KR20200142307A - 포화탄화수소를 포함하지 않는 고분자 가교형 정공 주입 및 수송 물질과 이를 이용한 유기 발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포화 탄화수소를 포함하지 않는 고분자 열가교형 정공 주입 및 수송 재료 및 이를 이용한 유기 발광소자에 관한 것으로서, 용액 공정을 이용하여 고효율 유기 발광 소자를 얻기 위한 열가교성 물질을 제공한다. 구체적으로, 정공 전달층 구성에 사용되는 물질은 정공이동 특성을 부여하기 위한 아릴아민(aryl amine) 유도체 또는 카바졸, 아크리딘 유도체들이 반드시 도입되어야 하고, 이들의 용해도를 증진하기 위해 오르쏘 연결단위가 포함되어야 한다. 이들 아릴아민 및 오르쏘 연결단위 포함하는 고분자는 분자량 3000 이상의 분자량을 가지는 형태가 바람직하다.
발명에서 개시한 고분자 가교형 정공수송 물질은 애노드와 발광층 사이에 도입되어 용액형 발광층을 정공 주입층 상부에 코팅 또는 인쇄 가능할 수 있도록 해준다. 이러한 정공층이 형성된 유기발광소자는 용액 적층구조가 안정화되어 발광효율 및 수명이 크게 향상될 수 있다.

Description

포화탄화수소를 포함하지 않는 고분자 가교형 정공 주입 및 수송 물질과 이를 이용한 유기 발광소자 {Crosslinkable polymer type hole injection and transporting materials not containing saturated hydrocarbons and organic light emitting devices using the same}

본 발명은 포화탄화수소를 포함하지 않으면서 고분자 형태의 가교형 정공 주입 및 수송 재료와 이를 이용한 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 용액 공정으로 고효율 유기 발광 소자를 제조하기 위해, 적층구조를 형성이 가능한 가교형 재료와 이를 적용하는 방법에 대한 것이다.

유기발광소자 (Organic light emitting diode, OLED)는 유리나 플라스틱 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 유기층인 정공 주입 및 전달층, 발광층, 전자 전달층 및 주입층 그리고 그 상부에 캐소드가 층이 명확히 구분되면서 순차적으로 형성되는 구조를 가진다. 일반적으로 각각의 층을 명확하게 구분하여 제작하기 위해서 OLED 제조 공정은 진공 증착 방식을 이용하고 있으며, 현재 진공 증착 방법으로 다양한 제품을 생산하고 있다. 그러나 미세 메탈 마스크(fine metal mask)를 사용하는 진공 증착 방식의 경우 대형화가 어려워 RGB 서브 픽셀 방식의 대형 디스플레이 패널 생산에 적용되지 못하고 있다. 따라서 RGB 서브 픽셀을 가지는 디스플레이의 대형화 및 생산성 향상을 위해서는 새로운 방식의 생산 공정이 필요하며, 현재 실현 가능성이 가장 높은 방법으로 거론되는 것이 잉크젯 및 스핀코팅 그리고 노즐젯 등의 용액 공정을 이용하여 패널을 생산하는 것이다. 하지만 용액 공정을 이용하여 OLED 소자를 제조하기 위해 다양한 기술적 난제를 해결해야 하며, 그중에서 가장 문제가 되는 것은 소자 적층시 용액 상태로 공정이 진행되다 보니, 적층하는 과정에서 이미 적층된 층과의 층간 섞임 현상이 일어나게 된다. OLED 소자의 특성상 각 층의 분리가 확실히 이루어져야 효율 및 수명에서 유리한 특성을 확보할 수 있기 때문에 이러한 층간 섞임 문제는 반드시 해결되어야 한다.

용액공정에서 층간 섞임 문제를 해결하기 위해 사용되는 방식은 크게 두 가지로 나누어진다. 첫 번째는 인접하는 두 층을 구성하는 재료의 특성을 극명하게 다르게 함으로써 이들 재료를 녹이는데 사용되는 용매가 서로 다른 층을 녹이지 않는, 이른바 직교 용매 시스템을 활용하는 방법이다. 예를 들면, 하부층은 물/알코올 류에 녹여 성막한 후 위층은 일반적인 유기용매(비양성자성 용매, 또는 비극성 용매)에 녹여 적층하게 되면, 층간 섞임 현상을 현저히 낮출 수 있다. 이러한 방법이 적용된 예는 PEDOT/PSS 정공 주입층과 고분자 및 저분자 정공수송층을 형성시키는 공정에서 볼 수 있다. 용액 공정용 정공 주입층인 PEDOT/PSS는 수용액(또는 수분산액)형태로 시판되고 있으며, PEDOT/PSS는 막을 형성한 후에 유기 용매에 용해되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 이후에 유기 용매에 잘 용해되는 정공 수송층 도포시 층간 섞임이 거의 나타나지 않는다. 그러나 OLED 소자 제조에서 직교 용매 시스템을 계속 적용하기 위해서는 정공 수송층 형성 이후 발광층 형성시 물이나 저분자 알코올에 용해되는 발광층 재료를 사용해야 한다. 그러나 현재까지 물이나 메탄올 등에 잘 용해되는 발광층 재료는 거의 개발되지 않은 상황이며, 향후에도 이러한 재료 개발은 기술적으로 매우 어려울 것으로 판단된다.

층간 섞임 현상을 줄일 수 있는 두 번째 방법은 하부층 도포후 이차적인 반응을 통해 녹지 않는 형태로 변성시키는 방법이다. 이러한 방법으로 주로 사용되는 것은 가교화 방법이다. 즉, 가교반응을 통해 고분자 사슬간의 그물 구조를 형성하게 될 경우 용매에 대한 저항성이 크게 증가하게 되며, 후속층(주로 발광층) 도입 공정에서 후속층 재료를 녹인 용매에 거의 영향을 받지 않게 된다.

고분자 형태의 정공 수송 재료 중 대표적으로 PVK(화학식 1), poly-TPD(화학식 2) 그리고 TFB(화학식 3)등이 사용되고 있다. PVK의 경우 백만 이상의 분자량을 가지는 형태로 제조가 가능하고, 특정 용매에만 용해되어, 직교 용매 시스템으로 적층 공정에 적용할 수 있다. 그러나, 전하수송특성이 낮고 음극 또는 통상적인 정공 주입층 재료에서의 정공 주입이 원활하지 않아, 그 사용이 매우 제한적이다. poly-TPD 및 TFB의 경우 우수한 효율 특성 및 공정성을 보유하고 있으나, 일반적인 용매에 대한 용해도가 직교 용매 시스템에 적용할 수 없어 용액 공정용 재료로의 활용이 매우 제한적이다.

[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]

상기 예에서와 같이 정공 수송 특성을 가지기 위해서 주로 사용되는 단위는 방향족 아민인 3차 아릴 아민이며, 이들 단위를 연결하여 고분자를 제조할 경우 용해도가 급격히 떨어져 OLED 제조 공정에 적용할 수 없게 된다. 즉, 정공수송성 고분자간의 분자간 인력이 강하여 용매가 침투하여 용매화하기가 매우 어려워 진다. 따라서, 화학식 2와 3에서와 같이 용해도를 높이기 위해 다양한 길이나 형태를 가지는 포화탄화수소 사슬을 도입함으로써 이와 같은 문제를 해결하였다. 그러나 긴 사슬의 포화탄화수소를 도입할 경우 정공 수송 특성을 떨어뜨리고 이로 인해 소비전력 등이 상승하는 결과를 가져온다. 그리고 포화 탄화수소는 방향족 탄화수소에 비해 결합 세기가 약해 소자 구동시 쉽게 분해되는 특성을 가지고 있어, 소자 수명에도 악영향을 준다. 따라서 알킬기의 도입을 최소화 하면서 적당한 분자량을 가지며 용해도가 우수한 고분자 정공성 재료가 필요하지만, 현재까지 방향족 화합물 또는 불포화 탄화수소로만 이루어진 고분자 용액 공정 재료들은 보고된 바가 없다. 그러나 용해도의 증진은 후속층 적층식 층간 섞임 문제가 발생할 수 있으며, 이와 같은 문제를 동시에 해결할 필요가 있다.

따라서 적측공정시에는 용해도가 우수하고, 적층후 추가적인 반응등을 통해, 주로 가교 반응, 용해도를 급격하게 떨어뜨리는 재료의 개발이 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기한 바와 같이 종래 기술의 단점 및 문제점을 개선하기 위한 것이다. 종래의 용액 공정용 고분자 재료의 경우, 용해도를 증진하기 위해 포화탄화수소 등의 유연한 작용기를 도입하고 있으나, 이러한 작용기들은 전하이동도 및 수명 특성에 악영향을 준다. 그러나 유연한 작용기를 도입하지 않을 경우, 일정 수준의 분자량을 가지는 방향족 아민 고분자의 경우 분자의 상호작용이 강하게 작용하여 거의 용해되지 않는다. 따라서 본 발명은 포화탄화수소를 포함하지 않고 충분한 용해도를 가질 수 있는 분자량 3000 이상의 고분자 정공 주입 및 수송 재료와 후속 공정을 통해 용해도를 낮출 수 있는 가교형 고분자 정공 주입 및 수송 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 포화 탄화수소를 포함하지 않는 가교형 고분자 정공 주입 및 수송 물질의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 포화탄화수소를 포함하지 않는 고분자 가교형 정공 주입 및 수송 물질을 이용한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 포화탄화수소를 포함하지 않는 고분자 가교형 정공 주입 및 수송 물질을 이용한 유기 발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 포화탄화수소를 포함하지 않는 고분자 가교형 정공 주입 및 수송 물질을 제공한다.

포화탄화수소를 포함하지 않는 고분자 가교형 정공 주입 및 수송 물질은 기본적으로 3차 아릴 아민을 포함한다. 또한 분자간 상호작용을 줄여 용해도를 높이기 위해 분자의 평면성을 억제하는 형태로 설계되었으며, 평면성은 주로 방향족 아민이나 방향족 기(주로 페닐, 바이페닐 등)가 오르쏘 위치로 치환되어 분자가 크게 뒤틀리는 형태를 갖게 함으로써 억제된다. 즉 하기 도 1에 나타낸 바와 같이 방향족 아민 단위를 오르쏘 치환 형태의 연결 단위를 도입하여 고분자화 한 것이다. 기본적으로 하기 도 1에 나타낸 바와 같이 방향족 아민과 오르쏘 연결단위는 각각 1:1 비율로 제조될 수 있으며, 서로 다른 아민 단량체 및 서로 다른 오르쏘 연결 단량체를 공중합하여 3원, 4원 그리고 5원 공중합체등 다양한 형태를 제조할 수 있다. 또한 후속 공정을 위해 방향족 아민 또는 오르쏘 연결단위에 가교결합이 가능한 작용기가 최소한 1개 이상 치환되는 형태이다.

그러나, 본 발명은 아래의 구조에 국한되는 것이 아니라 이러한 개념의 용해도 증진 방법을 이용하는 것에 관한 것으로서, 방향족 아민과 오르쏘 치환 연결단위 그리고 가교 작용기의 도입 개수 및 도입 위치에는 제한이 없다. 한편 오르쏘 치환 연결단위는 용해도를 높이기 위해 방향족 아민의 측쇄 위치에 도입될 수도 있다.

[도 1]

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 또 다른 측면은 가교형 정공전달 물질을 이용한 유기 발광소자를 제공한다.

상기 유기 발광소자는 애노드; 캐소드; 이들 두 전극 사이에 배치된 발광층; 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 배치된 정공전도층; 및 상기 발광층과 상기 캐소드 사이에 배치된 전자전도층을 포함할 수 있다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 또 다른 측면은 가교형 정공전달 물질을 이용한 유기 발광소자의 제조방법을 제공한다.

상기 가교형 정공전달 물질을 이용한 유기 발광소자의 제조방법은 적절한 용매에 용해시켜 용액을 제조한 후 기존에 활용되는 용액 공정인 잉크젯 또는 스핀 코팅 등을 이용하여 박막을 형성한 후 가교화하는 방법을 사용할 수 있다.

본 발명 구조와 공정을 통해 정공 주입 또는 수송층을 구성하게 되면 상부에 용액공정을 이용한 발광층을 적층하게 되더라도 층간 섞임이 현저히 줄어들게 되어 우수한 OLED 특성을 확보할 수 있다. 따라서 현재 진공 증착 방식에 국한되어 있던 OLED 디스플레이 공정 방법을 본 발명의 재료를 이용하여 용액 공정으로 제작할 수 있으며, 이 경우, 생산성 측면과 안정성이 우수한 다층구조의 OLED를 구현할 수 있을 것이다.

본 발명의 용액 공정용 OLED 재료는 고분자 형태의 재료로 용액 제조시 점도등을 조절하기에 용이하여, 다양한 용액 공정 기술에 채용될 수 있으며, 단량체의 종류 및 연결단위를 조절하여 용해도 및 전하이동 특성을 극대화할 수 있다. 또한 가교단위의 종류에 따라 낮은 공정 온도를 유도할 수 있어 유기 기판 이외에 플라스틱 기판을 적용하는 공정에서도 사용될 수 있다. 또한, 주로 열에 의해 가교 반응을 유도하는 형태로 부수적인 첨가제가 들어가지 않으며, 이로 인해 막 형성 후 잔존하는 부산물이 없어 수명 및 효율이 우수한 장점을 가지고 있다. 그리고 포화탄화수소를 포함하지 않기 때문에 기존의 용액 공정용 재료에 비해 소자의 수명을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명은 정공수송층에 초점을 두었지만, 본 발명에 이용된 구조에서 단위체의 변화을 통해 가교된 발광층, 전자전달층을 구현해낼 수 있는 가능성이 충분히 있다. 따라서 현재로서는 부분적인 용액공정을 이용한 OLED를 제조하는 방법이지만, 향후 개선을 통해 전 용액공정 OLED를 구현해 낼 수 있을 것이다.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 방향족 아민 단위를 오르쏘 치환 형태의 연결 단위를 도입하여 고분자화하는 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 유기발광다이오드를 나타낸 단면도이다.

본 명세서 개시된 구조식들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 구조식들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

또한 본 발명에서는 가교시키는 방법을 사용하여 적층하는 방식을 이용한 재료와 공정을 제시한다.

본 발명에서는 공정온도가 300℃ 이하이며 막 형성 후 잔존하는 첨가물(개시제등)이 포함되지 않으며 반응 부산물도 생성하지 않는 방법을 제시한다. 대표적으로 고분자형 오르쏘 치환 방향족 아민 화합물에 스타일렌 또는 비닐기를 도입함으로써 열에 의해 개시되는 첨가 반응에 의한 가교 방법을 이용한다.

본 발명에서 개시된 정공수송층 박막형성을 위한 용액의 도포 방법은 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 스프레이 코팅 그리고 기타 용액 공정 기술 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정공수송층의 제조 방법을 제공할 수 있고, 이렇게 제조된 정공수송층 상부에 또다른 용액 코팅층을 제작할 수 있게 해준다.

본 발명에서 제시된 정공 전달층을 구성하는 재료는 포화탄화수소를 포함하지 않는 열가교성 재료로 구체적으로 아래의 화학식을 이용한다.

질소를 포함하는 저분자량 축합성 단량체는 방향족 아민 형태이며, 특히 포화탄화수소를 포함하지 않으며, 또한 공단량체로 도입된 오르쏘 연결단위가 용해성을 부여한다. 이러한 아민 단량체 및 오르쏘 연결 단량체들은 고분자 제조시 각각 1종 이상씩 첨가 되어야 한다. 즉, 기본적으로 “방향족 아민 단량체”-“오르쏘 연결 단량체”공중합 형태의 고분자를 형성해야한다. 또한, “방향족 아민 단량체”가 서로 다른 2개 이상의 단량체가 도입될 수 있으며, “오르쏘 연결 단량체”또한 여러 가지 형태가 도입될 수 있다.

각 방향족 아민 또는 오르쏘 연결 단위에 반응성 비닐기 또는 스타이렌기가 1개 이상 포함된 형태가 본 발명에서 활용된다. 오르쏘 연결단위는 아래에 나타낸 예로 설명될 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 오르쏘 연결단위에도 sp3 탄소의 도입은 배제된다. 아래의 오르쏘 연결단위를 나타낸 화학식은 2 개 이상의 반응기를 가진 축합성 단량체이며, 2개 이상의 축합 반응기를 가진 방향족 아민 단량체와 반응하여 고분자화하는 것을 의미한다. 방향족 아민의 연결 방법으로는 질소가 직접 오르쏘 연결 단위와 결합하거나, 질소가 치환된 아릴기가 결합될 수 있다. 또한 이렇게 제조된 고분자에는 1개 이상의 가교단위가 치환되어야 하며, 치환 위치는 오르쏘 연결단위 또는/그리고 방향족 아민에 도입될 수 있다. 가교 단위로는 스타이렌 류(styrenes), 트리플루오로바이닐 에테르 류(trifluorovinyl ehters), 벤조사이클로부텐 류(benzocyclo-butenes), 신나메이트/찰콘 류(cinnamates/chalcones)등 공지된 가교 결합 작용기를 도입할 수 있으며, 포화탄화수소를 포함하지 않는 형태로 제한할 수 있다. 포화탄화수소를 포함하지 않는 가교 작용기에 대한 제한은 없으나, 바람직하게는 비닐기 또는 스타일렌기이다.

[오르쏘 연결 단위 예시]

하기 화학식은 위에서 설명한 정공 수송 및 주입 재료의 구체적인 예이다.

[구체예]

도 2는 바람직한 본 발명의 따른 유기발광다이오드를 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 유기발광다이오드는 애노드(10)와 캐소드(70), 이들 두 전극 사이에 배치된 발광층(40), 애노드(10)와 발광층(40) 사이에 배치된 정공전도층(20), 및 발광층(40)과 캐소드(70) 사이에 배치된 전자전도층(50)을 구비한다. 정공전도층(20)은 정공의 수송을 위한 정공수송층(25)과 정공의 주입을 용이하게 하기 위한 정공주입층(23)을 구비할 수 있다. 또한, 전자전도층(50)은 전자의 수송을 위한 전자수송층(55)와 전자의 주입을 용이하게 하기 위한 전자주입층(53)을 구비할 수 있다. 이에 더하여, 발광층(40)과 전자수송층(55) 사이에 정공블로킹층(미도시)이 배치될 수 있다. 또한, 발광층(40)과 정공수송층(25) 사이에 전자블로킹층(미도시)이 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 전자수송층(55)이 정공블로킹층의 역할을 수행할 수 있고, 또는 정공수송층(25)이 전자블로킹층의 역할을 수행할 수도 있다.

이러한 유기발광다이오드에 순방향 바이어스를 인가하면 애노드(10)에서 정공이 발광층(40)으로 유입되고, 캐소드(70)에서 전자가 발광층(40)으로 유입된다. 발광층(40)으로 유입된 전자와 정공은 결합하여 엑시톤을 형성하고, 엑시톤이 기저상태로 전이하면서 광이 방출된다.

발광층(40)은 단일 발광 재료로 이루어질 수 있으며, 또는 발광 호스트 물질 및 발광 도펀트 물질을 포함할 수도 있다.

한편, 정공주입층(23) 및/또는 정공수송층(25)은 애노드(10)의 일함수 준위와 발광층(40)의 HOMO 준위 사이의 HOMO 준위를 갖는 층들로, 애노드(10)에서 발광층(40)으로의 정공의 주입 또는 수송 효율을 높이는 기능을 한다. 또한, 전자주입층(53) 및/또는 전자수송층(55)은 캐소드(70)의 일함수 준위와 발광층(40)의 LUMO 준위 사이의 LUMO 준위를 갖는 층들로, 캐소드(70)에서 발광층(40)으로의 전자의 주입 또는 수송 효율을 높이는 기능을 한다.

애노드(10)는 전도성 금속 산화물, 금속, 금속 합금, 또는 탄소재료일 수 있다. 전도성 금속 산화물은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), 안티몬 틴 옥사이드(antimony tin oxide, ATO), 플루오르 도프 산화주석(FTO), SnO₂, ZnO, 또는 이들의 조합일 수 있다. 애노드(10)로서 적합한 금속 또는 금속합금은 Au와 CuI일 수 있다. 탄소재료는 흑연, 그라핀, 또는 탄소나노튜브일 수 있다.

정공주입층(23) 또는 정공수송층(25)은 본 발명에서 제시하는 재료가 포함되고, 통상적으로 사용되는 재료를 공동으로 포함하여 하나의 층이 서로 다른 정공 수송 물질층을 구비할 수도 있다.

정공주입층(23) 또는/및 정공수송층(25)은 앞서 설명한 화합물 조성물을 도포하여 반응시킨 후 형성할 수 있다. 이 경우, 용액 공정의 공정성 및 유기발광다이오드의 성능이 크게 향상될 수 있다. 본 발명에 제시된 가교화된 정공수송물질은 전자블로킹층의 역할을 수행할 수도 있다.

즉, 본 발명에 제시된 조성물로 이루어진 박막은 정공주입층(23) 또는 정공수송층(25) 하나의 층으로 사용될 수 있으며, 이 경우 본발명의 물질이 적용된 측 이외의 정공주입층(23) 또는 정공수송층(25)은 일반적으로 사용되는 정공 수송 물질을 사용할 수 있다.

정공 수송물질은 예를 들면, mCP (N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene); PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate); NPD (N,N′-di(1-naphthyl)-N,N′-diphenylbenzidine); N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐(TPD); N,N'-디페닐-N,N'-디나프틸-4,4'-디아미노비페닐; N,N,N'N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐; N,N,N'N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐; 코퍼(II)1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포피린 등과 같은 포피린(porphyrin)화합물 유도체; TAPC(1,1-Bis[4-[N,N'-Di(p-tolyl)Amino]Phenyl]Cyclohexane); N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4, 4', 4'-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민과 같은 트리아릴아민 유도체; N-페닐카르바졸 및 폴리비닐카르바졸과 같은 카르바졸 유도체; 무금속 프탈로시아닌, 구리프탈로시아닌과 같은 프탈로시아닌 유도체; 스타버스트 아민 유도체; 엔아민스틸벤계 유도체; 방향족 삼급아민과 스티릴 아민 화합물의 유도체; 및 폴리실란 등일 수 있다.

정공 블로킹층은 삼중항 엑시톤 또는 정공이 캐소드(70) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 공지된 정공 저지 재료 중에서 임의로 선택될 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 사용할 수 있다.

전자수송층(55)은 TSPO1(diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl), 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), 2,5-디아릴 실롤 유도체(PyPySPyPy), 퍼플루오리네이티드 화합물(PF-6P), COTs (Octasubstituted cyclooctatetraene), 또는 Bphen(4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline))일 수 있다.

전자주입층(53)은 예를 들면, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, BaF2, 또는 Liq(리튬 퀴놀레이트)일 수 있다.

캐소드(70)는 애노드(70)에 비해 낮은 일함수를 갖는 도전막으로, 예를 들어, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 인듐, 이트륨, 리튬, 은, 납, 세슘 등의 금속 또는 이들의 2종 이상의 조합을 사용하여 형성할 수 있다.

애노드(10)와 캐소드(70)는 스퍼터링(sputtering)법, 기상증착법 또는 이온빔증착법을 사용하여 형성될 수 있다. 정공주입층(23), 정공수송층(25), 발광층(40), 정공 블로킹층, 전자수송층(55), 및 전자주입층(53)은 서로에 관계없이 증착법 또는 코팅법, 예를 들어 스프레잉, 스핀 코팅, 딥핑, 프린팅, 잉크젯 프린팅, 노즐젯 프린팅, 닥터 블레이딩법을 이용하거나, 또는 전기영동법을 이용하여 형성될 수 있다.

특히 본 발명에서 사용되는 정공수송층 재료들은 스핀 코팅, 잉크젯 코팅 그리도 노즐젯 코팅 등의 용액 공정에 적합한 형태이다.

유기발광다이오드는 기판(미도시) 상에 배치될 수 있는데, 기판은 애노드(10) 하부에 배치될 수도 있고 또는 캐소드(70) 상부에 배치될 수도 있다. 다시 말해서, 기판 상에 애노드(10)가 캐소드(70) 보다 먼저 형성될 수도 있고 또는 캐소드(70)가 애노드(10) 보다 먼저 형성될 수도 있다.

기판은 평판상의 부재로서 광투과성 기판일 수 있고, 이 경우, 상기 기판은 유리; 세라믹스재료; 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 고분자 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 기판은 광반사가 가능한 금속기판일 수도 있다.

한편, 본 발명의 상기 가교 결합성 화합물들을 이용하여 유기 발광 다이오드의 정공 수송층 막을 형성하는 방법은 진공 증착 후 중합 또는 가교시키는 방법과 적절한 용매를 이용한 용액을 제조한 후 기존에 활용되는 용액 공정을 이용하여 박막을 형성하는 방법이 모두 사용될 수 있으며, 바람직하게는 용액 공정 방법을 이용하는 것이다.

기본 가교 반응은 스타일렌 기의 첨가 반응에 의한 것으로, 이러한 반응은 광(자외선등) 또는 열에 의해 개시될 수 있다. 광에 의한 가교에는 통상적으로 사용되는 광개시제가 포함될 수 있으며, Deals-Alder 반응을 통해 [2+2] 반응을 통해 가교를 진행할 수도 있다. 바람직하게는 특별한 개시제가 필요없는 열 가교를 이용하는 것이며, 이 때, 가열 온도는 사용하는 재료에 따라 100 ℃ ~ 300 ℃이내에서 한 시간내에 반응을 종결할 수 있다. 반응 종결 후 별다른 처리없이 다음 층을 성막하거나, 세척과 건조의 과정을 거쳐 막의 평탄성 및 미반응물을 제거할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10 : 애노드
20 : 정공전도층
23 : 정공주입층
25 : 정공수송층
40 : 발광층
50 : 전자전도층
53 : 전자주입층
55 : 전자수송층
70 : 캐소드

Claims (1)

1. 유기 발광 소자에 있어서,
   애노드;
   캐소드;
   상기 두 전극 사이에 배치된 발광층;
   상기 애노드와 상기 발광층 사이에 배치된 정공전도층; 및
   상기 발광층과 상기 캐소드 사이에 배치된 전자전도층을 포함하고,
   상기 정공전도층의 소재는,
   방향족 아민 형태의 저분자량 축합성 단량체 및 오르쏘 연결단위를 포함한 오르쏘 연결 단량체를 포함하고,
   상기 저분자량 축합성 단량체와 오르쏘 연결 단량체가 공중합된 고분자이며, 포화탄화수소를 포함하지 않는 고분자 가교형 정공 주입 및 수송 물질.

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