발광 고분자 및 이를 이용한 유기 전기 발광 소자와 이의제조방법 document_id A220623015040

본 발명은 발광고분자, 이를 이용한 유기 전기 발광 소자와 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 기계적 강도와 유기 용매에 대한 용해도가 향상된 발광 고분자, 이를 이용한 유기 전기 발광 소자와 이의 제조방법을 제공하는 것이다. 종래 유기전기발광소자는 발광층인 유기물질에 전기장을 걸어주면 전자 (electron) 및 정공 (hole)이 각각 음극 및 양극에서 전달되어 유기물질 내에서 결합하고, 이때 생성되는 에너지가 빛으로 방출됨으로써 화상을 표시하게 된다. 이 유기 전기 발광 소자의 발광층을 이루는 물질로 이용되는 발광 고분자는 그 주쇄의 π-전자 파동함수의 중첩에 의하여 에너지 준위가 전도대와 가전도대로 분리되기 때문에 그 에너지 차이에 해당하는 밴드 간격 (band gap) 에너지에 의하여 고분자의 반도체 성질이 결정되며, 완전 색상 (full color)의 구현이 가능하다. 발광 고분자는 주쇄인 폴리(파라-페닐렌비닐렌)(PPV)의 곁사슬에 알콕시기, 알킬기, 또는 아릴기가 1-2개 치환된 고분자인 PPV를 주로 이용한다. 그러나, 폴리(파라-페닐렌비닐렌) 유도체는 유기용매에 대한 용해성은 뛰어나지만 전기적 특성이 불충분하다. 특히 단층형 유기전기발광소자에 사용하는 경우 음극 및 양극과의 접착력이 좋지 않아 정공과 전자의 주입이 효율적이지 않으며, 다층형 유기전기발광소자에 사용하는 경우 전하수송층과의 계면 접착력이 좋지 않아 소자의 내구성이 감소하는 문제가 있다. 특히, 종래 PPV 전구체인 유도체를 제조하는 과정에서 용해성의 저하로 인하여 완전히 용해된 고분자 외에 침전물이 일부 생성되는 불균일한 상태의 고분자가 동시에 생성된다. 이러한 용해도의 저하로 인하여 중합과정에서 생성되는 불순물을 제거하기 위해서 요구되는 중합반응 조건을 조절하는데 어려움이 있을 뿐 아니라 대량생산에 한계가 있다. 또한, 종래 PPV 유도체의 합성 방법에서는 PPV 전구체인 설포늄 전구체를 제조하는 중합 과정에서 장시간이 소모되고 수율이 낮을 뿐 아니라 고비용이 요구된다. 특히 완전한 PPV 유도체를 제조하기 위해서는 생성된 설포늄염을 제거하여야 하는데, 완전히 제거하기 곤란한다. 그리고, 저전압 구동을 위해 박막 형태로 형성되어야 하는 발광층에는 미반응된 설포늄염이 서서히 제거되면서 핀 홀(pin hole) 등이 형성되므로 막의 균일성이 떨어질 뿐 아니라 그 결과 누설 전류(leak current)가 발생하여 발광효율을 저하시킨다. PPV 전구체를 제조하는 또 다른 방법인 Wittig 반응과 Heck 반응의 경우에는 최종 합성된 고분자의 분자량이 낮기 때문에 고분자로 인한 박막 형성 능력이 떨어지고, 중합반응에서 많은 금속촉매를 사용하기 때문에, 이를 제거하기 곤란할 뿐 아니라 많은 단계를 경유해야 하는 문제점이 있다. 상기 문제점을 해결하기 위하여 미국특허 제5,900,038 호 및 제6,177,975 호(Hwang et al.)에서는 2개의 실릴기가 치환된 용해도가 향상된 PPV 유도체를 발광층에 사용함으로써, 녹색 발광 효율을 증가시킬 수 있음을 언급하고 있다. 그러나, 상기 미국특허에 언급되어 있는 PPV 유도체를 포함하는 유기전기발광소자의 경우, 정공의 주입이 전자의 주입보다 용이하여, 정공의 이동속도가 전자의 이동속도에 비하여 월등히 높기 때문에, 주입된 정공과 전자의 불균일성으로 인하여 발광효율이 떨어지고 유기전기발광소자의 수명이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 유기용매에 대한 용해성 및 전기전도도를 그대로 유지하면서 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 PPV 유도체 및 이를 이용한 유기전기발광소자의 개발이 요구되고 있다.