, r 및 **은, 상기 화학식 d에서의 정의와 동일하다.
상기 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, Ar2는, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기, 및 그의 중수소화 유사체, 및 플루오로기, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 게르밀기, 실록시기, 가교성기를 가지는 치환기, 및 그의 중수소화 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 치환기를 가지는, 그의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, g=0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, g=1이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, g>0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, g1=0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, g1=1이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, g1>0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, k=0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, k=1이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, k>0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, k1=0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, k1=1이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, k1>0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, p=0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, p=1이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, p>0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, q=0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, q=1이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, q>0이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, r=1이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, r=2이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, r=3이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, R1은, D 또는 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기이다. 몇 개의 실시형태에서는, 알킬기는, 중수소화되어 있다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, R1은, 탄소수 1 이상 10 이하의 실릴기이다. 몇 개의 실시형태에서는, 실릴기는, 중수소화되어 있다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, R1은, 탄소수 6 이상 20 이하의 아릴기 또는 탄소수 6 이상 20 이하의 중수소화 아릴기이다. 몇 개의 실시형태에서는, 아릴기는, 탄화수소 아릴기이다. 몇 개의 실시형태에서는, 아릴기는, 탄소수 3 이상 20 이하의 헤테로아릴기이다.
상기한 화학식의 몇 개의 실시형태에서는, R1은, 아미노기이다. 몇 개의 실시형태에서는, 아미노기는, 중수소화되어 있다.
상기 R1에서의 실시형태의 모두는, R2, R3, R4, R5 및 R9에 있어서도 동일하게 적용된다.
상기 화학식의 실시형태는, 서로 배타적이지 않는 한, 1개 이상의 다른 실시형태와 조합하는 것이 가능하다. 당업자는, 어느 실시형태가 서로 배타적인지를 이해할 것이다. 따라서, 당업자는, 본 출원이 의도하는 실시형태의 조합을 용이하게 결정할 수 있을 것이다.
단량체 단위 A의 비한정적인 예 중에서 몇 개를 이하에 나타낸다.
Figure pat00059
단량체 단위 B'는, 공중합체 중에 적어도 3개의 연결점을 가지는 다관능 분지단량체 단위이다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 3개 이상 6개 이하의 연결점을 가진다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 3개의 연결점을 가진다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 4개의 연결점을 가진다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 5개의 연결점을 가진다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 6개의 연결점을 가진다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 방향족이다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 환 헤테로 원자를 가지지 않는다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 분지 알킬기를 가지는 방향족이다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 분지 방향족기를 가지는 방향족이다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 트리아릴아민기이다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 화학식 VI로 표시된다.
Figure pat00060
화학식 중,
Z는, C, Si, Ge, N, 및 적어도 3개의 결합 위치를 가지는 환형 지방족 부분, 방향족 부분, 중수소화 환형 지방족 부분 및 중수소화 방향족 부분으로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
Y는, 단결합, 알킬기, 방향족 부분, 중수소화 알킬기, 또는 중수소화 방향족 부분이며, Y가 단결합, 알킬기 또는 중수소화 알킬기인 경우, Z는, 방향족 부분 또는 중수소화 방향족 부분이며;
s는, 3으로부터 Z 상에서 이용 가능한 결합 위치의 최대수까지의 정수이며;
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 B'는, 화학식 VII, 화학식 VIII, 화학식 IX, 화학식 X 및 화학식 XI로 이루어지는 군으로부터 선택되는화학식으로 표시된다.
Figure pat00061
화학식 중,
Ar8은, 적어도 3개의 결합 위치를 가지는 방향족 부분 또는 중수소화 방향족 부분이며;
R6는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, D, F, CN, 알킬기, 플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아미노기, 실릴기, 게르밀기, 알콕시기, 아릴옥시기, 플루오로알콕시기, 실록산기, 실록시기, 중수소화 알킬기, 중수소화 부분 불화 알킬기, 중수소화 아릴기, 중수소화 헤테로아릴기, 중수소화 아미노기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 알콕시기, 중수소화 아릴옥시기, 중수소화 플루오로알콕시기, 중수소화 실록산기, 중수소화실록시기 및 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 인접하는 R6는, 서로 결합하여 축합 5 또는 6인원수환을 형성해도 되고;
k는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 0 이상 4 이하의 정수이며;
k1은, 0 이상 5 이하의 정수이며;
*은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
식 VI의 몇 개의 실시형태에서는, Z는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 및 그의 치환된 유도체 및 그의 중수소화 유사체로부터 선택되는 화합물 유래의 방향족 부분이다.
단량체 단위 B'의 비한정적인 예 중에서 몇 개를 이하에 나타낸다.
Figure pat00062
단량체 단위 C'는, 방향족인 임의의 단량체 단위이다.
단량체 단위 C'는, 연결점을 2개만 가지는 2관능성 단량체 단위이다.
몇 개의 실시형태에서는, 단량체 단위 C'는, 가교성기 또는 중수소화 가교성기를 포함한다.
몇 개의 실시형태에서는, C'는, 하기 화학식 중 하나로 표시된다.
화학식 중,
R12는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, D, 알킬기, 실릴기, 게르밀기, 아릴기, 중수소화 알킬기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기 및 중수소화 아릴기로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
R13은, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, H, D, 알킬기 및 중수소화 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
R14는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 알킬기, 아릴기 및 그의 중수소화 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
R15는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 아릴기 및 중수소화 아릴기로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
f는, 동일해도 되고 상이해도 되며, 각각 독립적으로, 0으로부터 치환기로서 사용 가능한 최대수까지의 정수이며,
t는, 0 이상 20 이하의 정수이며,
**은, 연결점을 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, f는, 0 이상 2 이하이다.
몇 개의 실시형태에서는, t는, 1 이상 3 이하이다.
임의의 단량체 단위 C'의 비한정적인 예 중에서 몇 개를 이하에 나타낸다.
Figure pat00063
E는, 공중합체의 엔드 캡핑(end capping) 단위이다.
E는, 연결점을 1개만 가지는 단관능성 단위이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, E는, H 또는 D이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, E는, 단관능성 단량체 단위이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, E는, 가교성기 또는 중수소화 가교성기이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, E는, 탄화수소 아릴기 또는 중수소화 탄화수소 아릴기이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, E는, 아릴기, 아릴아미노기, 가교성기 및 그의 중수소화 유사체로부터 선택된다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, E는, 페닐기, 비페닐기, 디페닐아미노기 및 그의 치환된 유도체 및 그의 중수소화 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 몇 개의 실시형태에서는, 치환기는, 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 가교성기 또는 그의 중수소화 유사체이다.
E의 비한정적인 예 중에서 몇 개를 이하에 나타낸다.
Figure pat00064
화학식 중, *은, 공중합체 중의 연결점을 나타낸다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, a
Figure pat00065
0.50이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, a=0.50-0.99이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, a=0.60-0.90이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, a=0.65-0.80이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, b≥0.05이며; 몇 개의 실시형태에서는, b≥0.10이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, b=0.01-0.50이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, b=0.05-0.45이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, b=0.10-0.40이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, b=0.20-0.35이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, c=0이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, c=0-0.20이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, c=0.01-0.20이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, c=0.05-0.15이다.
화학식 I-2의 몇 개의 실시형태에서는, E에 대한 A+B'의 몰비는, 40:60~98:2의 범위 내이고, 몇 개의 실시형태에서는, 50:50~90:10; 몇 개의 실시형태에서는, 60:40~80:20이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, a1=0.30-0.90이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, a1=0.40-0.80이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, a1=0.50-0.80이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, b1=0.05-0.40이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, b1=0.10-0.30이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, b1=0.10-0.20이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, c1=0이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, c1=0-0.15이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, c1=0.01-0.15이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, c1=0.05-0.12이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, e1=0.05-0.60이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, e1=0.10-0.50이다.
화학식 I-2'의 몇 개의 실시형태에서는, e1=0.15-0.35이다.
공중합체 타입 1
Figure pat00066
공중합체 타입 1에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는, 가교성기이다.
공중합체 타입 2
Figure pat00067
공중합체 타입 2에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 3
Figure pat00068
공중합체 타입 3에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 4
Figure pat00069
공중합체 타입 4에서는, 단량체 단위 C'는 존재하고, 가교성기를 가진다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 5
Figure pat00070
공중합체 타입 5에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 6
Figure pat00071
공중합체 타입 6에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 7
Figure pat00072
공중합체 타입 7에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 8
Figure pat00073
공중합체 타입 8에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 10
Figure pat00074
공중합체 타입 10에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 10
Figure pat00075
공중합체 타입 10에서는, 단량체 단위 C'는 존재하고, 가교성기를 가진다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 11
Figure pat00076
공중합체 타입 11에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 12
Figure pat00077
공중합체 타입 12에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기를 가진다.
공중합체 타입 13
Figure pat00078
공중합체 타입 13에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 14
Figure pat00079
공중합체 타입 14에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 단량체 단위 B'는 4관능이다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 15
Figure pat00080
공중합체 타입 15에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 16
Figure pat00081
공중합체 타입 16에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 17
Figure pat00082
공중합체 타입 17에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 18
Figure pat00083
공중합체 타입 18에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 19
Figure pat00084
공중합체 타입 19에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 아릴기이다.
공중합체 타입 20
Figure pat00085
공중합체 타입 20에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
공중합체 타입 21
Figure pat00086
공중합체 타입 21에서는, c1=0이며, 단량체 단위 C'는 존재하지 않는다. 엔드 캡핑 단위 E는 가교성기이다.
화학식 I-2의 공중합체는, C-C 또는 C-N 결합을 생기게 하는 기술이나 기지(旣知)의 중합 기술을 사용하여 제작할 수 있다. 다양한 이와 같은 기술은 기지이며, 예를 들면, Suzuki, Yamamoto, Stille, 및 금속 촉매를 사용하는 C-N 커플링(metal-catalyzed C-N coupling), 또한 금속 촉매를 사용하는 산화 직접 아릴화(metal catalyzed oxidative direct arylation) 등이 있다.
중수소화 화합물은, 중수소화 전구체(precursor) 재료를 사용하여 동일하게 하여, 또는 보다 일반적으로는 트리플루오로메탄술폰산, 3염화 알루미늄 또는 에틸알루미늄디클로라이드 등의, 루이스산 H/D 교환 촉매의 존재 하에서, 벤젠-d6 등의, 중수소화 용매로 비중수소화 화합물을 처리함으로써, 조제할 수 있다.
중합체 및 공중합체의 분자량 제어 기술은, 상기 분야에 있어서 기지이다. 본 명세서에 기재된 공중합체의 분자량은, 통상, 중합 반응에서의 단량체의 비율에 의해 제어할 수 있다. 실시형태에 따라서는, 분자량은, 퀀칭 반응(quenching reaction)을 사용하여 제어할 수 있다.
실시형태에 따라서는, 고분자 화합물 4는, 60mL/g 미만의 고유 점도를 가진다. 점도가 낮으면, 보다 고농도의 용액을 분사할 수 있으므로, 잉크젯 프린트 용도에 특히 유용하다. 실시형태에 따라서는, 본 명세서에 기재되는 공중합체는, 50mL/g 미만, 40mL/g 미만, 30mL/g 미만의 고유 점도를 가진다. 실시형태에 따라서는, 고유 점도는 20mL/g 이상 60mL/g 이하, 20mL/g 이상 50mL/g 이하, 20mL/g 이상 40mL/g 이하라도 된다.
(고분자 화합물 5)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 하기 화학식(5-1)으로 나타내는 구성 단위(5-A)를 가지는 고분자 화합물 5를 포함한다. 보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 하기 화학식(5-1)으로 나타내는 구성 단위(5-A)를 가지는 고분자 화합물 5이다.
본 실시형태에 따른 고분자 화합물 5(규소 함유 아릴아민 폴리머)은, 하기 화학식(5-1):
Figure pat00087
으로 나타내는 구성 단위(5-A)를 가진다. 고분자 화합물 5는, 구성 단위(5-A) 1종을 포함하는 것이라도 되고, 또는 2종 이상의 구성 단위(5-A)를 포함하는 것이라도 된다.
본 명세서에 있어서, 상기 화학식(5-1)으로 나타내는 구성 단위(5-A)를, 간단히 「구성 단위(5-A)」 또는 「본 실시형태에 따른 구성 단위(5-A)」라고도 한다. 마찬가지로, 본 명세서에 있어서, 상기 화학식(5-1)으로 나타내는 구성 단위(5-A)를 가지는 고분자를, 간단히 「고분자 화합물 5」, 「본 실시형태에 따른 고분자 화합물 5」, 「규소 함유 아릴아민 폴리머」 또는 「본 실시형태에 따른 규소 함유 아릴아민 폴리머」라고도 한다.
상기 화학식(5-1)의 구성 단위(5-A)에서는, 규소 원자가 주쇄의 공역을 절단하고 있다. 이로써, 고분자로 한 경우에 3중항 에너지 준위를 높이고, 높은 전류 효율을 달성할 수 있다. 따라서, 고분자 화합물 5를 사용함으로써, 높은 발광 효율을 발휘하는 일렉트로루미네선스 소자를 제작할 수 있다. 또한, 구성 단위(5-A)에서는 주쇄가 규소 원자로 절단되어 있다. 이 때문에, 고분자 화합물 5는, 고분자화해도 퀀텀닷와 에너지 준위가 유사한 저분자 화합물 상의 성질을 나타낸다. 이 때문에, 고분자 화합물 5를 사용함으로써, 저구동 전압화가 가능하게 된다. 따라서, 고분자 화합물 5는 높은 3중항 에너지 준위를 가지고, 높은 전류 효율을 달성할 수 있다. 따라서, 고분자 화합물 5를 사용하여 제작되는 일렉트로루미네선스 소자는, 높은 발광 효율을 발휘할 수 있다. 또한, 고분자 화합물 5는, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 고분자 화합물 5를 사용하여 제작되는 일렉트로루미네선스 소자는, 저구동 전압으로 높은 발광 효율을 발휘할 수 있다. 부가하여, 고분자 화합물 5는, 성막성 및 용매 용해성이 우수하므로, 습식(도포)법에서의 성막이 가능하다. 따라서, 고분자 화합물 5를 사용함으로써, 일렉트로루미네선스 소자의 대면적화, 고생산성이 가능하게 된다. 그리고, 전술한 메커니즘은 추측에 의한 것이며, 본 발명은 상기 메커니즘에 전혀 구애받지 않는다.
상기 화학식(5-1)에 있어서, Ar1은 각각 독립적으로, 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 12 이상 25 이하의 복소환식 방향족기를 나타낸다. 여기서, 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기로서는, 이하로 제한되지 않지만, 예를 들면, 벤젠(페닐기), 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 안트라센, 아줄렌, 헵탈렌, 아세나프텐, 페날렌, 플루오렌, 안트라퀴놀린, 페난트린, 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 퀸키페닐(quinquephenyl), 섹시페닐, 피렌, 9,9-디페닐플루오렌, 9,9'-스피로비[플루오렌], 9,9-디알킬플루오렌 등의 방향족 탄화수소 유래의 1가의 기가 있다. 또한, 탄소수 12 이상 25 이하의 복소환식 방향족기로서는, 이하로 제한되지 않지만, 예를 들면, 아크리딘, 페나진, 벤조퀴놀린, 벤즈이소퀴놀린, 페난트리딘, 페난트롤린, 안트라퀴논, 플루오레논, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 카르바졸, 이미다조페난트리딘, 벤즈이미다조페난트리딘, 아자디벤조퓨란, 9-페닐카르바졸, 아자카르바졸, 아자디벤조티오펜, 디아자디벤조퓨란, 디아자카르바졸, 지아자디벤조티오펜, 크산톤, 디옥산톤, 피리딘, 퀴놀린, 안트라퀴놀린 등의 복소환식 방향족 화합물 유래의 1가의 기가 있다. 이들 중, 적어도 한쪽 Ar1은, 벤젠, 플루오렌, 비페닐, p-터페닐, 9,9-디페닐플루오렌, 9,9'-스피로비[플루오렌], 디벤조퓨란, 디벤조티오펜 및 9-페닐카르바졸로부터 선택되는 화합물 유래의 1가의 기인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 양쪽 Ar1이, 벤젠, 플루오렌, 비페닐, p-터페닐, 9,9-디페닐플루오렌, 9,9'-스피로비[플루오렌], 디벤조퓨란, 디벤조티오펜 및 9-페닐카르바졸로부터 선택되는 화합물 유래의 1가의 기인 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 양쪽 Ar1이 비페닐이다. 이와 같은 Ar1이면, 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화, 고효율화를 달성할 수 있다. 그리고, 상기한 바람직한 형태에 있어서, Ar1은 무치환이라도 되고 또는 어느 하나의 수소 원자가 치환기로 치환되어도 된다.
여기서, Ar1 중 어느 하나의 수소 원자가 치환되는 경우의 치환기의 도입수는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 이상 3 이하이며, 보다 바람직하게는 1 이상 2 이하이며, 특히 바람직하게는 1이다. Ar1이 치환기를 가지는 경우의 치환기의 결합 위치는, 특별히 한정되지 않는다. 치환기는, 바람직하게는 Ar1이 연결하는 주쇄의 질소 원자에 대하여 가능한 먼 위치에 존재하는 것이 바람직하다. 이와 같은 위치에 치환기가 존재함으로써, 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화, 고효율화를 달성할 수 있다.
또한, Ar1 중 어느 하나의 수소 원자가 치환되는 경우에 존재할 수 있는 치환기는, 특별히 한정되지 않고, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 알킬기, 시클로알킬기, 하이드록시알킬기, 알콕시알킬기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 알케닐기, 알키닐기, 아미노기, 아릴기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 하이드록실기(-OH), 카르복실기(-COOH), 티올기(-SH), 시아노기(-CN) 등을 예로 들 수 있다. 상기에 있어서, 동일한 치환기로 치환되지는 않는다. 즉, 치환의 알킬기는, 알킬기로 치환되지는 않는다.
여기서, 알킬기로서는, 직쇄 혹은 분지 중 어느 하나이면 되지만, 바람직하게는 탄소수 1 이상 20 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기를 예로 들 수 있다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기 등을 예로 들 수 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
시클로알킬기로서는, 예를 들면, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다.
하이드록시알킬기로서는, 예를 들면, 상기 알킬기가 1 이상 3 이하(바람직하게는 1 이상 2 이하, 특히 바람직하게는 1)의 수산기로 치환되는 것(예를 들면, 하이드록시메틸기, 하이드록시에틸기)이 예시된다.
알콕시알킬기로서는, 예를 들면, 상기 알킬기가 1 이상 3 이하(바람직하게는 1 이상 2 이하, 특히 바람직하게는 1)의 상기 알콕시기로 치환되는 것이 예시된다.
알콕시기로서는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 헵틸옥시기, 옥틸옥시기, 노닐옥시기, 데실옥시기, 운데실옥시기, 도데실옥시기, 트리데실옥시기, 테트라데실옥시기, 펜타데실옥시기, 헥사데실옥시기, 헵타데실옥시기, 옥타데실옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 3-에틸펜틸옥시기 등이 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
시클로알콕시기로서는, 예를 들면, 시클로프로폭시기, 시클로부톡시기, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기 등이 있다.
알케닐기로서는, 예를 들면, 비닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 1-헥세닐기, 2-헥세닐기, 3-헥세닐기, 1-헵테닐기, 2-헵테닐기, 5-헵테닐기, 1-옥테닐기, 3-옥테닐기, 5-옥테닐기 등이 있다.
알키닐기로서는, 예를 들면, 아세틸레닐기, 1-프로피닐기, 2-프로피닐기, 1-부티닐기, 2-부티닐기, 3-부티닐기, 1-펜테틸기, 2-펜테틸기, 3-펜테틸기, 1-헥시닐기, 2-헥시닐기, 3-헥시닐기, 1-헵티닐기, 2-헵티닐기, 5-헵티닐기, 1-옥티닐기, 3-옥티닐기, 5-옥티닐기 등이 있다.
아릴기로서는, 예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 아줄레닐(azulenyl)기, 아세나프틸레닐기, 터페닐기, 페난트릴기 등이 있다.
아릴옥시기로서는, 예를 들면, 페녹시기, 나프틸옥시기 등이 있다.
알킬티오기로서는, 예를 들면, 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 펜틸티오기, 헥실티오기, 옥틸티오기, 도데실티오기 등이 있다.
시클로알킬티오기로서는, 예를 들면, 시클로펜틸티오기, 시클로헥실티오기 등이 있다.
아릴티오기로서는, 예를 들면, 페닐티오기, 나프틸티오기 등이 있다.
알콕시카르보닐기로서는, 예를 들면, 메틸옥시 카르보닐기, 에틸옥시 카르보닐기, 부틸옥시 카르보닐기, 옥틸옥시 카르보닐기, 도데실옥시카르보닐기 등이 있다.
아릴옥시카르보닐기로서는, 예를 들면, 페닐옥시카르보닐기, 나프틸옥시카르보닐기 등이 있다.
즉, 본 실시형태의 바람직한 형태에서는, Ar1은 각각 독립적으로, 하기 군으로부터 선택되는 기이다. 그리고, 하기 구조에 있어서, R111~R133은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기, 또는 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 여기서, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기 등이 있다. 또한, 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기는, 특별히 제한되지 않지만, 상기 Ar1에서 규정한 것과 동일한 예를 적용할 수 있다. 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화의 관점에서, R111~R133은, 바람직하게는 수소 원자, 탄소수 2 이상 10 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기이다. 보다 바람직하게는, R111~R133은, 수소 원자 또는 탄소수 3 이상 6 이하의 직쇄의 알킬기이다.
Figure pat00088
상기 화학식(5-1)에 있어서, Ar2는, 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 2가의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 12 이상 25 이하의 2가의 복소환식 방향족기를 나타낸다. 여기서, 탄소수 6 이상 25 이하의 2가의 방향족 탄화수소기는, 특별히 제한되지 않지만, 상기 Ar1에서 규정한 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소 유래의 2가의 기를 예시할 수 있다. 마찬가지로, 탄소수 12 이상 25 이하의 2가의 복소환식 방향족기는, 특별히 제한되지 않지만, 상기 Ar1에서 규정한 탄소수 12 이상 25 이하의 복소환식 방향족 화합물 유래의 2가의 기를 예시할 수 있다. 이들 중, Ar2는, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 퀸키페닐, 섹시페닐, 플루오렌, 9-페닐카르바졸, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 9,9-디페닐플루오렌 및 9,9'-스피로비[플루오렌]으로부터 선택되는 화합물 유래의 2가의 기인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Ar2는, 페닐, 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 퀸키페닐 및 플루오렌으로부터 선택되는 화합물 유래의 2가의 기인 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, Ar2는, 비페닐, p-터페닐, p-쿼터페닐 및 p-퀸키페닐로부터 선택되는 화합물 유래의 2가의 기인 것이 바람직하다. Ar2는, p-퀸키페닐 유래의 2가의 기인 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 Ar2라면, 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화, 고효율화를 달성할 수 있다. 그리고, 상기 바람직한 형태에 있어서, Ar2는 무치환이라도 되고 또는 어느 하나의 수소 원자가 치환기로 치환되어도 된다.
여기서, Ar2 중 어느 하나의 수소 원자가 치환되는 경우의 치환기의 도입수는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 이상 3 이하이며, 보다 바람직하게는 1 이상 2 이하이며, 특히 바람직하게는 2이다. Ar2가 치환기를 가지는 경우의 치환기의 결합 위치는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수의 치환기의 경우에는, 치환기는, 바람직하게는 동일한 방향환 또는 복소환에 존재하고, 보다 바람직하게는 동일한 방향환에 존재하고, 특히 바람직하게는 동일한 페닐환에 존재한다. 또한, 예를 들면, 2개의 치환기가 p-페닐렌기에 존재하는 경우에는, 2개의 치환기는, 2, 3번 위치, 2, 5번 위치, 3, 5번 위치 중 어느 위치에 존재해도 되지만, 바람직하게는 2, 5번 위치, 3, 5번 위치에 존재하고, 특히 바람직하게는 3, 5번 위치에 존재한다. 또한, 복수의 치환기가 복수 개가 연결된 방향환 또는 복소환에 존재하는 경우에는, 치환기는, 중앙 부근의 방향환 또는 복소환에 존재하는 것이 바람직하다. 이와 같은 위치에 치환기가 존재함으로써, 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화, 고효율화를 달성할 수 있다.
또한, Ar2 중 어느 하나의 수소 원자가 치환되는 경우에 존재할 수 있는 치환기는, 특별히 한정되지 않고, 상기 Ar1과 동일한 예시를 적용할 수 있다.
즉, 본 발명의 바람직한 형태에서는, Ar2는, 하기 군으로부터 선택되는 2가의 기이다. 그리고, 하기 구조에 있어서, R211~R269는 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기, 또는 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 여기서, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기, 또는 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기는, 특별히 한정되지 않고, 상기 R111~R133과 동일한 예시를 적용할 수 있다. 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화의 관점에서, R211~R269는, 바람직하게는 수소 원자, 탄소수 2 이상 10 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기이다. 보다 바람직하게는, R211~R269는, 수소 원자 또는 탄소수 3 이상 6 이하의 직쇄의 알킬기이다.
Figure pat00089
또한, 상기 화학식(5-1)에 있어서, R1은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄, 분지 혹은 환형의 탄화수소기, 또는 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 여기서, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄, 분지 혹은 환형의 탄화수소기는, 특별히 제한되지 않지만, 직쇄 혹은 분지의, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 및 시클로알킬기 등을 예로 들 수 있다. 그리고, R1이 알케닐기 또는 알키닐기인 경우에는, R1의 탄소수는 2 이상 12 이하이다. 마찬가지로, R1이 시클로알킬기인 경우에는, R1의 탄소수는 3 이상 12 이하이다.
탄소수 1 이상 12 이하의 알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기 등이 있다.
탄소수 2 이상 12 이하의 알케닐기로서는, 예를 들면, 비닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 2-부테닐기, 1,3-부타티에닐기, 2-펜테닐기, 이소프로페닐기 등이 있다.
탄소수 2 이상 12 이하의 알키닐기로서는, 예를 들면, 에티닐기, 프로파질기 등이 있다.
탄소수는 3 이상 12 이하의 시클로알킬기로서는, 예를 들면, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다.
이들 중, R1은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기인 것이 바람직하다. 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화의 관점에서, R1은, 보다 바람직하게는 수소 원자 또는 탄소수 3 이상 6 이하의 직쇄의 알킬기이다.
또한, 상기 구성 단위(5-A)의 중합도는, 특별히 제한되지 않지만, 10 이상 1,000 이하의 정수인 것이 바람직하다. 보다 높은 3중항 에너지 준위, 보다 저구동 전압화의 관점에서, 구성 단위(5-A)의 중합도는, 보다 바람직하게는 5 이상 500 이하, 더욱 바람직하게는 10 이상이하 300 이하, 특히 바람직하게는 10 이상 150 이하이다.
본 실시형태에 있어서,화학식(5-1)으로 표시되는 구성 단위(5-A)는, 3중항 에너지 준위 및 정공수송능의 더 한층의 향상 및 구동 전압의 더 한층의 저하의 관점에서, 바람직하게는 하기 화학식(5-A-1)~식(5-A-4)으로 표시되는 구성 단위로부터 선택된다. 특히 바람직하게는, 구성 단위(5-A)는, 하기 화학식(5-A-1)으로 표시되는 구성 단위이다. 하기에 있어서, 「Alkyl」은, 「무치환의 또는 알킬기로 치환된」 것을 의미한다. 바람직하게는, 「Alkyl」은, 무치환의(즉, Alkyl=수소 원자) 또는 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기로 치환된 것을 의미한다. 보다 바람직하게는, 「Alkyl」은, 무치환의 또는 탄소수 3 이상 6 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 「Alkyl」은, 동일한 알킬기라도 되고 상이한 알킬기라도 된다.
Figure pat00090
본 실시형태의 고분자 화합물 5에서의 구성 단위(5-A)의 조성은, 특별히 한정되지 않는다. 얻어지는 고분자 화합물 5를 사용하여 형성한 층(예를 들면, 정공주입층, 정공수송층)의 정공수송능의 더 한층의 향상 효과 등을 고려하면, 구성 단위(5-A)는, 고분자 화합물 5를 구성하는 전체 구성 단위에 대하여, 바람직하게는 10몰% 이상 100몰% 이하, 보다 바람직하게는 50몰% 이상 100몰% 이하, 특히 바람직하게는 100몰%이다. 즉, 본 실시형태의 바람직한 형태에서는, 구성 단위(5-A)는, 전체 구성 단위에 대하여, 10몰% 이상 100몰% 이하의 비율로 포함된다. 본 실시형태의 보다 바람직한 형태에서는, 구성 단위(5-A)는, 전체 구성 단위에 대하여, 50몰% 이상 100몰% 이하의 비율로 포함된다. 본 실시형태의 특히 바람직한 형태에서는, 고분자 화합물 5는, 구성 단위(5-A)만으로 구성된다. 그리고, 고분자 화합물 5가 2종 이상의 구성 단위(5-A)를 포함하는 경우에는, 상기 구성 단위(5-A)의 함유량은, 구성 단위(5-A)의 합계량을 의미한다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 고분자 화합물 5는, 구성 단위(5-A)만으로 구성되어도 된다. 또는, 본 실시형태의 고분자 화합물 5는, 구성 단위(5-A) 이외의 다른 구성 단위를 더 포함할 수도 있다. 다른 구성 단위를 포함하는 경우의 다른 구성 단위는, 고분자 화합물 5의 효과(특히 높은 3중항 에너지 준위, 낮은 구동 전압)를 저해하지 않는 한 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 하기 화학식(5-2)으로 나타내는 구성 단위를 예로 들 수 있다. 그리고, 이하에서는, 하기 화학식(5-2)으로 나타내는 구성 단위를 「구성 단위(5-B)」라고도 한다.
Figure pat00091
본 실시형태의 고분자 화합물 5에서의 구성 단위(5-B)의 조성은, 특별히 한정되지 않는다. 얻어지는 고분자 화합물에 의한 성막 용이성, 피막 강도의 더 한층의 향상 효과 등을 고려하면, 구성 단위(5-B)는, 고분자 화합물 5를 구성하는 전체 구성 단위에 대하여, 바람직하게는 1몰% 이상 10몰% 이하이다. 그리고, 고분자 화합물 5가 2종 이상의 구성 단위(5-B)를 포함하는 경우에는, 상기 구성 단위(5-B)의 함유량은, 구성 단위(5-B)의 합계량을 의미한다.
고분자 화합물 5가 2종 이상의 구성 단위로 구성되는 경우에는, 고분자 화합물 5의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 고분자 화합물 5는, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 주기적 공중합체, 블록 공중합체 중 어느 것이라도 된다.
본 실시형태의 고분자 화합물 5의 주쇄 말단은, 특별히 제한되지 않고, 사용되는 원료의 종류에 따라 적절하게 규정되지만, 통상, 수소 원자이다.
본 실시형태의 고분자 화합물 5는, 공지의 유기 합성 방법을 사용함으로써 합성할 수 있다. 본 실시형태의 고분자 화합물 5의 구체적인 합성 방법은, 후술하는 실시예를 참조한 당업자라면, 용이하게 이해할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시형태의 고분자 화합물 5는, 하기 화학식(5-1')으로 나타내는 1종 이상의 단량체(5-1)를 사용한 중합 반응에 의해, 또는 하기 화학식(5-1')으로 나타내는 1종 이상의 단량체(5-1) 및 상기 다른 구성 단위에 상당하는 다른 단량체를 사용한 공중합 반응에 의해 제조할 수 있다. 그리고, 고분자 화합물 5의 중합에 사용되는 상기 단량체는, 공지의 합성 반응을 적절하게 조합하여 합성할 수 있고, 그 구조도, 공지의 방법(예를 들면, NMR, LC-MS 등)에 의해 확인한다.
Figure pat00092
상기 화학식(5-1') 중, Ar1, Ar2 및 R1은, 상기 화학식(5-1)에서와 동일한 정의이다. 또한, X1 및 X2는 각각 독립적으로, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 특히 브롬 원자) 또는 하기 구조의 기이다. 그리고, 하기 구조에 있어서, RA~RD는 각각 독립적으로, 탄소수 1 이상 3 이하의 알킬기이다. 바람직하게는, RA~RD는 메틸기이다.
Figure pat00093
(고분자 화합물 6)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 하기 화학식(6-1)으로 표시되는 구성 단위(6-1) 및 하기 화학식(6-2)으로 표시되는 구성 단위(6-2) 중 적어도 한 쪽을 가지는 고분자 화합물(이하, 간단히 「고분자 화합물 6」이라고도 함)을 포함한다. 보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 고분자 재료는, 고분자 화합물 6이다.
Figure pat00094
고분자 화합물 6은, 구성 단위(6-1)만을 가지는 단독 중합체(poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamine, TFB)라도 된다. 또한, 구성 단위(6-2)만을 가지는 단독 중합체라도 된다. 나아가서는, 구성 단위(6-1)와 구성 단위(6-2)를 가지는 공중합체라도 된다.
(저분자 재료)
본 발명에 따른 정공수송층은, 상기 고분자 재료와 함께 저분자 재료를 포함한다. 상기 저분자 재료는, 고분자 재료의 이른바 간극을 메우도록 정공수송층 중에 존재하고, 또한 상기 저분자 화합물은 발광층 중에 혼합되어 있지 않다. 이로써, 치밀한 정공수송층을 형성할 수 있고, 정공수송층의 정공수송능이 향상된다. 이와 같은 정공수송층을 구비한 퀀텀닷 EL 소자는, 발광 효율 및 발광 수명이 우수하다.
상기 저분자 재료는, 정공수송성 재료 또는 와이드 갭 재료인 것이 바람직하다. 또한, 상기 저분자 재료는 고분자 재료 중에 1종 또는 복수 종류 포함되는 것이 바람직하다.
저분자 재료의 분자량은, 100 이상 1,500 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 범위이면, 막을 고화(固化)시킬 수 있고, 또한, 승화 정제가 용이하므로, 고순도의 것이 얻기 쉽다. 또한, 적절한 분자의 크기로 되므로, 고분자의 간극을 충전하는 효과가 보다 향상된다. 저분자 재료의 분자량은, 500 이상 1,500 이하가 보다 바람직하고, 600 이상 1,300 이하가 더욱 바람직하다.
그리고, 저분자 재료의 분자량은, 각 원자의 원자량의 합이다.
본 실시형태의 저분자 재료는, 공지의 유기 합성 방법을 사용함으로써 합성할 수 있다. 본 실시형태의 저분자 재료의 구체적인 합성 방법은, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 저분자 재료의 구조도, 공지의 방법(예를 들면, NMR, LC-MS 등)에 의해 확인할 수 있다.
본 실시형태의 저분자 재료는, 정공수송성 재료 및 와이드 갭 재료 중 적어도 한 쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 저분자 재료를 첨가함으로써 막의 치밀성을 높여 정공수송능을 높일 수 있고, 캐리어 밸런스를 최적화할 수 있다. 저분자 재료가, 정공수송성 재료 및 와이드 갭 재료인 경우에는, 소자 구동 시에 저분자 재료가 쉽게 열화되지 않으므로, 보다 바람직하다.
이하, 저분자 재료의 바람직한 실시형태인 저분자 화합물 1~6에 대하여 설명한다. 그리고, 저분자 재료는, 단독으로도 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
(저분자 화합물 1, 2)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 저분자 재료는, 하기 화학식(L1)으로 표시되는 저분자 화합물(이하, 「저분자 화합물 1」이라고도 함) 및 하기 화학식(L2)으로 표시되는 저분자 화합물(이하, 「저분자 화합물 2」라고도 함) 중 적어도 1종을 포함한다. 저분자 화합물 1, 2는, 정공수송성 재료이며, 상기 고분자 재료와 병용함으로써, 저분자 화합물 1, 2가 상기 고분자 재료의 간극에 들어가도록 존재한다. 따라서, 보다 치밀한 정공수송층이 되고, 정공수송층의 정공수송능이 향상된다. 또한, 첨가하는 정공수송성 재료인 저분자 화합물 1, 2 자체의 정공수송능이 정공수송층에 부여되므로, 정공수송성이 더 한층 향상되는 효과가 얻어진다.
보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 저분자 재료는, 저분자 화합물 1 및 저분자 화합물 2 중 적어도 1종이다.
이하, 저분자 화합물 1 및 저분자 화합물 2에 대하여 설명한다.
(저분자 화합물 1)
저분자 화합물 1은, 하기 화학식(L1)으로 표시되는 화합물이다.
Figure pat00095
상기 화학식(L1) 중, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이다. 상기 화학식(L1) 중, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 본 발명의 효과를 더 한층 향상시키는 관점에서, 상기 화학식(L1) 중, R은, 바람직하게는 수소 원자이다.
1가의 유기기의 구체예로서는, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 알콕시기, 시클로알킬옥시기, 아릴옥시기, 아릴옥시카르보닐기, 아실옥시기, 아실아미노기, 알콕시카르보닐아미노기, 아릴옥시카르보닐아미노기, 술포닐아미노기, 술파모일기, 카르바모일기, 알킬티오기, 아릴티오기, 실릴기, 술포닐기, 술피닐기, 우레이드기, 인산 아미드기, 할로겐 원자, 하이드록실기, 머캅토기, 시아노기, 술포기, 카르복실기, 니트로기, 하이드록삼산기, 술피노기, 하이드라지노기, 이미노기 등을 들 수 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 화학식(L1) 중, Ara는, 하기 화학식(L1-a)으로 표시되는 기이다. 상기 화학식(L1) 중, 복수의 Ara는, 동일해도 되고 상이해도 되지만, 상이한 것이 바람직하다. 상기 화학식(L1) 중, 복수의 Ara는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
Figure pat00096
상기 화학식(L1-a) 중, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이다. 상기 화학식(L1-a) 중, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 여기서, 1가의 유기기로서는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 탄소수 1 이상 24 이하의 직쇄형 또는 분지형 알킬기이다. 또한, 상기 화학식(L1-a) 중, n은, 0 이상 3 이하의 정수이며, 바람직하게는 0 이상 2 이하의 정수이며, 보다 바람직하게는 0 또는 1이다. 또한, 상기 화학식(L1-a) 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
탄소수 1 이상 24 이하의 직쇄형 또는 분지형 알킬기의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-에이코실기, n-헨에이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기 등을 들 수 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, Ara는, 하기 그룹 L1-A로부터 선택되는 기인 것이 바람직하다. 그리고, 하기 그룹 L1-A 중, R'는, 탄소수 1 이상 24 이하의 직쇄형 또는 분지형 알킬기이며, 바람직하게는 탄소수 1 이상 16 이하의 직쇄형 알킬기이다. 또한, 하기 그룹 L1-A 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
Figure pat00097
본 발명의 효과를 더 한층 향상시키는 관점에서, Ara는, 하기 그룹 L1-A'로부터 선택되는 기인 것이 특히 바람직하다. 그리고, 하기 그룹 L1-A' 중, dodecyl은, n-도데실기를 나타낸다. 또한, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
Figure pat00098
상기 화학식(L1) 중, Arb는, 하기 화학식(L1-b)으로 표시되는 기이다.
Figure pat00099
상기 화학식(L1-b) 중, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이다. 상기 화학식(L1-b) 중, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, 상기 화학식(L1-b) 중, R은, 바람직하게는 수소 원자이다.
상기 화학식(L1-b) 중, m은, 0 이상 2 이하의 정수이며, 바람직하게는 1 또는 2이며, 보다 바람직하게는 1이다. 상기 화학식(L1-b) 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
상기 화학식(L1) 중, Arb는, 하기 그룹 L1-B로부터 선택되는 기인 것이 바람직하다. 그리고, 하기 그룹 L1-B 중, R'는 각각 독립적으로, 탄소수 1 이상 24 이하의 직쇄형 또는 분지형 알킬기이다. 하기 그룹 L1-B 중, 복수의 R'는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 또, 하기 그룹 L1-B 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다. 그 중에서도, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, Arb는, 파라페닐렌기인 것이 특히 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
Figure pat00100
저분자 화합물 1은, 하기 화학식(L1-1)~화학식(L1-3) 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00101
상기 화학식(L1-1)~식(L1-3) 중, R, Ara 및 Arb의 정의는, 상기 화학식(L1)에서와 동일한 정의이다.
저분자 화합물 1의 구체예로서는, 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 저분자 화합물 1은, 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
Figure pat00102
저분자 화합물 1은, 공지의 유기 합성 방법을 사용함으로써 합성할 수 있다.
(저분자 화합물 2)
저분자 화합물 2는, 하기 화학식(L2)으로 표시되는 화합물이다.
Figure pat00103
상기 화학식(L2) 중, Ara는, 하기 화학식(L2-a)으로 표시되는 기이다.
Figure pat00104
상기 화학식(L2-a) 중, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이다. 상기 화학식(L2-a) 중, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 화학식(L2-a) 중, Z는, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄형 또는 분지형 알킬기이며, 바람직하게는 탄소수 4 이상 12 이하의 직쇄형 알킬기이다. 또한, 상기 화학식(L2-a) 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, 상기 화학식(L2) 중, Ara는, 하기 화학식(L2-a')으로 표시되는 기인 것이 바람직하다.
Figure pat00105
상기 화학식(L2-a') 중, Z는, 상기 화학식(L2-a)에서와 동일한 정의이다. 상기 화학식(L2-a') 중, R'는, 수소 원자 또는 메틸기이다. 상기 화학식(L2-a') 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
본 발명의 효과를 더 한층 향상시키는 관점에서, Ara는, 하기 그룹 L2-A로부터 선택되는 기인 것이 보다 바람직하다. 그리고, 하기 그룹 L2-A 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
Figure pat00106
상기 화학식(L2) 중, X는, 하기 화학식(L2-b)으로 표시되는 기이다. 상기 화학식(L2) 중, 복수의 X는 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 화학식(L2) 중, 복수의 X는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
Figure pat00107
상기 화학식(L2-b) 중, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이다. 상기 화학식(L2-b) 중, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 화학식(L2-b) 중, n은, 0 이상 3 이하의 정수이며, 바람직하게는 0 이상 2 이하의 정수이다. 또한, 상기 화학식(L2-b) 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, X는, 하기 그룹 L2-B로부터 선택되는 기인 것이 바람직하다. 그리고, 하기 그룹 L2-B 중, R'는 각각 독립적으로, 탄소수 1 이상 24 이하의 직쇄형 또는 분지형 알킬기이다. 하기 그룹 L2-B 중, 복수의 R'는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 또, 하기 그룹 L2-B 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
Figure pat00108
본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, 상기 화학식(L2) 중, Ara에 연결하는 기(-NX2)로서는, 하기 그룹 L2-B'로부터 선택되는 기인 것이 바람직하다. 상기 화학식(L2) 중, 복수의 Ara에 연결하는 기(-NX2)는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 그리고, 하기 그룹 L2-B' 중, *은, 상기 화학식(L2)의 Ara와의 결합 부위를 나타낸다.
Figure pat00109
저분자 화합물 2의 구체예로서는, 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 저분자 화합물 2는, 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
Figure pat00110
저분자 화합물 2는, 공지의 유기 합성 방법을 사용함으로써 합성할 수 있다.
(저분자 화합물 3, 4)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 저분자 재료는, 하기 화학식(L3)으로 표시되는 저분자 화합물(이하, 「저분자 화합물 3」이라고도 함) 및 하기 화학식(L4)으로 표시되는 저분자 화합물(이하, 「저분자 화합물 4」라고도 함) 중 적어도 1종을 포함한다. 저분자 화합물 3, 4는, 정공수송성 재료이며, 상기 고분자 재료와 병용함으로써, 저분자 화합물 3, 4가 상기 고분자 재료의 간극에 들어가도록 존재한다. 따라서, 보다 치밀한 정공수송층이 되어, 정공수송층의 정공수송능이 향상된다. 또한, 첨가하는 정공수송성 재료인 저분자 화합물 3, 4 자체의 정공수송능이 정공수송층에 부여되므로, 정공수송성이 더 한층 향상되는 효과가 얻어진다.
더욱 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 저분자 재료는, 저분자 화합물 3 및 저분자 화합물 4 중 적어도 1종이다.
이하, 저분자 화합물 3 및 저분자 화합물 4에 대하여 설명한다.
(저분자 화합물 3)
저분자 화합물 3은, 하기 화학식(L3)으로 표시되는 화합물이다.
Figure pat00111
상기 화학식(L3) 중, R1~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, 1가의 탄화수소기 또는 1가의 방향족 탄화수소기이다. 그리고, R1~R3는, 각각, 동일해도 되고 또는 상이한 것이라도 된다. 또한, 상기 화학식(L3) 중, 2개의 R1은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 여기서, 1가의 탄화수소기는, 특별히 제한되지 않지만, 직쇄 혹은 분지의, 알킬기, 알케닐기 및 알키닐기, 및 환형의 알킬기(시클로알킬기) 등을 바람직한 예로서 들 수 있다. 알킬기는, 바람직하게는 탄소수 1 이상 20 이하의 직쇄 또는 분지의 알킬기이다. 이와 같은 알킬기로서는, 이하로 제한되지 않지만, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기 등이 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
알케닐기는, 바람직하게는 탄소수 2 이상 12 이하의 직쇄 또는 분지의 알케닐기이다. 이와 같은 알케닐기로서는, 이하로 제한되지 않지만, 예를 들면, 비닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 2-부테닐기, 1,3-부타티에닐기, 2-펜테닐기, 이소프로페닐기 등이 있다. 알키닐기는, 바람직하게는 탄소수 2 이상 12 이하의 직쇄 또는 분지의 알키닐기이다. 이와 같은 알키닐기로서는, 이하로 제한되지 않지만, 예를 들면, 에티닐기, 프로파질기 등이 있다. 시클로알킬기는, 바람직하게는 탄소수는 3 이상 12 이하의 시클로알킬기이다. 이와 같은 시클로알킬기로서는, 이하로 제한되지 않지만, 예를 들면, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다. 또한, 1가의 방향족 탄화수소기는, 특별히 제한되지 않지만, 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기 등을 바람직한 예로서 들 수 있다. 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기로서는, 이하로 제한되지 않지만, 예를 들면, 벤젠(페닐기), 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 안트라센, 아줄렌, 헵탈렌, 아세나프텐, 페날렌, 플루오렌, 안트라퀴놀린, 페난트린, 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 퀸키페닐, 섹시페닐, 피렌, 9,9-디페닐플루오렌, 9,9'-스피로비[플루오렌] 등의 방향족 탄화수소 유래의 1가의 기가 있다. 이들 중, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, R1은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기, 페닐기, 비페닐기인 것이 바람직하고, 탄소수 3 이상 10 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기, 페닐기, 비페닐기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 5 이상 8 이하의 직쇄의 알킬기, 페닐기인 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, R2~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 8 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기인 것이 바람직하고, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 3 이하의 직쇄의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 수소 원자인 것이 특히 바람직하다.
즉, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, X1 및 X2를 제거한 화학식(L3)의 구조(즉, 하기:
Figure pat00112
의 구조)는 하기 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 하기에 있어서, 「Alkyl」은, 「무치환의(즉, Alkyl=수소 원자) 또는 알킬기로 치환된」 것을 의미한다. 바람직하게는, 「Alkyl」은, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기로 치환된 것을 의미한다. 보다 바람직하게는, 「Alkyl」은, 탄소수 5 이상 8 이하의 직쇄의 알킬기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 「Alkyl」은, 동일한 알킬기라도 되고 상이한 알킬기라도 된다. 하기 구조에 있어서, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
Figure pat00113
상기 화학식(L3) 중, X1은, 수소 원자 또는 하기 화학식(L3-a)으로 표시되는 기이다. 또한, X2는, 하기 화학식(L3-a)으로 표시되는 기이다. 즉, 저분자 화합물 3은, 하기 화학식(L3-a)으로 표시되는 기를 1개 또는 2개 가진다. 그리고, 하기 화학식(L3-a) 중, 「*」은화학식(L3)에 있어서 X1 또는 X2가 플루오렌환에 결합하는 부위를 나타낸다.
Figure pat00114
상기 화학식(L3-a) 중, R4~R5는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기이다. 그리고, 복수의 R4~R5는, 각각, 동일해도 되고 또는 상이한 것이라도 된다. 또한, 상기 화학식(L3-a) 중, R4~R5는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 여기서, 1가의 탄화수소기의 구체예로서는, 특별히 제한되지 않지만, 상기 화학식(L3) 중 의 R1~R3에서의 정의와 동일하다. 이들 중, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, R4~R5는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 수소 원자 또는 탄소수 3 이상 10 이하의 직쇄 또는 분지의 알킬기이다.
또한, 상기 화학식(L3-a) 중, l, m 및 n은 각각 독립적으로, 0~3의 정수이다. 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, l은, 바람직하게는 0~2의 정수, 보다 바람직하게는 0 또는 1이다. 또한, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, n 및 m은, 바람직하게는 0~2의 정수, 보다 바람직하게는 0 또는 2이다.
상기 화학식(L3-a)에 있어서, 하기 저분자 화합물(L3-2)과 같이, 말단의 2개의 페닐기는 결합하여, 카르바졸환을 형성할 수도 있다.
즉, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, 상기 화학식(L3-a)으로 표시되는 기는, 하기 그룹 L3-A로부터 선택되는 어느 하나의 구조를 가지는 것이 바람직하다. 하기 그룹 L3-A 중, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
Figure pat00115
Figure pat00116
Figure pat00117
저분자 화합물 3은, 하기 화학식(L3-1)~화학식(L3-10) 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00118
Figure pat00119
저분자 화합물 3은, 공지의 유기 합성 방법을 사용함으로써 합성할 수 있다.
[저분자 화합물 4]
저분자 화합물 4는, 하기 화학식(L4)으로 표시되는 화합물이다.
Figure pat00120
상기 화학식(L4) 중, Y는, 탄소 원자(C) 또는 규소 원자(Si)이다.
상기 화학식(L4) 중, R1~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, 1가의 탄화수소기 또는 1가의 방향족 탄화수소기이다. 그리고, R1~R3는, 각각, 동일해도 되고 또는 상이한 것이라도 된다. 또한, 상기 화학식(L4) 중, 2개의 R1은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 여기서, 1가의 탄화수소기 및 1가의 방향족 탄화수소기는, 특별히 제한되지 않지만, 상기 화학식(L3) 중의 R1~R3의 정의와 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다. 이들 중, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, R1은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기, 페닐기, 비페닐기인 것이 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, R2~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기인 것이 바람직하다.
본 발명의 효과를 한층 향상시키는 관점에서, X1 및 X2를 제거한화학식(L4)의 구조, 즉 하기 구조:
Figure pat00121
는 하기 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 하기에 있어서, 「Alkyl」은, 「무치환의(즉, Alkyl=수소 원자) 또는 알킬기로 치환된」 것을 의미한다. 바람직하게는, 「Alkyl」은, 탄소수 1 이상 8 이하의 직쇄 혹은 분지의 알킬기로 치환된 것을 의미한다. 보다 바람직하게는, 「Alkyl」은, 탄소수 1 이상 3 이하의 직쇄의 알킬기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 「Alkyl」은, 동일한 알킬기라도 되고 상이한 알킬기라도 된다. 하기 구조에 있어서, *은, 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타낸다.
Figure pat00122
상기 화학식(L4) 중, X1은, 수소 원자 또는 하기 화학식(L4-a)으로 표시되는 기이다. 또한, X2는, 하기 화학식(L4-a)으로 표시되는 기이다. 즉, 저분자 화합물 4는, 하기 화학식(L4-a)으로 표시되는 기를 1개 또는 2개 가진다. 그리고, 하기 화학식(L4-a) 중, 「*」은화학식(L4)에 있어서 X1 또는 X2가 Y-(R1)2(페닐렌-)2의 벤젠환(페닐렌-)에 결합하는 부위를 나타낸다. 그리고, 하기 화학식(L4-a) 중, R4~R5, l, m 및 n의 정의는, 상기 화학식(L3-a) 중의 R4~R5, l, m 및 n의 정의와 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
Figure pat00123
저분자 화합물 4는, 하기 화학식(L4-1)~화학식(L4-2) 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00124
저분자 화합물 4는, 공지의 유기 합성 방법을 사용함으로써 합성할 수 있다.
(저분자 화합물 5, 6)
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 저분자 재료는, 하기 화학식(L5)으로 표시되는 저분자 화합물(이하, 「저분자 화합물 5」라고도 함) 및 하기 화학식(L6)으로 표시되는 저분자 화합물(이하, 「저분자 화합물 6」이라고도 함) 중 적어도 1종을 포함한다. 저분자 화합물 5, 6은, 와이드 갭 재료이며, 상기 고분자 재료와 병용함으로써, 저분자 화합물 5, 6이 상기 고분자 재료의 간극에 들어가도록 존재하므로, 보다 치밀한 정공수송층이 되어, 정공수송층의 정공수송능이 향상되는 효과가 얻어진다. 보다 바람직한 실시형태에 의하면, 상기 저분자 재료는, 저분자 화합물 5 및 저분자 화합물 6 중 적어도 1종이다.
이하, 저분자 화합물 5 및 저분자 화합물 6에 대하여 설명한다.
여기서, 와이드 갭 재료란, HOMO-LUMO 에너지 갭이 3.3eV 이상인 재료를 일컫는다. 또한, HOMO-LUMO 에너지 갭은, 특별히 제한되지 않지만, 4eV 이하인 것이 바람직하다. 상기한 범위이면, 퀀텀닷 EL 소자의 발광 효율 및 발광 수명이 보다 향상된다.
(저분자 화합물 5)
상기 와이드 갭 재료는, 하기 화학식(L5)으로 표시되는 저분자 화합물 5를 적어도 1종 포함하는 것이 바람직하다.
Figure pat00125
상기 화학식(L5)에 있어서,
m, n은 각각 독립적으로, 0 이상 3 이하의 정수를 나타내고,
R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 1가의 유기기를 나타내고, 2 이상의 R이 축합 또는 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
X는, O, S, NR', C(R")2, 또는 NR' 및 C(R")2 이외의 2가의 유기기를 나타내고,
R' 및 R"는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 1가의 유기기를 나타낸다.
상기 화학식(L5)에 있어서, R을 구성할 수 있는 1가의 유기기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 수소 원자, 시아노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 치환된 혹은 무치환의 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기 등이 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소환기는, 탄소수 6 이상 30 이하의 하나 또는 복수의 방향족환을 포함하는 탄소환을 가지는 탄화수소(방향족 탄화수소)환 유래의 기이다. 또한, 방향족 탄화수소환기가 2개 이상의 환을 포함하는 경우, 2개 이상의 환은 서로 축합하고 있어도 된다. 또한, 이들 방향족 탄화수소환기에 존재하는 1개 이상의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다.
방향족 탄화수소환기를 구성하는 방향족 탄화수소환은, 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는, 벤젠, 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 안트라센, 아줄렌, 헵탈렌, 아세나프탈렌, 페날렌, 플루오렌, 페난트렌, 비페닐, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라펜, 헥사펜, 헥사센, 루비센, 트리나프틸렌, 헵타펜, 피란트렌 등을 예로 들 수 있다.
R을 구성할 수 있는 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기는, 1개 이상의 헤테로 원자(예를 들면, 질소 원자(N), 산소 원자(O), 인 원자(P), 유황 원자(S))를 가지고, 나머지 환 원자가 탄소 원자(C)인 1개 이상의 방향족환을 포함하는 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 환(방향족 복소환) 유래의 기이다. 또한, 방향족 복소환기가 2개 이상의 환을 포함하는 경우, 2개 이상의 환은 서로 축합하고 있어도 된다. 또한, 이들 방향족 복소환기에 존재하는 1개 이상의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다.
여기서, 환 형성 원자수는, 원자가 환형으로 결합한 구조(예를 들면, 단환, 축합환, 환집합)를 가지는 화합물에 있어서, 환 자체를 구성하는 원자의 수를 나타낸다. 환을 구성하지 않는 원자(예를 들면, 환을 구성하는 원자의 결합손을 종단하는 수소 원자)나, 환이 치환기에 의해 치환되는 경우, 상기 치환기에 포함되는 원자는 환 형성 원자수에는 포함하지 않는다. 예를 들면, 카르바졸릴기(카르바졸린에 의해 구성된 치환기)는, 환 형성 원자수가 13이다.
방향족 복소환기를 구성하는 방향족 복소환으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, ð전자 부족계 방향족 복소환, ð전자 과잉계 방향족 복소환, ð전자 부족계 방향족 복소환과 ð전자 과잉계 방향족 복소환을 혼합한 ð전자 부족계-ð전자 과잉계 혼합 방향족 복소환이 있다.
ð전자 부족계 방향족 복소환의 구체예로서는, 피리딘, 피라진, 피리다진, 피리미딘, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 나프티리딘, 아크리딘, 페나진, 벤조퀴놀린, 벤즈이소퀴놀린, 페난트리딘, 페난트롤린, 벤조퀴논, 쿠마린, 안트라퀴논, 플루오레논 등을 예로 들 수 있다.
ð전자 과잉계 방향족 복소환의 구체예로서는, 퓨란, 티오펜, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 피롤, 인돌, 카르바졸 등을 예로 들 수 있다.
ð전자 부족계-ð전자 과잉계 혼합 방향족 복소환의 구체예로서는, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피라졸, 인다졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 벤조티아졸, 벤조이소티아졸, 이미다졸리논, 벤즈이미다졸리논, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘, 이미다조페난트리딘, 벤즈이미다조페난트리딘, 아자디벤조퓨란, 아자카르바졸, 아자디벤조티오펜, 디아자디벤조퓨란, 디아자카르바졸, 디아자디벤조티오펜, 크산톤, 디옥산톤 등을 들 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 탄소수 1~30의 직쇄 또는 분지형의 알킬기이다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-에이코실기, n-헨에이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기 등을 예로 들 수 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 탄소수 1~30의 직쇄 또는 분지형의 알콕시기이다. 구체적으로는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 헵틸옥시기, 옥틸옥시기, 노닐옥시기, 데실옥시기, 운데실옥시기, 도데실옥시기, 트리데실옥시기, 테트라데실옥시기, 펜타데실옥시기, 헥사데실옥시기, 헵타데실옥시기, 옥타데실옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 3-에틸펜틸옥시기 등을 예로 들 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 헤테로 원자를 포함할 수도 있는 탄소수 6 이상 30 이하의 단환 또는 축합 다환 아릴옥시기이다. 구체적으로는, 페녹시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기, 2-아줄레닐옥시기, 2-퓨라닐옥시기, 2-티에닐옥시기, 2-인돌릴옥시기, 3-인돌릴옥시기, 2-벤조퓨릴옥시기, 2-벤조티에닐옥시기 등을 예로 들 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 탄소수 1 이상 30 이하의 직쇄 또는 분지형의 알킬기를 가지는 알킬아미노기이다. 구체적으로는, N-메틸아미노기, N-에틸아미노기, N-프로필아미노기, N-이소프로필아미노기, N-부틸아미노기, N-이소부틸아미노기, N-sec-부틸아미노기, N-tert-부틸아미노기, N-펜틸아미노기, N-헥실아미노기등의N-알킬아미노기, N,N-디메틸아미노기, N-메틸-N-에틸아미노기, N,N-디에틸아미노기, N,N-디프로필아미노기, N,N-디이소프로필아미노기, N,N-디부틸아미노기, N,N-디이소부틸아미노기, N,N-디펜틸아미노기, N,N-디헥실아미노기 등의 N,N-디알킬아미노기를 예로 들 수 있다.
그리고, R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 시아노기, 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기를 더욱 치환하는 다른 치환기에 대해서도, 특별히 한정되지 않는다. 다른 치환기는, 예를 들면, R을 구성할 수 있는 치환기와 동일하다. 즉, 수소 원자, 시아노기, 치환된 혹은 무치환의, 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기 등을 예로 들 수 있다. 다른 치환기의 설명은, 상기 R에서의 설명과 동일하므로, 설명을 생략한다.
그리고, 다른 치환기를 더욱 치환하는 또 다른 치환기나, 또 다른 치환기를 더욱 치환하는 그 다음의 다른 치환기 등도, 이들 다른 치환기와 동일하다.
상기 화학식(L5)에 있어서, X를 구성할 수 있는 NR', C(R")2 중의 R' 및 R"는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 수소 원자, 시아노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 아미노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 치환된 혹은 무치환의 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기 등이 있다.
R' 및 R"를 구성할 수 있는 1가의 유기기의 설명은, 상기 R에서의 설명과 동일하므로, 설명을 생략한다.
X를 구성할 수 있는 또는 NR' 및 C(R")2 이외의 2가의 유기기는, 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 상기 화학식(L5)으로 표시되는 화합물에 있어서, m, n은 각각 독립적으로, 1 이상 3 이하의 정수인 것이 바람직하다. 또한, m, n은 각각 독립적으로, 2 이상 3 이하의 정수인 것이 보다 바람직하고, 3인 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 화학식(L5)으로 표시되는 화합물은, 하기 화학식(L5-A)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00126
상기 화학식(L5-A)에 있어서, R 및 X는, 상기 화학식(L5)과 동일하다.
상기 화학식(L5) 및화학식(L5-A)에 있어서, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 무치환의 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기인 것이 바람직하다. 또한, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, R은, 모두 수소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화학식(L5) 및화학식(L5-A)에 있어서, R'는, 수소 원자, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 아미노기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 무치환의 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기인 것이 바람직하다. 또한, R'는 각각 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, R'는, 모두 수소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화학식(L5) 및화학식(L5-A)에 있어서, R"는 각각 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 무치환의 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기인 것이 바람직하다. 또한, R"는 각각 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 아미노기인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, R"는, 모두 수소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 화학식(L5) 및 상기 화학식(L5-A)에 있어서, X는, O, S, NR' 또는 C(R")2인 것이 바람직하다. 또한, X는, O 또는 S인 것이 보다 바람직하고, S인 것이 더욱 바람직하다.
이하, 저분자 화합물 5를 구체적으로 예시한다. 본 발명은 이들 구체예로 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00127
Figure pat00128
이들 중에서도, 상기 화합물 11이 특히 바람직하다.
그리고, 저분자 화합물 5의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않고, 공지의 합성 방법을 포함하는 각종 제조 방법을 사용할 수 있다.
(저분자 화합물 6)
상기 와이드 갭 재료는, 하기 화학식(L6)으로 표시되는 저분자 화합물 6을 적어도 1종 포함하는 것이 바람직하다.
Figure pat00129
상기 화학식(L6)에 있어서,
m, n은 각각 독립적으로, 0 이상 3 이하의 정수를 나타내고,
R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 1가의 유기기를 나타낸다.
상기 화학식(L6)에 있어서, 2 이상의 R이 축합 또는 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
상기 화학식(L6)에 있어서, R을 구성할 수 있는 1가의 유기기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 수소 원자, 시아노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 치환된 혹은 무치환의 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기 등이 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 6 이상 30 이하의 방향족 탄화수소환기는, 탄소수 6 이상 30 이하의 하나 또는 복수의 방향족환을 포함하는 탄소환을 가지는 탄화수소(방향족 탄화수소)환 유래의 기이다. 또한, 방향족 탄화수소환기가 2개 이상의 환을 포함하는 경우, 2개 이상의 환은 서로 축합하고 있어도 된다. 또한, 이들 방향족 탄화수소환기에 존재하는 1개 이상의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다.
방향족 탄화수소환기를 구성하는 방향족 탄화수소환은, 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는, 벤젠, 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 안트라센, 아줄렌, 헵탈렌, 아세나프탈렌, 페날렌, 플루오렌, 페난트렌, 비페닐, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라펜, 헥사펜, 헥사센, 루비센, 트리나프틸렌, 헵타펜, 피란트렌 등을 예로 들 수 있다.
R을 구성할 수 있는 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기는, 1개 이상의 헤테로 원자(예를 들면, 질소 원자(N), 산소 원자(O), 인 원자(P), 유황 원자(S))를 가지고, 나머지 환 원자가 탄소 원자(C)인 1개 이상의 방향족환을 포함하는 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 환(방향족 복소환) 유래의 기이다. 또한, 방향족 복소환기가 2개 이상의 환을 포함하는 경우, 2개 이상의 환은 서로 축합하고 있어도 된다. 또한, 이들 방향족 복소환기에 존재하는 1개 이상의 수소 원자가 치환기로 치환되어 있어도 된다.
여기서, 환 형성 원자수는, 원자가 환형으로 결합한 구조(예를 들면, 단환, 축합환, 환집합)를 가지는 화합물에 있어서, 환 자체를 구성하는 원자의 수를 나타낸다. 환을 구성하지 않는 원자(예를 들면, 환을 구성하는 원자의 결합손을 종단하는 수소 원자)이나, 환이 치환기에 의해 치환되는 경우, 상기 치환기에 포함되는 원자는 환 형성 원자수에는 포함하지 않는다. 예를 들면, 카르바졸릴기(카르바졸린에 의해 구성된 치환기)는, 환 형성 원자수가 13이다.
방향족 복소환기를 구성하는 방향족 복소환으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, ð전자 부족계 방향족 복소환, ð전자 과잉계 방향족 복소환, ð전자 부족계 방향족 복소환과 ð전자 과잉계 방향족 복소환을 혼합한 ð전자 부족계-ð전자 과잉계 혼합 방향족 복소환이 있다.
ð전자 부족계 방향족 복소환의 구체예로서는, 피리딘, 피라진, 피리다진, 피리미딘, 트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 나프티리딘, 아크리딘, 페나진, 벤조 퀴놀린, 벤즈이소퀴놀린, 페난트리딘, 페난트롤린, 벤조퀴논, 쿠마린, 안트라퀴논, 플루오레논 등을 들 수 있다.
ð전자 과잉계 방향족 복소환의 구체예로서는, 퓨란, 티오펜, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 피롤, 인돌, 카르바졸 등을 들 수 있다.
ð전자 부족계-ð전자 과잉계 혼합 방향족 복소환의 구체예로서는, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피라졸, 인다졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 벤조티아졸, 벤즈이소티아졸, 이미다졸리논, 벤즈이미다졸리논, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘, 이미다조페난트리딘, 벤즈이미다조페난트리딘, 아자디벤조퓨란, 아자카르바졸, 아자디벤조티오펜, 디아자디벤조퓨란, 디아자카르바졸, 지아자디벤조티오펜, 크산톤, 디옥산톤 등을 들 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기 혹은 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기가 2 이상, 단결합을 통하여 결합되어 이루어지는 기에 있어서, 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기 및 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기는 각각, 상기한 설명과 동일하므로, 설명을 생략한다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 탄소수 1 이상 30 이하의 직쇄 또는 분지형의 알킬기이다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 1,2-디메틸프로필기, n-헥실기, 이소헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 3-에틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-tert-부틸-2-메틸프로필기, n-노닐기, 3,5,5-트리메틸헥실기, n-데실기, 이소데실기, n-운데실기, 1-메틸데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-에이코실기, n-헨에이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기 등을 예로 들 수 있다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 탄소수 1 이상 30 이하의 직쇄 또는 분지형의 알콕시기이다. 구체적으로는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 헵틸옥시기, 옥틸옥시기, 노닐옥시기, 데실옥시기, 운데실옥시기, 도데실옥시기, 트리데실옥시기, 테트라데실옥시기, 펜타데실옥시기, 헥사데실옥시기, 헵타데실옥시기, 옥타데실옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 3-에틸펜틸옥시기 등을 예로 들 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 헤테로 원자를 포함할 수도 있는 탄소수 6 이상 30 이하의 단환 또는 축합 다환 아릴옥시기이다. 구체적으로는, 페녹시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기, 2-아줄레닐옥시기, 2-퓨라닐옥시기, 2-티에닐옥시기, 2-인돌릴옥시기, 3-인돌릴옥시기, 2-벤조퓨릴옥시기, 2-벤조티에닐옥시기 등을 예로 들 수 있다.
R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 탄소수 1 이상 30 이하의 직쇄 또는 분지형의 알킬기를 가지는 알킬아미노기이다. 구체적으로는, N-메틸아미노기, N-에틸아미노기, N-프로필아미노기, N-이소프로필아미노기, N-부틸아미노기, N-이소부틸아미노기, N-sec-부틸아미노기, N-tert-부틸아미노기, N-펜틸아미노기, N-헥실아미노기 등의 N-알킬아미노기, N,N-디메틸아미노기, N-메틸-N-에틸아미노기, N,N-디에틸아미노기, N,N-디프로필아미노기, N,N-디이소프로필아미노기, N,N-디부틸아미노기, N,N-디이소부틸아미노기, N,N-디펜틸아미노기, N,N-디헥실아미노기 등의 N,N-디알킬아미노기를 예로 들 수 있다.
그리고, R을 구성할 수 있는 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기를 더욱 치환하는 다른 치환기에 대해서도, 특별히 한정되지 않는다. 다른 치환기는, 예를 들면, R을 구성할 수 있는 치환기와 동일하다. 즉, 수소 원자, 시아노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 탄소수 1 이상 30 이하의 아미노기, 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기 등을 예로 들 수 있다. 다른 치환기의 설명은, 상기 R에서의 설명과 동일하므로, 설명을 생략한다.
그리고, 다른 치환기를 더욱 치환하는 또 다른 치환기나, 또 다른 치환기를 더욱 치환하는 그 다음의 다른 치환기와 같은, 다른 치환기 중에 존재하는 기를 치환하는 계속되는 치환기도, 이들 다른 치환기와 동일하다.
그리고, 상기 화학식(L6)으로 표시되는 화합물은, 하기 화학식(L6-A), 하기 화학식(L6-B), 하기 화학식(L6-C) 또는 하기 화학식(L6-D)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00130
상기 화학식(L6-A), 화학식(L6-B), 화학식(L6-C) 및 화학식(L6-D)에 있어서, R은, 상기 화학식(L6)과 동일하며, R'는 각각 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 또는 치환된 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기를 나타낸다.
상기 화학식(L6), 화학식(L6-A), 화학식(L6-B), 화학식(L6-C) 및 화학식(L6-D)에 있어서, R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 아미노기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 1가의 방향족 탄화수소환기, 또는 무치환의 환 형성 원자수 3 이상 30 이하의 1가의 방향족 복소환기인 것이 바람직하다. 또한, R은, 모두 수소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
상기 화학식(L6-A), 화학식(L6-B), 화학식(L6-C) 및 화학식(L6-D)에 있어서, R'는 각각 독립적으로, 시아노기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알콕시기, 무치환의 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 또는 무치환의 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기인 것이 바람직하다. 또한, R'는, 모두 수소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
상기 알킬기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알킬기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알킬기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알킬기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알킬기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 또는 분지형의 알킬기가 더욱 바람직하다. 알킬기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 알콕시기의 탄소수는, 이하의 형태가 더욱 바람직하다.
예를 들면, 퀀텀닷의 배위자가 올레산, 올레일아민, 트리옥틸포스핀과 같은 장쇄 알킬 함유 화합물인 경우에는, 정공수송층에 포함되는 화합물도, 장쇄 알콕시기를 가지는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 퀀텀닷의 배위자와 정공수송층에 존재하는 알콕시기가 상호 작용함으로써, 예를 들면, 정공의 주입성이 향상되는 등의 효과가 얻어질 가능성이 있기 때문이다.
또한, 퀀텀닷을 분산하는 용매가 장쇄의 탄화수소계 용매인 경우에는, 정공수송층의 잔막률을 확보하는 관점에서, 고분자 화합물에 함유되는 알콕시기의 탄소수는 적은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 알콕시기로서는, 탄소수 1 이상 18 이하의 직쇄형 혹은 분지형의 알콕시기가 더욱 바람직하다. 이들 알콕시기는, 사용되는 퀀텀닷 또는 퀀텀닷을 분산하는 용매에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다.
상기 화학식(L6-A), 화학식(L6-B), 화학식(L6-C) 및 화학식(L6-D)으로 표시되는 화합물 중에서도, 상기 화학식(L6-C)으로 표시되는 화합물이 더욱 바람직하다.
이하, 상기 화학식(L6)으로 표시되는 화합물을 구체적으로 예시하지만, 본 발명은 이들 구체예로 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00131
Figure pat00132
이들 중에서도, 상기 화합물 1이 특히 바람직하다.
그리고, 저분자 화합물 6의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않고, 공지의 합성 방법을 포함하는 각종 제조 방법을 사용할 수 있다.
정공수송층 중의 고분자 재료와 저분자 재료의 질량비는, 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 본 발명의 효과를 더욱 효율적으로 얻는 관점에서, 고분자 재료의 함유 비율은, 고분자 재료와 저분자 재료의 합계량을 100질량%로 하고, 60질량% 초과 100질량% 미만인 것이 바람직하다. 또한, 고분자 재료의 함유 비율은, 60질량% 초과 95질량% 이하가 보다 바람직하고, 70질량% 이상 90질량% 이하가 특히 바람직하다.
상기 고분자 재료와 저분자 재료의 조합은, 특별히 한정되지 않는다. 일례를 들면, 고분자 화합물 1과 저분자 화합물 1의 조합을 예로 들 수 있다. 고분자 화합물 1과 저분자 화합물 1은, 유사한 구조를 가지고 있다. 따라서, 이와 같은 화합물의 조합을 포함하는 정공수송층은, 보다 치밀한 층이 되고, 정공수송층의 밀도 및 정공수송능의 향상을 기대할 수 있다. 이로써, 퀀텀닷 EL 소자의 발광 효율 및 발광 수명이 보다 향상될 수 있다.
[퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자]
이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 따른 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자(퀀텀닷 EL 소자)에 대하여, 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 퀀텀닷 EL 소자를 나타낸 모식도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 퀀텀닷 EL 소자(100)는, 기판(110)과, 기판(110) 상에 배치된 제1 전극(120)과, 제1 전극(120) 상에 배치된 정공주입층(130)과, 정공주입층(130) 상에 배치된 정공수송층(140)과, 정공수송층(140) 상에 배치된 발광층(150)과, 발광층(150) 상에 배치된 전자수송층(160)과, 전자수송층(160) 상에 배치된 전자주입층(170)과, 전자주입층(170) 상에 배치된 제2 전극(180)을 구비한다. 본 실시형태의 고분자 재료 및 저분자 재료는, 정공수송층(140)에 포함된다.
본 실시형태의 고분자 재료 및 저분자 재료를 포함하는 정공수송층은, 도포법(용액 도포법)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 스핀 코트(spin coat)법, 캐스팅(casting)법, 마이크로 그라비아 코트(micro gravure coat)법, 그라비아 코트(gravure coat)법, 바 코트(bar coat)법, 롤 코트(roll coat)법, 와이어 바 코드(wire bar coat)법, 딥 코트(dip coat)법, 스프레이 코트(spry coat)법, 스크린(screen) 인쇄법, 플렉소(flexographic) 인쇄법, 오프셋(offset) 인쇄법, 잉크젯(ink jet) 인쇄법 등의 용액 도포법을 사용하여 성막된다.
용액 도포법에 사용하는 용매는, 고분자 재료 및 저분자 재료를 용해할 수 있는 것이면, 어떤 용매라도 사용할 수 있고, 사용하는 화합물의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 메시틸렌, 프로필벤젠, 시클로헥실벤젠, 디메톡시벤젠, 아니솔, 에톡시톨루엔, 페녹시톨루엔, 이소프로필비페닐, 디메틸아니솔, 아세트산 페닐, 프로피온산 페닐, 벤조산 메틸, 벤조산 에틸, 시클로헥산 등의 1종 또는 2종 이상을 예시할 수 있다. 용매의 사용량은, 특별히 제한되지 않지만, 도포 용이성 등을 고려하면, 고분자 재료 및 저분자 재료의 농도가, 바람직하게는 0.1질량% 이상 10질량% 이하로 되는 양이다. 보다 바람직하게는, 고분자 재료 및 저분자 재료의 농도가, 0.5질량% 이상 5질량% 이하 정도로 되는 양이다.
또한, 도포액(정공수송층 형성용 도포액) 중의 고분자 재료와 저분자 재료의 함유량의 비는, 정공수송층 중의 원하는 함유량비로 되도록, 적절하게 조절하면 된다.
상기 도포액(정공수송층 형성용 도포액)을 도포하고 도막(塗膜)을 형성한 후, 상기 도막을 가열 건조함으로써, 정공수송층이 형성된다.
가열 건조의 조건은, 특별히 제한은 없지만, 가열 건조 온도는, 50
Figure pat00133
이상 300
Figure pat00134
이하인 것이 바람직하고, 100
Figure pat00135
이상 200
Figure pat00136
이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 가열 건조 시간은, 5분 이상 240분 이하인 것이 바람직하고, 20분 이상 60분 이하인 것이 보다 바람직하다. 이러한 조건 하에서 가열 건조를 행함으로써, 정공수송층을 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 고분자 재료 및 저분자 재료를 포함하는 정공수송층 이외의 층의 성막 방법에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 층은, 예를 들면, 진공 증착법에 의해 성막되어도 되고, 용액 도포법에 의해 성막되어도 된다.
기판(110)은, 일반적인 퀀텀닷 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있다. 예를 들면, 기판(110)은, 유리(glass) 기판, 실리콘(silicon) 기판 등의 반도체 기판, 또는 투명한 플라스틱(plastic) 기판 등이라도 된다.
기판(110) 상에는, 제1 전극(120)이 형성된다. 제1 전극(120)은, 구체적으로는, 양극이며, 금속, 합금, 또는 도전성(導電性) 화합물 등 중에서 일함수가 큰 것에 의해 형성된다. 예를 들면, 제1 전극(120)은, 투명성 및 도전성이 우수한 산화 인듐 주석(In2O3-SnO2: ITO), 산화 인듐 아연(In2O3-ZnO), 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO) 등에 의해 투과형 전극으로서 형성되어도 된다. 또한, 제1 전극(120)은, 상기한 투명 도전막에 대하여, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al) 등을 적층함으로써 반사형 전극으로서 형성되어도 된다.
제1 전극(120) 상에는, 정공주입층(130)이 형성된다. 정공주입층(130)은, 제1 전극(120)으로부터의 정공의 주입을 용이하게 하는 층이며, 구체적으로는 10nm 이상 1000nm 이하, 보다 구체적으로는 10nm 이상 100nm 이하의 두께로 형성되어도 된다.
정공주입층(130)은, 공지의 정공주입 재료를 포함할 수 있다. 공지의 정공주입 재료로서는, 예를 들면, 트리페닐아민 함유 폴리에테르케톤(triphenylamine-containg poly(ether ketone): TPAPEK), 4-이소프로필-4'-메틸디페닐요오도늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(4-isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate: PPBI), N,N'-디페닐-N,N'-비스-[4-(페닐-m-톨릴-아미노)-페닐]-비페닐-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine: DNTPD), 동 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine: m-MTDATA), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine: NPB), 4,4',4"-트리스(디페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(diphenylamino)triphenylamine: TDATA), 4,4',4"-트리스(N,N-2-나프틸페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N,N-2-naphthylphenylamino)triphenylamine: 2-TNATA), 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산(polyaniline/dodecylbenzenesulphonic acid), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate), PEDOT-PSS), 및 폴리아닐린/10-캠퍼술폰산(polyaniline/10-camphorsulfonic acid) 등이 있다.
정공주입층(130) 상에는, 정공수송층(140)이 형성된다. 정공수송층(140)은, 정공을 수송하는 기능을 가지는 층이며, 예를 들면, 10nm 이상 150nm 이하의 두께로 형성되어도 된다. 정공수송층(140)은, 본 실시형태의 고분자 재료 및 저분자 재료를 포함한다.
본 실시형태의 고분자 재료 및 저분자 재료뿐만 아니라, 정공수송층(140)은, 공지의 정공수송 재료를 포함할 수 있다. 공지의 정공수송 재료로서는, 예를 들면, 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산(1,1-bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane: TAPC), N-페닐카르바졸(N-phenylcarbazole) 및 폴리비닐카르바졸(polyvinylcarbazole) 등의 카르바졸(carbazole) 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine: TPD), 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine: TCTA), 및 N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine: NPB) 등이 있다.
정공수송층(140) 상에는, 발광층(150)이 형성된다. 발광층(150)은, 형광, 인광 등에 의해 광을 발하는 층이며, 진공 증착법, 스핀 코트법, 잉크젯 인쇄법 등을 사용하여 형성된다. 발광층(150)은, 예를 들면, 10nm 이상 60nm 이하, 보다 구체적으로는 20nm 이상 50nm 이하의 두께로 형성되어도 된다. 본 실시형태에서의 발광층(150)의 발광 재료로서는, 반도체 나노 입자(퀀텀닷)를 사용할 수 있다.
여기서, 발광층을 스핀 코트법 등의 용액 도포법으로 형성하는 경우, 퀀텀닷을 포함하는 발광층 형성용 분산액의 용매로서는, 특별히 제한은 없지만, 정공수송층에 대한 빈용매를 사용하는 것이 바람직하다. 빈용매를 사용함으로써, 정공수송층에 포함되는 저분자 재료의 발광층 중으로의 혼합를 보다 고도로 방지할 수 있다. 또한, 양호한 재현성으로 설계 막 두께대로의 퀀텀닷 EL 소자를 구축할 수 있다. 또한, 정공수송층 표면의 평활성이 우수하고, 발광면의 불균일을 억제하고, 리크 전류의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자는, 발광 효율 및 발광 수명이 우수하다.
상기 빈용매의 예로서는, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸 등의 탄소수 6 이상의 탄화수소계 용매, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올 등의 알코올계 용매를 들 수 있다. 이들 빈용제는, 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합 용매로 하여 사용할 수도 있다. 또한, 용매 점도의 조정 등의 목적에 따라, 막 혼합을 일으키지 않는 한, 양용매가 되는 용매와 병용해도 된다.
발광층은, 특별히 제한은 없고, 공지의 퀀텀닷 재료를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 코어-쉘 구조를 가지는 재료가 바람직하다.
발광층은, 다수의 반도체 나노 입자(퀀텀닷)가 단일층 또는 복수층에 배열된 것이다. 여기서, 반도체 나노 입자(퀀텀닷)는, 양자 구속 효과를 가지는 소정 사이즈의 입자이다. 반도체 나노 입자(퀀텀닷)의 직경은, 특별히 제한되지 않지만, 1nm 이상 10nm 이하 정도이다.
발광층에 배열되는 반도체 나노 입자(퀀텀닷)는, 웨트(wet) 화학 공정, 유기 금속 화학 증착 공정, 분자선 애피택시 공정 또는 다른 유사한 공정 등에 의해 합성할 수 있다. 중에서도, 웨트 화학 공정은, 유기용매에 전구체 물질을 넣어서 입자를 성장시키는 방법이다.
웨트 화학 공정에서는, 결정이 성장할 때, 유기용매가 자연스럽게 퀀텀닷 결정의 표면에 배위되어, 분산제의 역할을 하는 것에 의해, 결정의 성장이 조절된다. 이 때문에, 웨트 화학 공정에서는, 유기 금속 화학 증착(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이나, 분자선 애피택시(MBE, Molecular Beam Epitaxy)등의 기상(氣相) 증착법에 비해, 용이하게 또한 저비용으로, 반도체 나노 입자의 성장을 제어할 수 있다.
반도체 나노 입자(퀀텀닷)는, 그 사이즈를 조절함으로써, 에너지 밴드 갭을 조절할 수 있게 되어, 발광층(퀀텀닷 발광층)에서 다양한 파장대의 광을 얻을 수 있다. 따라서, 복수의 상이한 사이즈의 퀀텀닷을 사용함으로써, 복수 파장의 광을 출사(또는 발광)하는 디스플레이를 가능하게 한다. 퀀텀닷의 사이즈는, 컬러 디스플레이를 구성할 수 있도록, 적색, 녹색, 청색광이 출사되도록 선택할 수 있다. 또한, 퀀텀닷의 사이즈는, 다양한 컬러광이 백색광을 출사하도록 조합된다.
본 발명의 반도체 나노 입자(퀀텀닷)는, 코어-쉘 구조를 가진다. 코어부를 구성하는 재료로서는, II-VI족 반도체 화합물; III-V족 반도체 화합물; IV-VI족 반도체 화합물; IV족 원소 또는 화합물; 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 반도체 물질 등을 사용할 수 있다.
구체적으로는, 하기와 같다.
II-VI족 반도체 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 3원소 화합물; 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 4원소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
III-V족 반도체 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 3원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 4원소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
IV-VI족 반도체 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, 및 이 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 3원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 4원소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
IV족 원소 또는 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, Si, Ge, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1원소 화합물; 및 SiC, SiGe, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2원소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
본 발명의 반도체 나노 입자(퀀텀닷)의 코어-쉘 구조에 있어서는, 상이한 물질을 포함할 수 있다. 각각의 코어와 쉘을 구성하는 재료는, 상이한 반도체 화합물로 이루어질 수 있다. 다만, 쉘부의 재료의 에너지 밴드 갭은, 코어부의 재료 에너지 밴드 갭보다 큰 것이 바람직하다.
쉘부에 바람직하게 사용되는 재료는, 사용되는 코어부의 재료 에너지 밴드 갭에도 의존하지만, 예를 들면, ZnS나 ZnSe, ZnSe/ZnS가 있다.
그리고, 쉘부는, 코어부가 부분적으로 노출되는 것에 의한 폐해가 생기지 않는 한, 코어부의 전체 표면을 완전히 피복하는 것이 아니어도 되며, 코어부 중 적어도 일부를 피복하고 있으면 된다. 또한, 코어-쉘 구조는, 2종류 이상의 화합물에 의해 그레이디언트 구조(경사 구조)를 형성하고 있어도 된다.
예를 들면, 코어(CdSe)-쉘(ZnS) 구조를 가지는 퀀텀닷을 제작하는 경우를 설명한다. 먼저, 계면활성제로서, TOPO(trioctylphosphine oxide)를 사용한 유기용매에, (CH3)2Cd(dimethylcadmium), TOPSe(trioctylphosphine selenide) 등의 코어(CdSe)의 전구체 물질을 주입하여 결정을 생성시킨다. 이 때, 결정이 일정한 사이즈로 성장하도록 고온에서 일정 시간 유지한 후, 쉘(ZnS)의 전구체 물질을 주입하여, 이미 생성된 코어의 표면에 쉘을 형성시킨다. 이로써, TOPO로 캡핑된 CdSe/ZnS의 퀀텀닷을 제작할 수 있다. 또한 올레산으로 배위자 교환하여, 올레산으로 캡핑된 CdSe/ZnS의 퀀텀닷을 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 발광층(150)은, 정공수송층(140)에 포함되는 저분자 재료가 혼합되어 있지 않다. 발광층 중에 저분자 재료가 혼합되어 있지 않은 것은, 하기 방법에 의해 정공수송층의 잔막률을 측정함으로써 확인할 수 있다.
정공수송층의 잔막률을, 하기 방법으로 측정한다. 각 소자에서 사용하는 고분자 도포액과 저분자 도포액을, 각 소자에서 형성한 정공수송층과 동일한 비로 혼합한 용액을 제작하고, 석영 기판 상에 스핀 코트법으로 도포한다. 그 후, 150
Figure pat00137
에서 30분 건조시켜, 건조 막 두께 40nm의 막을 형성한다. 얻어진 막의 흡수 스펙트럼을, 자외가시분광광도계에 의해 측정한다.
정공수송층의 잔막률은, 하기 방법으로 측정할 수 있다. 즉, 각 소자에서 사용하는 저분자 도포액을 석영 기판 상에 스핀 코트법으로 도포하고, 그 후, 150
Figure pat00138
에서 30분 건조시켜, 막을 형성한다. 여기서 형성한 막의 흡수 스펙트럼을, 자외가시분광광도계(주식회사시마즈제작소 제조, UV-1800)에 의해 측정한다. 그 흡수 스펙트럼의 가장 장파장 측의 피크의 파장을 계측하고, 이것을 기준 파장으로 한다. 다음으로, 각 소자에서 사용하는 고분자 도포액과 저분자 도포액을, 각 소자에서 형성한 정공수송층과 동일한 비로 혼합한 용액을 제작하고, 석영 기판 상에 스핀 코트법으로 도포한다. 그 후, 150
Figure pat00139
에서 30분 건조시켜, 건조 막 두께 40nm의 막을 형성한다. 건조 후의 흡수 스펙트럼을, 상기와 동일하게 자외가시분광광도계에 의해 측정한다.
다음으로, 동일한 막 상에, 발광층의 용매를 스핀 코터(회전수 2000rpm)에 의해 도포하고, 150
Figure pat00140
에서 30분간 건조한다. 건조 후의 흡수 스펙트럼을, 상기와 동일하게 자외가시분광광도계에 의해 측정한다. 이 흡수 스펙트럼에 대하여, 발광층의 용매 도포 전과 도포 후의 흡수 스펙트럼의 기준 파장에서의 강도비를, 정공수송층의 잔막률로 한다. 잔막률이 95% 이상인 경우는, 정공수송층 상에 발광층을 형성해도, 정공수송층과 발광층이 막 혼합하지 않고 적층할 수 있는 것으로 판단한다.
또한, 5%의 용해 성분 전부가 저분자 재료인 경우라도, 발광층의 용액 중에 확산되므로, 형성한 발광층 내의 저분자 재료의 함유량은 0.1질량% 이하가 되고, 발광층 내에서 저분자 재료가 효율적으로 작용하지 않는 것으로 추측된다. 따라서, 잔막률이 95% 이상이면, 발광층에 저분자 재료가 혼입되어 있지 않은 것과 동등한 것으로 판단한다.
정공수송층의 잔막률은 95% 이상이며, 98% 이상인 것이 바람직하다. 잔막률이 95% 미만인 경우, 설계 막 두께의 퀀텀닷 EL 소자를 구축할 수 없다. 또한, 정공수송층 표면의 평활성이 저하되어, 발광면의 불균일이 발생하고, 리크 전류가 발생하기 쉬워지므로, 소자의 발광 효율 및 발광 수명이 저하된다.
발광층(150) 상에는, 전자수송층(160)이 형성된다. 전자수송층(160)은, 전자를 수송하는 기능을 가지는 층이며, 진공 증착법, 스핀 코트법, 잉크젯 인쇄법 등을 사용하여 형성된다. 전자수송층(160)은, 예를 들면, 15nm 이상 70nm 이하의 두께로 형성되어도 된다.
전자수송층(160)은, 공지의 전자수송 재료를 사용하여 형성되어도 된다. 공지의 전자수송 재료로서는, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(tris(8-quinolinato)aluminium: Alq3), (8-하이드록시퀴놀리나토)리튬(리튬퀴놀레이트)(8-hydroxyquinolinato)lithium: Liq), ZnMgO, 및 질소 함유 방향환을 가지는 화합물 등이 있다. 질소 함유 방향환을 가지는 화합물의 구체예로서는, 예를 들면, 1,3,5-트리[(3-피리딜)-펜-3-일]벤젠(1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene)과 같은 피리딘환을 포함하는 화합물, 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)비페닐-3-일)-1,3,5-트리아진(2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine)과 같은 트리아진환을 포함하는 화합물, 2-(4-(N-페닐벤조이미다졸릴-1-일-페닐)-9,10-디나프틸안트라센(2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-yl-phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene)과 같은 이미다졸환을 포함하는 화합물, KLET-01, KLET-02, KLET-03, KLET-10, KLET-M1(이상, 케미프로화성주식회사 제조) 등이 있다.
전자수송층(160) 상에는, 전자주입층(170)이 형성된다. 전자주입층(170)은, 제2 전극(180)으로부터의 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 층이며, 진공 증착법 등을 사용하여 형성된다. 전자주입층(170)은, 예를 들면, 0.3nm 이상 9nm 이하의 두께로 형성되어도 된다. 전자주입층(170)은, 전자주입층(170)을 형성하는 재료로서 공지의 재료이면, 모두 사용할 수 있다. 예를 들면, 전자주입층(170)은, (8-하이드록시퀴놀리나토)리튬((8-hydroxyquinolinato)lithium: Liq) 및 불화 리튬(LiF) 등의 리튬 화합물, 염화나트륨(NaCl), 불화세슘(CsF), 산화리튬(Li2O), 또는 산화 바륨(BaO) 등에 의해 형성되어도 된다.
전자주입층(170) 상에는, 제2 전극(180)이 형성된다. 제2 전극(180)은, 진공 증착법 등을 사용하여 형성된다. 제2 전극(180)은, 구체적으로는, 음극이며, 금속, 합금, 또는 도전성 화합물 등 중에서 일함수가 작은 것에 의해 형성된다. 예를 들면, 제2 전극(180)은, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 등의 금속, 또는 알루미늄-리튬(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등의 합금으로 반사형 전극으로서 형성되어도 된다. 제2 전극(180)은, 약 10nm 이상 약 200nm 이하, 보다 구체적으로는 50nm 이상 150nm 이하의 두께로 형성되어도 된다. 또는, 제2 전극(180)은, 상기 금속 재료의 20nm 이하의 박막, 산화 인듐 주석(In2O3-SnO2) 및 산화 인듐 아연(In2O3-ZnO) 등의 투명 도전막에 의해 투과형 전극으로서 형성되어도 된다.
그리고, 본 실시형태에 의한 퀀텀닷 EL 소자(100)의 적층 구조는, 상기한 예시로 한정되지 않는다. 본 형태에 의한 퀀텀닷 EL 소자(100)는, 다른 공지의 적층 구조로 형성되어도 된다. 예를 들면, 퀀텀닷 EL 소자(100)는, 정공주입층(130), 정공수송층(140), 전자수송층(160), 및 전자주입층(170) 중 1층 이상이 생략되어도 되고, 또한, 추가로 다른 층을 구비하고 있어도 된다. 또한, 퀀텀닷 EL 소자(100)의 각 층은, 각각 단층(單層)으로 형성되어도 되고, 복수 층으로 형성되어도 된다.
예를 들면, 퀀텀닷 EL 소자(100)는, 여기자 또는 정공이 전자수송층(160)에 확산하는 것을 방지하기 위하여, 정공수송층(140)과 발광층(150) 사이에 정공저지층을 더욱 구비하고 있어도 된다. 정공저지층은, 예를 들면, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 또는 페난트롤린 유도체 등에 의해 형성할 수 있다.
[실시예]
본 발명을, 하기 실시예 및 비교예를 사용하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위가 하기 실시예만으로 제한되는 것은 아니다. 그리고, 하기 실시예에 있어서, 특별히 기재하지 않는 한, 각 조작은, 실온(25
Figure pat00141
에서 실시했다. 또한, 특별히 기재하지 않는 한, % 및 부는, 각각 질량% 및 질량부를 의미한다.
(합성예 1: 고분자 화합물 P-1의 합성)
미국특허출원공개 제2018/0182967호 명세서에 기재된 제조 방법에 준거하여, 하기의 구성 단위를 하기 조성으로 가지는 고분자 화합물 P-1을 합성했다. 고분자 화합물 P-1의 수평균분자량(Mn), 중량평균분자량(Mw), 및 다분산도(Mw/Mn)를, SEC를 사용하여 측정했다. 그 결과, Mn=44,000, Mw=80,000, Mw/Mn=1.83이었다.
Figure pat00142
(합성예 2: 고분자 화합물 P-2의 합성)
일본공개특허 제2017-048290호 공보에 기재된 제조 방법에 준거하여, 하기 화학식으로 표시되는 구조 및 조성을 가지는 고분자 화합물 P-2를 합성했다. 고분자 화합물 P-2의 수평균분자량(Mn), 중량평균분자량(Mw), 및 다분산도(Mw/Mn)를, SEC를 사용하여 측정했다. 그 결과, Mn=53,000, Mw=124,000, Mw/Mn=2.3이었다.
Figure pat00143
(합성예 3: 고분자 화합물 P-3의 합성)
국제공개 제2011/159872호에 기재된 제조 방법에 준거하여, 하기 화학식으로 표시되는 구성 단위를 가지는 고분자 화합물 P-3을 합성했다. 고분자 화합물 P-3의 수평균분자량(Mn), 중량평균분자량(Mw), 및 다분산도(Mw/Mn)를, SEC를 사용하여 측정했다. 그 결과, Mn=141,000, Mw=434,000, Mw/Mn=3이었다.
Figure pat00144
(고분자 화합물(TFB))
하기 화학식(6-1)으로 표시되는 구성 단위를 가지는 TFB(poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamine)를 준비했다. 그리고, 이 TFB는, 루미테크주식회사에서 제조한 것이다. TFB의 수평균분자량(Mn), 중량평균분자량(Mw), 및 다분산도(Mw/Mn)를, SEC를 사용하여 측정했다. 그 결과, Mn=104,000, Mw=359,000, Mw/Mn=3.4였다.
Figure pat00145
(저분자 화합물)
하기 화학식에 나타낸 저분자 화합물 A-1~A-4를 준비했다.
Figure pat00146
<정공수송층의 잔막률 평가>
(참고예 1)
정공수송층의 잔막률을, 하기 방법으로 측정했다. 즉, 상기에서 합성한 고분자 화합물 P-1을, 용매인 크실렌에 1질량%의 농도로 용해하여 고분자 도포액(P-1)을 조제했다. 또한, 상기에서 준비한 저분자 화합물 A-1을, 용매인 크실렌에 1질량%의 농도로 용해하여 저분자 도포액(A-1)을 조제했다. 얻어진 고분자 도포액(P-1)과 저분자 도포액(A-1)을, 80:20(질량비)이 되도록 혼합하고, 정공수송층 형성용 도포액(PA-1)을 조제했다. 저분자 도포액(A-1)을 석영 기판 상에 스핀 코트법으로 도포하고, 그 후, 150
Figure pat00147
에서 30분 건조시켜, 막을 형성했다. 여기서 형성한 막의 흡수 스펙트럼을, 자외가시분광광도계(주식회사 시마즈제작소 제조, UV-1800)에 의해 측정했다. 그 흡수 스펙트럼의 가장 장파장 측의 피크의 파장을 계측하고, 그것을 기준 파장으로 했다. 다음으로, 정공수송층 형성용 도포액(PA-1)을 석영 기판 상에 스핀 코트법으로 도포했다. 그 후, 150
Figure pat00148
에서 30분 건조시켜, 건조 막 두께 40nm의 막을 형성하고, 건조 후의 흡수 스펙트럼을, 상기와 동일하게 자외가시분광광도계에 의해 측정했다.
다음으로, 동일한 막 상에, n-옥탄(발광층의 용매)을 스핀 코터(회전수2000rpm)에 의해 도포하고, 150
Figure pat00149
에서 30분간 건조했다. 건조 후의 흡수 스펙트럼을, 상기와 동일하게 자외가시분광광도계에 의해 측정했다. 이 흡수 스펙트럼에 대하여, n-옥탄의 도포 전과 도포 후의 흡수 스펙트럼의 기준 파장에서의 강도비를, 정공수송층의 잔막률로 했다. 잔막률이 95% 이상인 경우는, 정공수송층 상에 발광층을 형성해도, 정공수송층과 발광층이 막 혼합하지 않고 적층할 수 있는 것으로 판단했다.
또한, 5%의 용해 성분 전부가 저분자 재료인 경우라도, 발광층의 용액 중에 확산되므로, 형성한 발광층 내의 저분자 재료의 함유량은 0.1질량% 이하가 되고, 발광층 내에서 저분자 재료가 효율적으로 작용하지 않는 것으로 추측된다. 따라서, 잔막률이 95% 이상이면, 발광층에 저분자 재료가 혼입되어 있지 않은 것과 동등한 것으로 판단했다.
(참고예 2)
고분자 도포액(P-1)과 저분자 도포액(A-1)의 혼합비를, 70:30(질량비)로 한 점 이외에는, 참고예 1과 동일하게 행하고, 잔막률을 평가했다.
(비교 참고예 1)
고분자 도포액(P-1)과 저분자 도포액(A-1)의 혼합비를, 60:40(질량비)로 한 점 이외에는, 참고예 1과 동일하게 행하고, 잔막률을 평가했다.
(비교 참고예 2)
고분자 도포액(P-1)과 저분자 도포액(A-1)의 혼합비를, 50:50(질량비)로 한 점 이외에는, 참고예 1과 동일하게 행하고, 잔막률을 평가했다.
(비교 참고예 3)
고분자 도포액(P-1)을 사용하지 않은 점 이외에는, 참고예 1과 동일하게 행하고, 잔막률을 평가했다.
잔막률의 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00150
상기 표 1로부터 밝혀진 바와 같이 고분자 화합물의 비율이 60질량%를 초과하면, 적층성을 확보할 수 있고, 안정된 소자를 제작할 수 있는 것이 시사되었다.
<퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자의 제작>
(실시예 1)
제1 전극(양극)으로서, 스트라이프형의 산화 인듐 주석(ITO)이 막 두께 150nm로 성막된 유리 기판을 준비했다. 유리 기판 상에, PEDOT-PSS(Sigma-Aldrich사 제조)을, 건조 막 두께가 30nm로 되도록 스핀 코트법으로 도포하고 건조하여, 건조 막 두께 30nm의 정공주입층을 형성했다.
다음으로, 상기에서 합성한 고분자 화합물 P-1을, 용매인 크실렌에 1질량%의 농도로 용해하여 고분자 도포액(P-1)을 조제했다. 또한, 상기에서 준비한 저분자 화합물 A-1을, 용매인 크실렌에 1질량%의 농도로 용해하여 저분자 도포액(A-1)을 조제했다. 얻어진 고분자 도포액(P-1)과 저분자 도포액(A-1)을, 80:20(질량비)이 되도록 혼합하고, 정공수송층 형성용 도포액(PA-1)을 조제했다. 상기에서 형성한 정공주입층 상에, 정공수송층 형성용 도포액(PA-1)을 건조 막 두께가 30nm로 되도록, 스핀 코트법에 의해 도포하고, 150
Figure pat00151
에서 30분간 가열 건조했다. 이로써, 건조 막 두께 30nm의 정공수송층을 형성했다.
n-옥탄 중에, CdSe/ZnS 퀀텀닷(코어: CdSe, 쉘: ZnS)를 1질량%이 되도록 분산시켜, 퀀텀닷 분산액을 조제했다. 그리고, 상기에서 형성한 정공수송층은, n-옥탄에는 용해되지 않는다. 이 퀀텀닷 분산액을, 건조 막 두께가 25nm로 되도록 스핀 코트법에 의해 상기 정공수송층 상에 도포한 후, 건조시켰다. 그 결과, 건조 막 두께 25nm의 퀀텀닷 발광층이 정공수송층 상에 형성되었다.
에탄올 중에, ZnMgO를 1.5질량%이 되도록 분산시켜, 전자수송층 형성용 분산액을 조제했다. 이 분산액을, 건조 막 두께가 60nm로 되도록 스핀 코트법에 의해 상기 퀀텀닷 발광층 상에 도포한 후, 건조시켰다. 그 결과, 건조 막 두께 60nm의 전자수송층이 퀀텀닷 발광층 상에 형성되었다.
형성한 전자수송층 상에, 알루미늄(Al)을 진공 증착법으로 증착시켜, 두께 100nm의 제2 전극(음극)을 형성했다. 이와 같이 하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-1)를 제작했다.
(실시예 2)
저분자 화합물 A-1 대신, 상기에서 합성한 저분자 화합물 A-2를 사용한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-2)를 제작했다.
(실시예 3)
저분자 화합물 A-1 대신, 상기에서 합성한 저분자 화합물 A-3을 사용한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-3)를 제작했다.
(비교예 1)
저분자 도포액(A-1)을 사용하지 않은 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-4)를 제작했다.
[퀀텀닷 EL 소자의 평가]
상기 실시예 1~3, 및 비교예 1에서 제작한 퀀텀닷 EL 소자(Device-1~4)에 대하여, 하기 방법에 의해, 발광 수명을 평가했다.
직류 정전압(定電壓) 전원(주식회사키엔스 제조, 소스 미터(source meter))을 사용하여, 각 퀀텀닷 EL 소자에 대하여, 전압을 인가하면, 일정한 전압으로 전류가 흐르기 시작하고, 퀀텀닷 EL 소자가 발광한다. 이 각 소자의 발광을, 휘도측정장치(Topcom 제조, SR-3)를 사용하여 측정하면서, 서서히 전류를 증가시키고, 휘도가 100nit(cd/m2)로 되었을 때 전류를 일정하게 하고, 방치한다. 휘도측정장치로 측정한 휘도의 값이 서서히 저하되고, 초기 휘도의 50%가 될 때까지의 시간을 「LT50 수명(hrs)」으로 했다. 그리고, 표 1의 발광 수명은, 비교예 1의 측정값을 1.00으로 했을 때의 상대값을 나타내고 있다.
각 소자에 포함되는 고분자 재료 및 저분자 재료의 HOMO 에너지 레벨은, 대기 중 광전자분광장치 AC-3(주식회사히타치하이테크놀로지스 제조)을 사용하여 측정되는 이온화 포텐셜의 값으로 했다.
정공수송층의 잔막률을, 하기 방법으로 측정했다. 즉, 각 소자에서 사용하는 저분자 도포액을 석영 기판 상에 스핀 코트법으로 도포하고, 그 후, 150
Figure pat00152
에서 30분 건조시켜, 막을 형성했다. 여기서 형성한 막의 흡수 스펙트럼을, 자외가시분광광도계(주식회사 시마즈제작소 제조, UV-1800)에 의해 측정했다. 그 흡수 스펙트럼의 가장 장파장 측의 피크의 파장을 계측하고, 그것을 기준 파장으로 했다. 다음으로, 각 소자에서 사용하는 고분자 도포액과 저분자 도포액을, 각 소자에서 형성한 정공수송층과 동일한 비로 혼합한 용액을 제작하고, 석영 기판 상에 스핀 코트법으로 도포했다. 그 후, 150
Figure pat00153
에서 30분 건조시켜, 건조 막 두께 40nm의 막을 형성했다. 건조 후의 흡수 스펙트럼을, 상기와 동일하게 자외가시분광광도계에 의해 측정했다.
다음으로, 동일 막 상에, n-옥탄(발광층의 용매)을 스핀 코터(회전수2000rpm)에 의해 도포하고, 150
Figure pat00154
에서 30분간 건조했다. 건조 후의 흡수 스펙트럼을, 상기와 동일하게 자외가시분광광도계에 의해 측정했다. 이 흡수 스펙트럼에 대하여, n-옥탄의 도포 전과 도포 후의 흡수 스펙트럼의 기준 파장에서의 강도비를, 정공수송층의 잔막률로 했다. 잔막률이 95% 이상인 경우는, 정공수송층 상에 발광층을 형성해도, 정공수송층과 발광층이 막 혼합하지 않고 적층할 수 있는 것으로 판단했다.
또한, 5%의 용해 성분 모두가 저분자 재료인 경우라도, 발광층의 용액 중에 확산되므로, 형성한 발광층 내의 저분자 재료의 함유량은 0.1질량% 이하가 되고, 발광층 내에서 저분자 재료가 효율적으로 작용하지 않는 것으로 추측된다. 따라서, 잔막률이 95% 이상이면, 발광층에 저분자 재료가 혼입되어 있지 않은 것과 동등한 것으로 판단했다.
결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pat00155
상기 표 2로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 1~3의 퀀텀닷 EL 소자는, 비교예 1의 소자와 비교하여, LT50 수명이 향상되었다. 이러한 사실로부터, 실시예 1~3의 퀀텀닷 EL 소자는, 발광 효율(외부 양자 효율) 및 발광 수명이 모두 양호한 소자인 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
CdSe/ZnS 퀀텀닷 대신, InP/ZnSe/ZnS 퀀텀닷(코어: InP, 쉘: ZnSe/ZnS)를 사용한 점 이외에는, 실시예 1과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-5)를 제작했다.
(실시예 5)
저분자 화합물 A-1 대신, 상기에서 합성한 저분자 화합물 A-4를 사용한 점 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-6)를 제작했다.
(실시예 6)
저분자 화합물 A-1 대신, 상기에서 합성한 저분자 화합물 A-2를 사용한 점 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-7)를 제작했다.
(실시예 7)
고분자 도포액(P-1)과 저분자 도포액(A-1)의 혼합비를, 70:30(질량비)로 한 점 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-8)를 제작했다.
(비교예 2)
저분자 도포액(A-1)을 사용하지 않은 점 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-9)를 제작했다.
상기와 동일한 방법으로, 퀀텀닷 EL 소자(Devics-5~9)를 평가했다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 그리고, 하기 표 3의 발광 수명은, 비교예 2의 측정값을 1.00으로 했을 때의 상대값을 나타내고 있다.
[표 3]
Figure pat00156
상기 표 3으로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 4~7의 퀀텀닷 EL 소자는, 비교예 2의 소자와 비교하여, 특히 LT50 수명이 현격하게 향상되었다. 이러한 사실로부터, 실시예 4~7의 퀀텀닷 EL 소자는, 발광 효율(외부 양자 효율) 및 발광 수명이 모두 양호한 소자인 것을 알 수 있다.
(실시예 8)
고분자 화합물 P-1 대신, 상기에서 합성한 고분자 화합물 P-2를 사용한 점 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-10)를 제작했다.
(실시예 9)
저분자 화합물 A-1 대신, 저분자 화합물 A-2를 사용한 점 이외에는, 실시예 8과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-11)를 제작했다.
(비교예 3)
저분자 도포액(A-1)을 사용하지 않은 점 이외에는, 실시예 8과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-12)를 제작했다.
상기와 동일한 방법으로, 퀀텀닷 EL 소자(Devics-10~12)를 평가했다. 그 결과를, 하기 표 4에 나타내었다. 그리고, 하기 표 4의 발광 수명은, 비교예 3의 측정값을 1.00으로 했을 때의 상대값을 나타내고 있다.
[표 4]
Figure pat00157
상기 표 4로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 8~9의 퀀텀닷 EL 소자는, 비교예 3의 소자와 비교하여, LT50 수명이 현격하게 향상되었다. 이러한 사실로부터, 실시예 8~9의 퀀텀닷 EL 소자는, 발광 효율(외부 양자 효율) 및 발광 수명이 모두 양호한 소자인 것을 알 수 있다.
(실시예 10)
고분자 화합물 P-1 대신, 상기에서 합성한 고분자 화합물 P-3을 사용한 점 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-13)를 제작했다.
(실시예 11)
저분자 화합물 A-1 대신, 상기에서 합성한 저분자 화합물 A-2를 사용한 점 이외에는, 실시예 10과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-14)를 제작했다.
(비교예 4)
저분자 도포액(A-1)을 사용하지 않은 점 이외에는, 실시예 10과 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-15)를 제작했다.
상기와 동일한 방법으로, 퀀텀닷 EL 소자(Devics-13~15)를 평가했다. 그 결과를, 하기 표 5에 나타내었다. 그리고, 하기 표 5의 발광 수명은, 비교예 4의 측정값을 1.00으로 했을 때의 상대값을 나타내고 있다.
[표 5]
Figure pat00158
상기 표 5로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 10~11의 퀀텀닷 EL 소자는, 비교예 4의 소자와 비교하여, LT50 수명이 향상되었다. 이러한 사실로부터, 실시예 10~11의 퀀텀닷 EL 소자는, 발광 효율(외부 양자 효율) 및 발광 수명이 모두 양호한 소자인 것을 알 수 있다.
(실시예 12)
고분자 화합물 P-1 대신, 상기한 TFB를 사용한 점 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-16)를 제작했다.
(비교예 5)
TFB을 포함하는 도포액을 사용하지 않은 점 이외에는, 실시예 12와 동일하게 행하여, 퀀텀닷 EL 소자(Device-17)를 제작했다.
상기와 동일한 방법으로, 퀀텀닷 EL 소자(Devics-16~17)를 평가했다. 그 결과를, 하기 표 6에 나타내었다. 그리고, 하기 표 6의 발광 수명은, 비교예 5의 측정값을 1.00으로 했을 때의 상대값을 나타내고 있다.
[표 6]
Figure pat00159
상기 표 6으로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 12의 퀀텀닷 EL 소자는, 비교예 5의 소자와 비교하여, LT50 수명이 향상되었다. 이러한 사실로부터, 실시예 12의 퀀텀닷 EL 소자는, 발광 효율(외부 양자 효율) 및 발광 수명이 모두 양호한 소자인 것을 알 수 있다.
이하에서는, 모델 소자를 제작하고, 특성 향상의 이유를 고찰하는 실험을 행하였다.
(참고 실험: 모델 소자의 특성 평가)
(참고예 3)
전자수송층 대신, α-NPD(N,N'-디-1-나프틸-N,N'-디페닐벤지딘)과, HAT-CN(디피라지노[2,3-f:2',3'-h]퀴녹살린-2,3,6,7,10,11-헥사카르보니트릴)을, 순서대로 진공 증착법에 의해 증착시켜, 각각 두께 36nm, 10nm로 되도록 전자저지층을 형성했다. 이것 이외에는, 실시예 4와 동일하게 행하여, 홀 온리 소자(H-Device-1)를 제작했다.
(참고예 4)
전자수송층 대신, α-NPD와 HAT-CN을 순서대로 진공 증착법에 의해 증착시켜, 각각 두께 36nm, 10nm로 되도록 전자저지층을 형성했다. 이것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 행하여, 홀 온리 소자(H-Device-2)를 제작했다.
(비교 참고예 4)
전자수송층 대신, α-NPD와 HAT-CN을 순서대로 진공 증착법에 의해 증착시켜, 각각 두께 36nm, 10nm로 되도록 전자저지층을 형성한 점 이외에는, 비교예 2와 동일하게 행하여, 홀 온리 소자(H-Device-3)를 제작했다.
얻어진 홀 온리 소자(H-Device-1~3)에 대하여, 상기와 동일한 방법으로, 잔막률을 측정했다. 또한, 퀀텀닷 EL 소자의 평가에서 사용한 것과 동일한 직류 정전압 전원을 사용하여, 각 홀 온리 소자에 대하여, 전압을 인가하고, 서서히 전류를 증가시켜 전압-전류 특성을 측정하고, 2mA/cm2 시의 구동 전압을 산출했다.
결과를 하기 표 7에 나타내었다. 그리고, 하기 표 7의 구동 전압은, 비교 참고예 4의 값을 1.00으로 했을 때의 상대값을 나타내고 있다.
[표 7]
Figure pat00160
상기 표 7로부터 밝혀진 바와 같이, 참고예 3~4의 소자는, 비교 참고예 4의 소자와 비교하여, 저구동 전압화되고 있는 것을 알 수 있다. 이러한 사실로부터, 실시예 4, 6의 퀀텀닷 EL 소자는, 정공의 주입성 및 수송성이 개선됨으로써 장수명화 효과가 얻어진 것으로 여겨진다.
(참고예 5)
전자수송층 대신, α-NPD와 HAT-CN을 순서대로 진공 증착법에 의해 증착시켜, 각각 두께 36nm, 10nm로 되도록 전자저지층을 형성했다. 이것 이외에는, 실시예 10과 동일하게 행하여, 홀 온리 소자(H-Device-4)를 제작했다.
(참고예 6)
전자수송층 대신, α-NPD와 HAT-CN을 순서대로 진공 증착법에 의해 증착시켜, 각각 두께 36nm, 10nm로 되도록 전자저지층을 형성했다. 이것 이외에는, 실시예 11과 동일하게 행하여, 홀 온리 소자(H-Device-5)를 제작했다.
(비교 참고예 5)
전자수송층 대신, α-NPD와 HAT-CN을 순서대로 진공 증착법에 의해 증착시켜, 각각 두께 36nm, 10nm로 되도록 전자저지층을 형성한 점 이외에는, 비교예 6과 동일하게 행하여, 홀 온리 소자(H-Device-6)를 제작했다.
얻어진 홀 온리 소자(H-Device-4~6)에 대하여, 상기와 동일한 방법으로, 잔막률 및 구동 전압을 측정했다.
결과를 하기 표 8에 나타내었다. 그리고, 하기 표 8의 구동 전압은, 비교 참고예 5의 값을 1.00으로 했을 때의 상대값을 나타내고 있다.
[표 8]
Figure pat00161
상기 표 8로부터 밝혀진 바와 같이, 참고예 5~6의 소자는, 비교 참고예 5의 소자와 비교하여, 저구동 전압화되고 있는 것을 알 수 있다. 이러한 사실로부터, 실시예 10~11의 퀀텀닷 EL 소자는, 정공의 주입성 및 수송성이 개선됨으로써 장수명화 효과가 얻어진 것으로 여겨진다.
이상, 본 발명에 대하여 실시형태 및 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 특정한 실시형태, 실시예로 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재된 발명의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 변경이 가능하다.
100: 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자(퀀텀닷 EL 소자)
110: 기판 120: 제1 전극
130: 정공주입층 140: 정공수송층
150: 발광층 160: 전자수송층
170: 전자주입층 180: 제2 전극

Claims (12)

  1. 정공수송층, 전자수송층, 및 상기 정공수송층과 상기 전자수송층 사이에 배치된 발광층을 구비하는 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자로서,
    상기 정공수송층은 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하고,
    상기 발광층은 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지는 퀀텀닷을 포함하고,
    상기 정공수송층의 잔막률이 95% 이상인, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 재료는 아민 구조를 가지는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정공수송층 중의 상기 고분자 재료의 함유 비율은, 상기 고분자 재료와 상기 저분자 재료의 합계량을 100질량%로 할 때, 60질량% 초과 100질량% 미만인, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 재료는, 하기 화학식(1)으로 표시되는 구성 단위의 교호 공중합체의 세그먼트를 포함하는 고분자 화합물을 포함하는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00162

    상기 화학식(1) 중에서, X는, 하기 화학식(2)으로 표시되는 기이며, Y는, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 2가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 2가의 방향족 복소환기이고;
    [화학식 2]
    Figure pat00163

    상기 화학식(2) 중에서, Ar1은, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 3가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 3가의 방향족 복소환기이며,
    Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이며,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단결합, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 2가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 2가의 방향족 복소환기이며,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환된 혹은 비치환의 탄소수 6 이상 60 이하의 1가의 방향족 탄화수소기, 또는 치환된 혹은 비치환의 환 형성 원자수 3 이상 60 이하의 1가의 방향족 복소환기이며,
    R1 및 R2는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    a는 0 이상 4 이하의 정수이며,
    b는 0 이상 3 이하의 정수이며,
    Z1~Z8은 각각 독립적으로, 질소 원자 또는 CH임.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 재료는, 하기 화학식(P-2)으로 표시되는 반복 구조를 포함하는 고분자 화합물을 포함하는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 P-2]
    Figure pat00164

    상기 화학식(P-2)에 있어서,
    R1~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기이며,
    m은 1 이상 20 이하의 정수이며,
    F 및 F'는 각각 독립적으로, 아자플루오렌을 포함하는 플루오렌 구조를 가지는 2가의 기이며,
    A는 하기 화학식(P-21)으로 표시되는 2가의 기이며,
    [화학식 P-21]
    Figure pat00165

    상기 화학식(P-21)에 있어서,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로, 단결합, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 옥시알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 옥시시클로알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 옥시 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 아미노알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이하 30 이하의 아미노아릴렌기, 또는 알킬기 혹은 아릴기로 치환된 실릴렌기이며,
    Ar1은, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기를 포함하는 알킬아미노기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아미노기, 또는 이들 치환기와 L1 또는 L2가 결합하여 형성된 환형(環形) 치환기이며,
    *은 다른 치환기와의 결합 부위이며,
    R4는, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 3 이상 16 이하의 시클로알콕시기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 이상 40 이하의 아랄킬기, 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 5 이상 30 이하의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기를 가지는 알킬아미노기, 또는 치환 혹은 무치환의 환 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴아미노기임.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 재료는, 하기 화학식(I) 또는 화학식(I')으로 표시되는 고분자 화합물을 포함하는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 I] 및 [화학식 I']
    Figure pat00166

    상기 화학식 (I) 및 (I') 중에서:
    Ar1 및 Ar2는, 동일 혹은 상이한 것이되, 아릴기이며;
    R1~R5는 독립적으로, 각각의 경우에 동일 혹은 상이한 것이며, D, F, 알킬, 아릴, 알콕시, 실릴 및 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
    R6는, 각각의 경우에 동일 혹은 상이한 것이며, H, D 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되고;
    a~e는 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이며;
    f는 1 또는 2이며;
    g는 0, 1 또는 2이며;
    h는 1 또는 2이며;
    n은 0보다 큰 정수임.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 재료는 하기 화학식(I-2)으로 표시되는 공중합체를 포함하는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 I-2]
    Figure pat00167

    상기 화학식(I-2) 중에서,
    A는 적어도 1개의 트리아릴아민기를 포함하는 단량체 단위이며,
    B'는 공중합체 중에 적어도 3개의 연결점을 가지는 단량체 단위이며,
    C'는 방향족 단량체 단위 또는 그의 중수소화 유사체이며,
    E는 각각 독립적으로, 동일해도 되고 상이해도 되고, H, D, 할로겐화물, 알킬기, 실릴기, 게르밀(germil)기, 아릴기, 아릴아미노기, 실록산기, 가교성기, 중수소화 알킬기, 중수소화 실릴기, 중수소화 게르밀기, 중수소화 아릴기, 중수소화 아릴아미노기, 중수소화 실록산기, 및 중수소화 가교성기로 이루어지는 군으로부터 선택되고,
    a, b 및 c는 동일해도 되고 상이해도 되고, a+b+c=1이며, a 및 b는 0이 아닌 몰분률임.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 재료는, 하기 화학식(5-1)으로 표시되는 구성 단위(A)를 가지는 고분자 화합물을 포함하는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 5-1]
    Figure pat00168

    상기 화학식(5-1) 중에서,
    Ar1은 각각 독립적으로, 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 12 이상 25 이하의 복소환식 방향족기를 나타내고;
    Ar2는, 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 2가의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 12 이상 25 이하의 2가의 복소환식 방향족기를 나타내고;
    R1은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄, 분지 혹은 환형의 탄화수소기, 또는 치환되어도 되는 탄소수 6 이상 25 이하의 방향족 탄화수소기를 나타냄.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고분자 재료는, 하기 화학식(6-1)으로 표시되는 구성 단위 및 하기 화학식(6-2)으로 표시되는 구성 단위 중 적어도 한쪽을 가지는 고분자 화합물을 포함하는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 6-1] 및 [화학식 6-2]
    Figure pat00169
    .
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저분자 재료가 정공수송성 재료 또는 와이드 갭(wide gap) 재료이며,
    상기 저분자 재료는 상기 고분자 재료 중에 1종 또는 복수 종 포함되는, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정공수송성 재료가, 하기 화학식(L1)~하기 화학식(L4)으로 표시되는 저분자 화합물 중 적어도 1종인, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 L1]
    Figure pat00170

    상기 화학식(L1) 중에서,
    R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이며, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    Ara는 하기 화학식(L1-a)으로 표시되는 기이며, 복수의 Ara는 동일해도 되고 상이해도 되며, 복수의 Ara는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    Arb는 하기 화학식(L1-b)으로 표시되는 기이고;
    [화학식 L1-a]
    Figure pat00171

    상기 화학식(L1-a) 중에서,
    R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이며, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    n은 0 이상 3 이하의 정수이며,
    *은 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타내고;
    [화학식 L1-b]
    Figure pat00172

    상기 화학식(L1-b) 중에서,
    R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이며, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    m은 0 이상 2 이하의 정수이며,
    *은 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타내고;
    [화학식 L2]
    Figure pat00173

    상기 화학식(L2) 중에서,
    Ara는 하기 화학식(L2-a)으로 표시되는 기이며,
    X는 하기 화학식(L2-b)으로 표시되는 기이며, 복수의 X는 동일해도 되고 상이해도 되며, 복수의 X는 서로 결합하여 환을 형성해도 되고;
    [화학식 L2-a]
    Figure pat00174

    상기 화학식(L2-a) 중에서,
    R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이며, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    Z는 탄소수 1 이상 12 이하의 직쇄형 또는 분지형 알킬기이며,
    *은 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타내고;
    [화학식 L2-b]
    Figure pat00175

    상기 화학식(L2-b) 중에서,
    R은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자 또는 1가의 유기기이며, 복수의 R은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    n은 0 이상 3 이하의 정수이며,
    *은 인접하는 원자와의 결합 부위를 나타내고;
    [화학식 L3]
    Figure pat00176

    상기 화학식(L3) 중에서,
    R1~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, 1가의 탄화수소기 또는 1가의 방향족 탄화수소기이며, 2개의 R1은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    X1은 수소 원자 또는 하기 화학식(L3-a)으로 표시되는 기이며,
    X2는 하기 화학식(L3-a)으로 표시되는 기이고;
    [화학식 16]
    Figure pat00177

    상기 화학식(L3-a) 중에서,
    R4~R5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기이며,
    l, m 및 n은 각각 독립적으로 0~3의 정수이고;
    [화학식 L4]
    Figure pat00178

    상기 화학식(L4) 중에서,
    Y는 탄소 원자 또는 규소 원자이며,
    R1~R3는 각각 독립적으로, 수소 원자, 1가의 탄화수소기 또는 1가의 방향족 탄화수소기이며, 2개의 R1은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    X1은 수소 원자 또는 하기 화학식(L4-a)으로 표시되는 기이며,
    X2는 하기 화학식(L4-a)으로 표시되는 기이고;
    [화학식 L4-a]
    Figure pat00179

    상기 화학식(L4-a) 중에서,
    R4~R5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가의 탄화수소기이며,
    l, m 및 n은 각각 독립적으로 0~3의 정수임.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 와이드 갭 재료가, 하기 화학식(L5) 또는 하기 화학식(L6)으로 표시되는 저분자 화합물인, 퀀텀닷 일렉트로루미네선스 소자:
    [화학식 L5]
    Figure pat00180

    상기 화학식(L5)에 있어서,
    m, n은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수를 나타내고,
    R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가의 유기기를 나타내고, 2개 이상의 R이 축합 또는 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    X는, O, S, NR', C(R")2, 또는 NR' 및 C(R")2 이외의 2가의 유기기를 나타내고,
    R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가의 유기기를 나타내고:
    [화학식 L6]
    Figure pat00181

    상기 화학식(L6)에 있어서,
    m, n은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수를 나타내고,
    R은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1가의 유기기를 나타내고, 2개 이상의 R은 서로 축합 또는 결합하여 환을 형성해도 됨.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7365869B2 (ja) * 2019-11-21 2023-10-20 住友化学株式会社 高分子化合物を含む組成物、該高分子化合物の製造方法及び該高分子化合物を用いてなる発光素子の製造方法
WO2024084570A1 (ja) * 2022-10-18 2024-04-25 シャープディスプレイテクノロジー株式会社 発光素子および表示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015105027A1 (ja) 2014-01-09 2015-07-16 株式会社村田製作所 発光デバイス、及び発光デバイスの製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4910741B2 (ja) * 2007-02-08 2012-04-04 三菱化学株式会社 有機電界発光素子の製造方法
JPWO2013080696A1 (ja) * 2011-11-29 2015-04-27 コニカミノルタ株式会社 有機ｅｌ素子
US9773993B2 (en) * 2014-01-16 2017-09-26 Konica Minolta, Inc. Electroluminescence element
JP2016195181A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 セイコーエプソン株式会社 発光装置、発光装置の製造方法および電子機器
JP6652351B2 (ja) * 2015-09-01 2020-02-19 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． アミノフルオレンポリマー、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、および有機エレクトロルミネッセンス素子
JP6659357B2 (ja) * 2015-12-28 2020-03-04 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 共重合体、有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子製造用組成物および有機エレクトロルミネッセンス素子
CN108886109B (zh) * 2016-04-15 2020-05-22 日立化成株式会社 电荷输送性材料、使用了其的油墨组合物、有机电子元件、有机电致发光元件、显示元件、照明装置及显示装置
WO2018020571A1 (ja) * 2016-07-26 2018-02-01 日立化成株式会社 有機エレクトロニクス材料
JP7044515B2 (ja) * 2016-12-27 2022-03-30 三星電子株式会社 高分子化合物、組成物、液状組成物、薄膜並びにエレクトロルミネッセンス素子用材料及びエレクトロルミネッセンス素子
JP2018109088A (ja) * 2016-12-28 2018-07-12 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． ビニルアミノアリーレンポリマー、ならびにこれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子用材料および有機エレクトロルミネッセンス素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015105027A1 (ja) 2014-01-09 2015-07-16 株式会社村田製作所 発光デバイス、及び発光デバイスの製造方法

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