CN102714278B - 设备、薄膜晶体管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供利用涂布法在所需的区域形成有功能性薄膜且特性和其寿命良好的设备、薄膜晶体管及其制造方法。课题的解决装置为一种设备,其特征在于,具有基板、形成在上述基板上的第一电极、形成在上述第一电极的上方的功能性薄膜、和设置在上述功能性薄膜的上方的第二电极,且在上述功能性薄膜的形成区域的周围还具有膜,所述膜含有含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的化合物。
Description
技术领域
本发明涉及具有功能性薄膜的设备、薄膜晶体管及其制造方法。
背景技术
在有机薄膜晶体管元件、有机薄膜太阳能电池、有机EL显示器等领域中,已在研究大量的功能性薄膜。功能性薄膜是含有显现各种功能的材料且在设备中在需要显现该功能的地方以显现该功能所需的精度加以配置的、形成有所谓的微细图案的薄膜。作为通过形成图案而显现的功能,可例示出配线、电极、绝缘层、发光层、电荷输送层等的功能。作为进行这些图案形成的方法,提出了喷墨法、喷嘴法或者各种辊印刷法,例如提出了使用柔版印刷或翻转印刷等在基板上直接形成图案的方法。一般而言,这些印刷法使用浓度和粘度比较低的油墨。
在涂布高分子型的有机材料的油墨而制造有机EL显示器的情况下,为了使像素分离,已知设置发挥分离隔壁的作用的、所谓的间隔壁(bank)的方法。所述方法是利用喷墨法或其他的涂布方法将电荷注入层、中间层(隔层)、发光层等功能性薄膜涂布在间隔壁的内侧且使其干燥,从而分别涂敷功能性薄膜的方法;例如提出了在无机绝缘膜(SiO2)和形成于所述无机绝缘膜(SiO2)上的有机绝缘膜上形成间隔壁的方法(专利文献1)。但是,在这种方法中产生已涂布的油墨蔓延扩展到间隔壁而无法确保足够的膜厚这样的课题。作为解决该课题的方法,提出了对间隔壁表面实施疏液性加工,从而抑制油墨向间隔壁蔓延的方法(专利文献2)。这是通过进行氟系(CF4)的等离子体处理来提高间隔壁的表面张力并实现油墨的保持力的提高,从而确保作为功能性薄膜所需的膜厚。
作为对间隔壁表面等基板表面实施疏液性加工而形成亲液性区域与疏液性区域的方法,具体而言,已知在亲液性薄膜的表面涂布含氟硅烷偶联剂等疏液性物质而形成疏液性薄膜,对疏液性薄膜的一部分照射波长不足200nm的光使该疏液性物质分解,然后,除去分解物的方法。
就利用该方法得到的基板而言,仅光照射部位成为亲液性表面(专利文献3)。
另外,作为使用比较长的波长的光的方法,可举出在亲液性基板上形成含有具有疏液性基团的化合物和光聚合引发剂的疏液性组合物的薄膜,对该薄膜的一部分照射光,从而使该疏液性组合物聚合而在溶剂中不溶,使用溶剂除去未聚合部分,从而使亲液性区域形成图案的方法(专利文献4)。
进而,作为使用比较长的波长的紫外线的方法,已知在亲液性层上形成含有氧化钛等光催化剂的疏液性薄膜,对该薄膜的一部分照射光,使疏液性薄膜分解,从而使亲液性区域形成图案的方法(专利文献5)。
专利文献
专利文献1:国际公开号WO01/074121号说明书
专利文献2:日本特开2003-257656号公报
专利文献3:日本特开2000-282240号公报
专利文献4:国际公开第2007-102487号
专利文献5:日本特开平11-344804号公报
发明内容
但是,在上述现有的技术中存在以下这样的问题。
照射波长不足200nm的光的方法是长时间照射高能量光的方法,该方法存在需要大规模的设备、真空装置、高能量光源等特殊装置而使制造成本变高这样的问题。另外,在通过高能量的照射对间隔壁等基板表面进行疏液性加工的情况下,构成基板或基板表面的构件在分子水平上受到损害。结果,存在受到损害的基板表面的分子扩散到涂布在上述基板上的功能性薄膜,使上述功能性薄膜的性质发生劣化,使上述功能性薄膜的特性、寿命降低这样的问题。具体而言,间隔壁等基板表面的一部分损伤,因此,制造工序中等的水分、氧也易于吸附于上述基板表面并侵入到上述基板表面中。
由此,上述已侵入的水分、氧随时间而向上述功能性薄膜侵入,对上述功能性薄膜的特性带来不良影响。
另外,使用比较长的波长的光的方法使用的是能量比较低的光,因此,能够减轻基板表面的损害,但是还需要在基板表面涂布光聚合引发剂。在这种情况下,存在涂布形成在上述基板内的功能性薄膜,而该光聚合引发剂的反应残基会使上述功能性薄膜的特性降低的问题。
另外,使用比较长的波长的紫外线的方法也存在光催化剂使在它的上面成膜的功能性薄膜的特性降低这样的问题。
这样,在利用印刷法使功能性薄膜形成微细图案而制造成的有机EL显示器、太阳能电池等设备中,在特性、寿命等方面存在课题。
本发明是解决上述课题的发明,其目的在于提供利用涂布法在所需的区域形成了功能性薄膜且特性和寿命良好的设备、薄膜晶体管及其制造方法。
为了解决上述课题,本发明的一种方式的设备具有
基板、
形成于上述基板上的第一电极、
形成于上述第一电极的上方的功能性薄膜、和
设置于上述功能性薄膜的上方的第二电极;
且在上述功能性薄膜的形成区域的周围还具有膜,所述膜含有含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的化合物。
若利用本发明的一种方式,则无需涂布光聚合引发剂、光催化剂,就能够利用能量比较低的光进行疏液性加工,因此,能够防止对构成涂布有上述功能性薄膜的基板或基板表面的构件带来损害,能够防止受到损害的构件的分子扩散到上述功能性薄膜。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性降低,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的设备。
附图说明
图1为实施方式1中的有机EL元件的构成图。
图2为实施方式1中的有机EL元件的制造方法。
图3为实施方式1的其他例子中的有机EL元件的构成图。
图4为本发明的底栅极型薄膜晶体管的构成图。
图5为本发明的顶栅极型薄膜晶体管的构成图。
图6为实施方式3中的光电转换元件的剖面图。
具体实施方式
基于本发明的一种方式的设备具有基板、形成于上述基板上的第一电极、形成于上述第一电极的上方的功能性薄膜、和形成于上述功能性薄膜的上方的第二电极;且在上述功能性薄膜的形成区域的周围还具有膜,所述膜含有含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的化合物。
由此,无需涂布光聚合引发剂、光催化剂,就能够利用能量比较低的光进行疏液性加工,因此,能够防止对构成涂布有上述功能性薄膜的基板或基板表面的构件带来损害,能够防止受到损害的构件的分子扩散到上述功能性薄膜。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性低下,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的设备。
在此,上述功能性薄膜可位于上述第一电极的某一个区域,上述含有化合物的膜可位于上述第一电极的某一个区域的周围。
另外,上述第一电极可形成于上述基板的第一区域;上述功能性薄膜可位于第二区域,所述第二区域覆盖上述第一电极的至少一部分且至少部分包括上述基板的上述第一区域;上述含有化合物的膜可位于上述基板的上述第二区域的周围。
另外,在上述功能性薄膜与第一电极之间可以含有具有π共轭系的有机硅化合物。
另外,在上述第一电极与上述功能性薄膜之间可以具有包含无机氧化物的电荷注入层,在该电荷注入层与上述功能性薄膜之间可以含有具有π共轭系的有机硅化合物。
另外,可以具有以覆盖上述第一电极的周围的至少一部分的方式位于上述基板上且限制上述功能性薄膜的有效区域的限制层,上述含有化合物的膜位于上述限制层的表面的、存在上述功能性薄膜的区域的周边区域。
另外,可以在上述第一电极与上述功能性薄膜之间具有包含无机氧化物的电荷注入层,在该电荷注入层与上述功能性薄膜之间含有具有π共轭系的有机硅化合物。
另外,上述功能性薄膜可以含有电流注入型发光材料。
另外,上述功能性薄膜可以含有光电转换材料。
另外,上述化合物可以是通过对第一膜和第二膜进行光照射而使上述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合而形成的化合物,所述第一膜是将含有具有π共轭系的有机硅化合物即化合物(A)的溶液涂布在上述基板上而形成的,所述第二膜是将含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液涂布在第一膜上而形成的。
作为本发明的一种方式的薄膜晶体管具有基板、形成于上述基板上的栅电极、形成于上述栅电极上的绝缘膜、形成于上述绝缘膜上的源电极、形成于与形成有上述源电极的区域不同的上述绝缘膜上的区域的漏电极、覆盖上述绝缘膜上的上述源电极与上述漏电极之间的区域并且覆盖上述源电极和上述漏电极的端部而形成的功能性薄膜,且在上述源电极和上述漏电极上的上述功能性薄膜的形成区域的周围还具有膜,所述膜含有含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的化合物。
由此,无需对底栅极类型的薄膜晶体管涂布光聚合引发剂、光催化剂,就能够用能量比较低的光进行疏液性加工,因此,能够防止对构成涂布有上述功能性薄膜的基板或基板表面的构件带来损害,能够防止受到损害的构件的分子扩散到上述功能性薄膜。结果能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性低下,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的薄膜晶体管。
本发明的其他方式的薄膜晶体管具有基板、形成于上述基板上的源电极、形成于与形成有上述源电极的区域不同的上述基板上的区域的漏电极、覆盖上述基板上的上述源电极与上述漏电极之间的区域并且覆盖上述源电极和上述漏电极的端部而形成的功能性薄膜、以覆盖上述功能性薄膜的方式而形成的绝缘膜、和形成于上述绝缘膜上的栅电极;且在上述源电极和上述漏电极上的上述功能性薄膜的形成区域的周围还含有膜,所述膜含有通过环烯结构或环烷结构使含氟的基团与π共轭系结合而得的化合物。
由此,无需对顶栅极类型的薄膜晶体管涂布光聚合引发剂、光催化剂,就能够利用能量比较低的光进行疏液性加工,因此,能够防止对构成涂布有上述功能性薄膜的基板或基板表面的构件带来损害,能够防止受到损害的构件的分子扩散到上述功能性薄膜中。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性低下,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的薄膜晶体管。
在此,上述化合物可以是通过对第一膜和第二膜进行光照射而使上述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合而形成的化合物,其中,所述第一膜是将含有具有π共轭系的有机硅化合物即化合物(A)的溶液涂布在上述基板上而形成的,所述第二膜是将含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液涂布在第一膜上而形成的。
另外,在上述源电极与上述功能性薄膜之间或者在上述漏电极与上述功能性薄膜之间含有缓冲层。
作为本发明的一种方式的设备的制造方法包括如下工序:
第一工序,在形成有第一电极的基板的表面上涂布含有具有π共轭系的有机硅化合物即化合物(A)的溶液,形成第一膜;
第二工序,接着,将含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液涂布,在第一膜上形成第二膜;
第三工序,对上述第一膜和第二膜进行光照射,利用环烯结构或环烷结构使上述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合;
第四工序,将含有功能材料的溶液涂布于基底,形成功能性薄膜;
第五工序,在上述功能性薄膜上设置第二电极。
在此,“基底”是指在利用含有功能材料的溶液形成功能性薄膜的工序(即第四工序)中形成功能性薄膜之前的表面,该表面可以直接为基板的表面,也可以被实施了上述第一工序、第二工序和第三工序的表面,还可以是被实施了其他的工序的表面。功能性薄膜可以形成于基底整体,也可以仅形成于基底的特定的部分。
若利用本方式,则在使用波长比较长的光、例如使用200nm~380nm的波长的光对基板表面进行疏液性加工的情况下,无需使用聚合引发剂、光催化剂,就能够进行上述疏液性加工,因此,能够防止对构成涂布有上述功能性薄膜的基板或基板表面的构件带来损害,能够防止受到损害的构件的分子扩散到上述功能性薄膜。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性降低,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的设备。
作为本方式的一种方式的薄膜晶体管的制造方法包括如下工序:在基板上形成栅电极,在上述栅电极上形成栅极绝缘膜的工序;在上述栅极绝缘膜上形成漏电极和源电极的工序;在上述栅极绝缘膜上和上述漏电极上以及上述源电极上涂布含有具有π共轭系的有机硅化合物即化合物(A)的溶液,形成第一膜的工序;接着,涂布含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液,在第一膜上形成第二膜的工序;对上述第一膜和第二膜进行光照射,从而通过环烯结构或环烷结构使上述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合的工序;以及在上述源电极与上述漏电极之间的区域形成功能性薄膜的工序。
若利用本方式,则在底栅极结构的薄膜晶体管的制造方法中,在使用波长比较长的光、例如使用200nm~380nm的波长的光对基板表面进行疏液性加工的情况下,无需使用聚合引发剂、光催化剂,就能够进行上述疏液性加工。因此,能够防止对构成涂布有上述功能性薄膜的基板或基板表面的构件带来的损害,能够防止受到损害的构件的分子扩散到上述功能性薄膜中。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性低下,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的薄膜晶体管。
作为本方式的其他方式的薄膜晶体管的制造方法包括如下工序:在形成有源电极和漏电极的基板上涂布含有具有π共轭系的有机硅化合物即化合物(A)的溶液,形成第一膜的工序;接着,涂布含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液,在第一膜上形成第二膜的工序;对上述第一膜和第二膜进行光照射而使上述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合的工序;涂布形成功能性薄膜的工序;以及在上述功能性薄膜上形成栅极绝缘膜,接着,形成栅电极的工序。
若利用本方式,则在顶栅极结构的薄膜晶体管的制造方法中,在使用波长比较长的光、例如使用200nm~380nm的波长的光对基板表面进行疏液性加工的情况下,无需使用聚合引发剂、光催化剂,就能够进行上述疏液性加工。因此,能干防止对构成涂布有上述功能性薄膜的基板或基板表面的构件带来损害,能够防止受到损害的构件的分子扩散到上述功能性薄膜中。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性降低,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的薄膜晶体管。
在此,进行光照射的光的波长为200nm~380nm。
由此,无需对基底带来影响就可制造出良好的设备。
另外,本发明提供一种设备,其中,通过环烯结构或环烷结构使含氟的基团与π共轭系结合而得的上述化合物是通过下述通式(1)表示的化合物与下述通式(4)表示的化合物的光二聚反应而得的化合物。
C-D
通式(1)
其中,C为下述通式(2-1)或下述通式(2-2)表示的基团,D表示下述通式(3)表示的基团。
(式中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键。另外,任意相邻的2个Ra可相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Ra的至少一个为与D的结合键。n1表示0以上的整数。)
(式中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键。X1和Y1可以相同或不同且表示-C(Ra)2-、-N(Ra)-、-O-、-S-、-Si(Ra)2-、-B(Ra)-或-C(Ra)=C(Ra)-。另外,任意相邻的2个Ra可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Ra的至少1个为与D的结合键。p1和m1相同或不同且表示0以上的整数。)
(式中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ar1表示(1+y1)价的芳香族烃基或(1+y1)价的杂环基团,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Ra1表示氢原子、卤素原子、羟基、烷氧基或烷基,Rc表示氢原子或取代基。在Rc为多个的情况下,它们可以相同或不同。t1表示0或1,x1表示0或1,y1表示1以上的整数。多个Ra1可以相同或不同。在Ak为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
E-F
通式(4)
其中,E为下述通式(5-1)或下述通式(5-2)或下述通式(5-3)表示的基团,F表示下述通式(6-1)或下述通式(6-2)表示的基团。
(式中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Rc表示氢原子或取代基。在Rc为多个的情况下,它们可以相同或不同。Ar2表示(1+y2)价的芳香族烃基或(1+y2)价的杂环基团,Rb1表示含有氟原子的1价有机基团,t2表示0或1,x2表示0或1,y2表示1以上的整数。在Rb1为多个情况下,它们可以相同或不同。)
(式中,Ar2、Rb1、Ak、t2、x2、y2与上述的意义相同。)
(式中,Ar2、Ak、t2、x2、y2与上述的意义相同。K表示-O-、-S-、-NH-或-NR-。R表示烷基或芳基。K表示0或1,r表示0~3的整数,s表示0~15的整数。在k为多个的情况下,它们可以相同或不同。在r为多个的情况下,它们可以相同或不同。在s为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
(式中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键。另外,任意相邻的2个Rb可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Rb的至少一个为与E的结合键。n2表示0以上的整数。)
(式中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键。X2和Y2可以相同或不同,且表示-C(Rb)2-、-N(Rb)-、-O-、-S-、-Si(Rb)2-、-B(Rb)-或-C(Rb)=C(Rb)-。另外,任意相邻的2个Rb可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Rb的至少一个为与E的结合键。p2和m2相同或不同,且表示0以上的整数。)
另外,本发明提供一种设备的制造方法,其中,具有π共轭系的有机硅化合物即化合物(A)是下述通式(1)表示的化合物,且含有π共轭系和氟的化合物(B)为下述通式(4)表示的化合物。
C-D
通式(1)
其中,C为下述通式(2-1)或下述通式(2-2)表示的基团,D表示下述通式(3)表示的基团。
(式中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键。多个Ra可以相同或不同。另外,任意相邻的2个Ra可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Ra的至少一个为与D的结合键。n1表示0以上的整数。)
(式中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键。X1和Y1可以相同或不同,且表示-C(Ra)2-、-N(Ra)-、-O-、-S-、-Si(Ra)2-、-B(Ra)-或-C(Ra)=C(Ra)-。另外,任意相邻的2个Ra可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Ra的至少一个为与D的结合键。p1和m1相同或不同,且表示0以上的整数。)
(式中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ar1表示(1+y1)价的芳香族烃基或(1+y1)价的杂环基团,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Ra1表示氢原子、卤素原子、羟基、烷氧基或烷基,Rc表示氢原子或取代基。在Rc为多个的情况下,它们可以相同或不同。t1表示0或1,x1表示0或1,y1表示1以上的整数。
多个Ra1可以相同或不同。在Ak为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
E-F
通式(4)
其中,E为下述通式(5-1)或下述通式(5-2)或下述通式(5-3)表示的基团,F表示下述通式(6-1)或下述通式(6-2)表示的基团。
(式中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Rc表示氢原子或取代基。在Rc为多个的情况下,它们可以相同或不同。Ar2表示(1+y2)价的芳香族烃基或(1+y2)价的杂环基团,Rb1表示含有氟原子的1价有机基团,t2表示0或1,x2表示0或1,y2表示1以上的整数。在Rb1为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
(式中,Ar2、Rb1、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的意义。)
(式中,Ar2、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的意义。K表示-O-、-S-、-NH-或-NR-。R表示烷基或芳基。K表示0或1,r表示0~3的整数,s表示0~15的整数。在k为多个的情况下,它们可以相同或不同。在r为多个的情况下,它们可以相同或不同。在s为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
(式中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键。另外,任意相邻的2个Rb可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Rb的至少一个为与E的结合键。n2表示0以上的整数。)
(式中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键。X2和Y2可以相同或不同,且表示-C(Rb)2-、-N(Rb)-、-O-、-S-、-Si(Rb)2-、-B(Rb)-或-C(Rb)=C(Rb)-。另外,任意相邻的2个Rb可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Rb的至少一个为与E的结合键。p2和m2可以相同或不同,且表示0以上的整数。)
<术语的说明>
以下,对在本说明书中相同地使用的术语进行说明。在本说明书中,<Cm~Cn>(m、n为满足m<n的正整数)这样的术语表示与该术语一起记载的基团的碳数为m~n。
取代基没有特别限定,是指如下所示的卤素基团、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、1价杂环基团、杂环硫基、氨基、甲硅烷基、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酸亚胺基、羧基、羟基、烯基、炔基。
作为卤素原子,可例示出氟原子、氯原子、溴原子和碘原子。
烷基是指未取代的烷基和用卤素原子、氨基、巯基等取代了的烷基,包括直链状烷基和环状烷基(环烷基)两种。烷基可以具有支链。烷基的碳数通常为1~20,优选为1~15,较优选为1~10左右。具体而言,可例示出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基、月桂基、三氟甲基、五氟乙基、全氟丁基、全氟己基、全氟辛基、三氟丙基、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基、十七氟-1,1,2,2-四氢癸基、氨基丙基、氨基辛基、氨基癸基、巯基丙基、巯基辛基、巯基癸基等。作为C1~C12烷基,例如可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等。
烷氧基是指未取代的烷氧基和用卤素原子、烷氧基等取代了的烷氧基,包括直链状烷氧基和环状烷氧基(环烷氧基)两者。烷氧基可以具有支链。烷氧基的碳数通常为1~20,优选为1~15,较优选为1~10左右。具体而言,可例示出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、环己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、月桂氧基、三氟甲氧基、五氟乙氧基、全氟丁氧基、全氟己氧基、全氟辛氧基、甲氧基甲氧基、2-甲氧基乙氧基等。作为C1~C12烷氧基,例如可例示出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、环己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、月桂氧基等。
烷硫基是指未取代的烷硫基和用卤素原子等取代了的烷硫基,包括直链状烷硫基和环状烷硫基(环烷硫基)两者。烷硫基可以具有支链。烷硫基的碳数通常为1~20,优选为1~15,较优选为1~10左右。具体而言,可例示出甲硫基、乙硫基、丙硫基、异丙硫基、丁硫基、异丁硫基、叔丁硫基、戊硫基、己硫基、环己硫基、庚硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、壬硫基、癸硫基、3,7-二甲基辛硫基、月桂硫基、三氟甲硫基等。作为C1~C12烷硫基,例如可举出甲硫基、乙硫基、丙硫基、异丙硫基、丁硫基、异丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、戊硫基、己硫基、环己硫基、庚硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、壬硫基、癸硫基、3,7-二甲基辛硫基、月桂基硫基等。
芳基是从芳香族烃中除去一个与构成芳香环的碳原子结合的氢原子而残留的原子团,是指未取代的芳基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳基。芳基包括带有苯环的基团;带有缩合环的基团;通过单键或2价基团,例如通过亚乙烯基等亚烯基使2个以上独立的苯环或缩合环结合而得的基团。芳基的碳数通常为6~60,优选为7~48,较优选为7~30左右。作为芳基,可例示出苯基、C1~C12烷氧基苯基、C1~C12烷基苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、五氟苯基等,优选为C1~C12烷氧基苯基、C1~C12烷基苯基。
作为C1~C12烷氧基苯基,具体而言,可例示出甲氧基苯基、乙氧基苯基、丙氧基苯基、异丙氧基苯基、丁氧基苯基、异丁氧基苯基、仲丁氧基苯基、叔丁氧基苯基、戊氧基苯基、己氧基苯基、环己氧基苯基、庚氧基苯基、辛氧基苯基、2-乙基己氧基苯基、壬氧基苯基、癸氧基苯基、3,7-二甲基辛氧基苯基、月桂氧基苯基等。
作为C1~C12烷基苯基,具体而言,可例示出甲基苯基、乙基苯基、二甲基苯基、丙基苯基、基、甲基乙基苯基、异丙基苯基、丁基苯基、异丁基苯基、仲丁基苯基、叔丁基苯基、戊基苯基、异戊基苯基、己基苯基、庚基苯基、辛基苯基、壬基苯基、癸基苯基、十二烷基苯基等。
芳氧基是指未取代的芳氧基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳氧基。芳氧基的碳数通常为6~60,优选为7~48,较优选为7~30左右。作为其具体例,可举出苯氧基、C1~C12烷氧基苯氧基、C1~C12烷基苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、五氟苯氧基等,优选为C1~C12烷氧基苯氧基、C1~C12烷基苯氧基。
作为C1~C12烷氧基苯氧基,具体而言,可例示出甲氧基苯氧基、乙氧基苯氧基、丙氧基苯氧基、异丙氧基苯氧基、丁氧基苯氧基、异丁氧基苯氧基、仲丁氧基苯氧基、叔丁氧基苯氧基、戊氧基苯氧基、己氧基苯氧基、环己氧基苯氧基、庚氧基苯氧基、辛氧基苯氧基、2-乙基己氧基苯氧基、壬氧基苯氧基、癸氧基苯氧基、3,7-二甲基辛氧基苯氧基、月桂氧基苯氧基等。
作为C1~C12烷基苯氧基,具体而言,可例示出甲基苯氧基、乙基苯氧基、二甲基苯氧基、丙基苯氧基、1,3,5-三甲基苯氧基、甲基乙基苯氧基、异丙基苯氧基、丁基苯氧基、异丁基苯氧基、仲丁基苯氧基、叔丁基苯氧基、戊基苯氧基、异戊基苯氧基、己基苯氧基、庚基苯氧基、辛基苯氧基、壬基苯氧基、癸基苯氧基、十二烷基苯氧基等。
芳硫基是指未取代的芳硫基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳硫基。芳硫基的碳数通常为6~60,优选为7~48,较优选为7~30左右。具体而言,可例示出苯基硫基、C1~C12烷氧基苯基硫基、C1~C12烷基苯基硫基、1-萘基硫基、2-萘基硫基、五氟苯基硫基等。
芳烷基是指未取代的芳烷基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳烷基。芳烷基的碳数通常为7~60,优选为7~48,较优选为7~30左右。
具体而言,可例示出苯基-C1~C12烷基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基、1-萘基-C1~C12烷基、2-萘基-C1~C12烷基等。
芳烷氧基是指未取代的芳烷氧基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳烷氧基。芳烷氧基的碳数通常为7~60,优选为7~48,较优选为7~30左右。具体而言,可例示出苯基-C1~C12烷氧基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷氧基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷氧基、1-萘基-C1~C12烷氧基、2-萘基-C1~C12烷氧基等。
芳烷硫基是指未取代的芳烷硫基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳烷硫基。芳烷硫基的碳数通常为7~60,优选为7~48,更优选为7~30左右。具体而言,可例示出苯基-C1~C12烷硫基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷硫基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷硫基、1-萘基-C1~C12烷硫基、2-萘基-C1~C12烷硫基等。
芳烯基是指未取代的芳烯基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳烯基。芳烯基的碳数通常为8~60,优选为8~48,较优选为8~30左右。作为其具体例,可举出苯基-C2~C12烯基、C1~C12烷氧基苯基-C2~C12烯基、C1~C12烷基苯基-C2~C12烯基、1-萘基-C2~C12烯基、2-萘基-C2~C12烯基等,优选为C1~C12烷氧基苯基-C2~C12烯基、C2~C12烷基苯基-C2~C12烯基。
作为C2~C12烯基,例如可举出乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、1-辛烯基等。
芳炔基是指未取代的芳炔基和用卤素原子、烷氧基、烷基等取代了的芳炔基。芳炔基的碳数通常为8~60,优选为8~48,较优选为8~30左右。作为其具体例,可举出苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷氧基苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷基苯基-C2~C12炔基、1-萘基-C2~C12炔基、2-萘基-C2~C12炔基等,优选为C1~C12烷氧基苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷基苯基-C2~C12炔基。
作为C2~C12炔基,例如可举出乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、1-己炔基、2-己炔基、1-辛炔基等。
1价杂环基团是指从杂环式化合物中除去一个氢原子而残留的原子团,是指未取代的1价杂环基团和用烷基等取代基取代而得的1价杂环基团。1价杂环基团的碳数不包括取代基的碳数在内通常为3~60,优选为3~30,较优选为3~20左右。在此,杂环式化合物是指在带有环式结构的有机化合物中不仅含有碳原子,还含有氧原子、硫原子、氮原子、磷原子、硼原子、硅原子、硒原子、碲原子、砷素原子等杂原子作为构成环的元素的化合物。在1价杂环基团中,优选为1价芳香族杂环基团。作为1价杂环基团,例如可举出噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、C1~C12烷基吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吡咯烷基、哌啶基、喹啉基、异喹啉基等,其中,优选为噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡啶基、C1~C12烷基吡啶基。
杂环硫基是指巯基的氢原子被1价杂环基团取代而得的基团。作为杂环硫基,例如可举出吡啶基硫基、哒嗪基硫基、嘧啶基硫基、吡嗪基硫基、三嗪基硫基等杂芳硫基等。
氨基是指未取代的氨基以及用选自烷基、芳基、芳烷基和1价杂环基团的1个或2个取代基取代而得的氨基(以下称为取代氨基。)。取代基可进一步具有取代基(以下有时称为二次取代基。)。取代氨基的碳数不包括二次取代基的碳数,且通常为1~60,优选为2~48,较优选为2~40左右。作为取代氨基,例如可举出甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、丙基氨基、二丙基氨基、异丙基氨基、二异丙基氨基、丁基氨基、异丁基氨基、仲丁基氨基、叔丁基氨基、戊基氨基、己基氨基、庚基氨基、辛基氨基、2-乙基己氨基、壬基氨基、癸基氨基、3,7-二甲基辛基氨基、十二烷基氨基、环戊基氨基、二环戊基氨基、环己基氨基、二环己基氨基、二(三氟甲基)氨基、苯基氨基、二苯基氨基、C1~C12烷氧基苯基氨基、二(C1~C12烷氧基苯基)氨基、C1~C12烷基苯基氨基、二(C1~C12烷基苯基)氨基、1-萘基氨基、2-萘基氨基、五氟苯基氨基、吡啶基氨基、哒嗪基氨基、嘧啶基氨基、吡嗪基氨基、三嗪基氨基、苯基-C1~C12烷基氨基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基氨基、二(C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基)氨基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基氨基、二(C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基)氨基、1-萘基-C1~C12烷基氨基、2-萘基-C1~C12烷基氨基等。
甲硅烷基是指未取代的甲硅烷基以及用选自烷基、芳基、芳烷基和1价杂环基团的1、2或3个取代基取代了的甲硅烷基(以下称为取代甲硅烷基。)。取代基可以具有二次取代基。取代甲硅烷基的碳数不包括二次取代基的碳数,通常为1~60,优选为3~48,较优选为3~40左右。作为取代甲硅烷基,例如可举出三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、二甲基-异丙基甲硅烷基、二乙基-异丙基甲硅烷基、叔丁基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、戊基二甲基甲硅烷基、己基二甲基甲硅烷基、庚基二甲基甲硅烷基、辛基二甲基甲硅烷基、2-乙基己基-二甲基甲硅烷基、壬基二甲基甲硅烷基、癸基二甲基甲硅烷基、3,7-二甲基辛基-二甲基甲硅烷基、十二烷基二甲基甲硅烷基、苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、1-萘基-C1~C12烷基甲硅烷基、2-萘基-C1~C12烷基甲硅烷基、苯基-C1~C12烷基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三-对二甲苯基甲硅烷基、三苄基甲硅烷基、二苯基甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基等。
酰基是指未取代的酰基和用卤素原子等取代了的酰基。
酰基的碳数通常为1~20,优选为2~18,较优选为2~16左右。作为酰基,例如可举出甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、特戊酰基、苯甲酰基、三氟乙酰基、五氟苯甲酰基等。
酰氧基是指未取代的酰氧基和用卤素原子等取代了的酰氧基。酰氧基的碳数通常为1~20,优选为2~18,较优选为2~16左右。作为酰氧基,例如可举出甲酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、异丁酰氧基、特戊酰氧基、苯甲酰氧基、三氟乙酰氧基、五氟苯甲酰氧基等。
亚胺残基是指从具有由式:H-N=C<和式:-N=CH-中至少一个表示的结构的亚胺化合物中除去该结构中的一个氢原子而得的残基。作为这样的亚胺化合物,例如可举出醛亚胺,酮亚胺,以及用烷基、芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基等取代与醛亚胺中的氮原子结合的氢原子而得的化合物。亚胺残基的碳数通常为2~20,优选为2~18,较优选为2~16左右。作为亚胺残基,例如可举出通式:-CR′=N-R″或通式:-N=C(R″)2(式中,R′表示氢原子、烷基、芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基;R″相同或不同,且表示烷基、芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基,其中,在R″存在2个的情况下,2个R″可以相互结合成为一体而形成2价基团,例如形成亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基等碳数2~18的亚烷基,从而形成环。)表示的基团等。
酰胺基是指未取代的酰胺基和用卤素原子等取代了的酰胺基。
酰胺基的碳数通常为2~20,优选为2~18,更优选为2~16左右。作为酰胺基,例如可举出甲酰胺基、乙酰胺基、丙酰胺基、丁酰胺基、苯酰胺基、三氟乙酰胺基、五氟苯酰胺基、二甲酰胺基、二乙酰胺基、二丙酰胺基、二丁酰胺基、二苯酰胺基、二(三氟乙酰)胺基、二(五氟苯酰)胺基等。
酸亚胺基是指从酸亚胺中除去与它的氮原子结合的氢原子而得的残基。酸亚胺基的碳数通常为4~20,优选为4~18,更优选为4~16左右。
羧基是指未取代的羧基以及用烷基、芳基、芳烷基、1价杂环基团等取代基取代而得的羧基(以下称为取代羧基。)。取代基可以具有二次取代基。取代羧基的碳数不包括二次取代基的碳数,通常为1~60,优选为2~48,较优选为2~45左右。作为取代羧基,例如可举出甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、异丙氧羰基、丁氧羰基、异丁氧羰基、仲丁氧羰基、叔丁氧羰基、戊氧羰基、己氧羰基、环己氧羰基、庚氧羰基、辛氧羰基、2-乙基己氧羰基、壬氧羰基、癸氧羰基、3,7-二甲基辛氧羰基、十二烷氧羰基、三氟甲氧羰基、五氟乙氧羰基、全氟丁氧羰基、全氟己氧羰基、全氟辛氧羰基、苯氧羰基、萘氧羰基、吡啶氧羰基等。
X价芳香族烃基是指从芳香族烃中除去X个氢原子而得的原子团,包括带有独立的苯环或缩合环的原子团。上述芳香族烃基的碳原子数通常为6~60左右,优选为6~48,较优选为6~30,更优选为6~18。该碳原子数不包括取代基的碳原子数。作为芳香族烃基的具体例,例如如果为2价芳香族烃基(亚芳基),则可举出1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,2-亚苯基等未取代或取代的亚苯基;1,4-萘二基、1,5-萘二基、2,6-萘二基等未取代或取代的萘二基;1,4-蒽二基、1,5-蒽二基、2,6-蒽二基、9,10-蒽二基等未取代或取代的蒽二基;2,7-菲二基等未取代或取代的菲二基;1,7-并四苯二基、2,8-并四苯二基、5,12-并四苯二基等未取代或取代的并四苯二基;2,7-芴二基、3,6-芴二基等未取代或取代的芴二基;1,6-芘二基、1,8-芘二基、2,7-芘二基、4,9-芘二基等未取代或取代的芘二基;3,9-苝二基、3,10-苝二基等未取代或取代的苝二基等;优选为未取代或取代的亚苯基、未取代或取代的芴二基。
X价杂环基团是指从杂环式化合物中除去X个氢原子而残留的原子团,碳原子数通常为4~60左右,优选为4~30,特别优选为6~12。该碳原子数不包括取代基的碳原子数。作为上述X价杂环基团的具体例,例如如果为2价杂环基团,则可举出2,5-吡啶二基、2,6-吡啶二基等未取代或取代的吡啶二基;2,5-噻吩二基等未取代或取代的噻吩二基;2,5-呋喃二基等未取代或取代的呋喃二基;2,6-喹啉二基等未取代或取代的喹啉二基;1,4-异喹啉二基、1,5-异喹啉二基等未取代或取代的异喹啉二基;5,8-喹喔啉二基等未取代或取代的喹喔啉二基;4,7-苯并[1,2,5]噻二唑二基等未取代或取代的苯并[1,2,5]噻二唑二基;4,7-苯并噻二唑二基等未取代或取代的苯并噻二唑二基;2,7-咔唑二基、3,6-咔唑二基等未取代或取代的咔唑二基;3,7-吩噁嗪二基等未取代或取代的吩噁嗪二基;3,7-吩噻嗪二基等未取代或取代的吩噻嗪二基;2,7-二苯并噻咯二基等未取代或取代的二苯并噻咯二基等,优选为未取代或取代的苯并[1,2,5]噻二唑二基、未取代或取代的吩噁嗪二基、未取代或取代的吩噻嗪二基。
具有感光性的基团且能够进行光二聚反应的基团只要为吸收从紫外线区域至可见光区域的光能量而引起二聚反应的官能团,则能够不加特别限定地使用。需要吸收光能量的理由是在进行所谓的微细图案形成时可利用化合物的感光性(光官能性)。官能团所吸收的光能量若为高能量,则光照射所需要的成本变高,另外,周边的有机材料有可能暴露在高能量中而发生劣化,因此不优选。官能团所吸收的优选的光的波长为200nm以上,优选为200~380nm。
在此所谓二聚化是指有机化合物的2个分子进行化学性结合。进行结合的分子彼此可以相同或不同。2个分子中的官能团彼此的化学结构也可以相同或不同。其中,该官能团优选为不使用催化剂和引发剂等反应助剂就可进行光二聚反应的结构及其组合。这是因为若与反应助剂的残基接触,则周边的有机材料有可能发生劣化。
作为这些官能团,优选使用具有能够进行光二聚反应的双键或能够进行光二聚反应的部位的芳香族缩合环的官能团。其中,芳香族缩合环基吸收比较低能量的光,因此,较优选使用。作为优选使用的官能团的具体例,可举出具有桂皮酸酯结构的基团、具有查尔酮结构的基团、具有苯乙烯基吡啶盐结构的基团、具有α-苯基马来酰亚胺结构的基团、蒽基、具有香豆素结构的基团等。
在本发明中,具有疏液性的基团和具有亲液性的基团是以相对的意义加以使用的术语。具有疏液性的基团只要是比具有亲液性的基团的疏液性的程度高的基团即可。具有疏液性的基团可对包含含有该基团的化合物的薄膜赋予疏液性。
例如,在包含含有具有疏液性的基团的化合物的薄膜的表面形成水系油墨的液滴的情况下,接触角为80°以上,并且,涂布在包含含有该基团的化合物的薄膜上的有机溶剂系油墨的液滴的接触角优选为40°以上。
具有亲液性的基团对包含含有该基团的化合物的薄膜赋予亲液性。例如,在包含含有具有亲液性的基团的化合物的薄膜的表面上形成有机溶剂系油墨的液滴的情况下,接触角优选为5°以下。
作为具有带有亲液性的基团的化合物(A),优选使用具有下述式(2-1)或式(2-1)表示的部分结构的化合物。
(式中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基。另外,任意相邻的2个Ra可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Ra的至少一个为具有亲液性的基团。n1表示0以上的整数。)
(式中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基。X1和Y1可以相同或不同,且表示-C(Ra)2-、-N(Ra)-、-O-、-S-、-Si(Ra)2-、-B(Ra)-或-C(Ra)=C(Ra)-。另外,任意相邻的2个Ra可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Ra的至少一个为具有亲液性的基团。p1和m1相同或不同,且表示0以上的整数。)
作为Ra,优选为烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基、芳烷氧基、芳烯基、芳炔基、1价杂环基团、氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、羧基、烯基、炔基、丙烯酸酯基。作为n1,优选为0~4。作为X1,优选为-C(Ra)2-、-N(Ra)-。作为Y1,优选为-C(Ra)2-、-N(Ra)-。作为p1,优选为0~2。作为m1,优选为0~2。
式(2-1)、式(2-2)表示的化合物的具体的例示可举出以下的化合物等。
在具有亲液性的基团中,优选含有W2表示的基团。作为W2,可例示出羟基、羧基、酰基、酰氧基、卤代羰基(是指式:-C(=O)-E(式中,E表示卤素原子)表示的基团,优选为式:-C(=O)-Cl表示的基团和式:-C(=O)-Br表示基团。)、卤素原子、烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、磷酸基(式:(HO)2P(=O)-O-表示的基团)、具有磷酸酯结构的基团(式:(R1O)2P(=O)-O-或式:(R1O)(HO)P(=O)-O-(式中,R1表示烷基、芳基、芳烷基、芳烯基或芳炔基)表示的基团)、亚磷酸基团(式:(HO)2P-O-表示的基团)、具有亚磷酸酯结构的基团(式:(R1O)2P-O-或式:(R1O)(HO)P-O-(式中,R1如上所述)表示的基团)、巯基、烷硫基、芳硫基、芳烷硫基、杂环硫基、氨基等。其中,优选为卤素原子、烷氧基、磷酸基、氨基或羟基。
具有亲液性的基团优选为含有属于元素周期表的4族、5族、6族、13族、14族、15族或16族的原子的基团。作为属于4族、5族、6族、13族、14族、15族或16族的原子,可举出钛原子、锆原子、铪原子等属于4族的原子;钒原子、铌原子、钽原子等属于5族的原子;铬原子、钼原子、钨原子等属于6族的原子;硼原子、铝原子、镓原子、铟原子、铊原子等属于13族的原子;硅原子、锗原子、锡原子、铅原子等属于14族的原子;磷原子、砷原子、锑原子、铋原子等属于15族的原子;氧原子、硫原子、硒原子、碲原子、钋原子等属于16族的原子等;优选为锡原子、钛原子、锗原子、铝原子、铌原子、硼原子、硅原子、磷原子或硫原子,较优选为锗原子、铝原子、钛原子、硅原子、磷原子或硫原子,更优选为钛原子或硅原子,特别优选为硅原子。
具有亲液性的基团优选为含有式(3’)表示的结构的基团,较优选为由式(3’)表示的结构构成的基团。
-W1-M1(W2)v1(Ra’)u-v1-1 (3’)
(式中,M1表示属于元素周期表4族、5族、6族、13族、14族或15族的原子。W1表示2价有机基团。W2表示与上述相同的意义。Ra’表示烷基、烷氧基、羟基、卤素原子、烯基、炔基、芳基、芳烷基、芳烯基或芳炔基。v1为1~(u-1)的整数。U表示M1的原子价。在W2存在多个的情况下,它们可以相同或不同。在Ra’存在多个的情况下,它们可以相同或不同。)
式(3’)中,Ra’表示烷基、烷氧基、羟基、卤素原子、芳基、芳烷基、芳烯基或芳炔基,优选为烷基、烷氧基、羟基、卤素原子、芳基或芳烷基。Ra’表示的基团可以具有取代基。
式(3’)中,u表示M1的原子价。在M1例如为硅原子、钛原子、锗原子等的情况下,u为4;在M1为硼原子、铝原子等的情况下,u为3。
式(3’)中,v1为1~(u-1)的整数。优选为2以上的整数,较优选为3以上的整数。
作为具有亲液性的基团的更优选的基团,可举出以下的式(3)表示的基团。
(式中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ar1表示(1+y1)价芳香族烃基或(1+y1)价杂环基团,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Ra1表示氢原子、卤素原子、羟基、烷氧基或烷基,Rc表示氢原子或取代基。在Rc为多个的情况下,它们可以相同或不同。t1表示0或1,x1表示0或1,y1表示1以上的整数。
多个Ra1可以相同或不同。在Ak为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
作为Ra1,优选为羟基、烷氧基、卤素原子。作为Ak,优选为碳数1~6的亚烷基。作为Z,优选为-C(=O)O-、-OC(=O)-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-O-、-Ak-。作为x1,优选为1。作为y1,优选为1~3。
含有具有亲液性的基团的化合物的具体例示可举出以下的化合物等。
作为含有具有疏液性的基团的化合物(B),优选使用具有下述式(6-1)表示的部分结构的化合物。
(式中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基。另外,任意相邻的2个Rb可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Rb的至少一个为具有疏液性的基团。n2表示0以上的整数。)
另外,还优选使用具有由下式表示的部分结构(6-2)的化合物。
(式中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基。X2和Y2可以相同或不同,且表示-C(Rb)2-、-N(Rb)-、-O-、-S-、-Si(Rb)2-、-B(Rb)-或-C(Rb)=C(Rb)-。另外,任意相邻的2个Rb可以相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的可以具有取代基的环。其中,Rb的至少一个为具有疏液性的基团。p2和m2相同或不同,且表示0以上的整数。)
作为Rb,优选为烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基、芳烷氧基、芳烯基、芳炔基、1价杂环基团、氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、羧基、烯基、炔基、丙烯酸酯基。作为n2,优选为0~4。作为X2,优选为-C(Rb)2-、-N(Rb)-。作为Y2,优选为-C(Rb)2-、-N(Rb)-。作为p2,优选为0~2。作为m2,优选为0~2。
式(6-1)、式(6-2)表示的化合物的具体例示可举出以下的化合物。
作为含有具有疏液性的基团的化合物(B),可例示出含有含氟原子的以下的结构的基团。
-(B)n3-Rb1 (5’)
在此,B表示由除氟以外的原子形成的2价基团。另外,Rb1表示含有氟原子的1价有机基团。n3表示0~3的整数,在B为多个的情况下,它们可以相同或不同。B优选为-O-、芳香族烃基、杂环基团、烷基、或烷氧基。
作为具有疏液性的基团的优选的基团,可举出下述式(5-1)或式(5-2)表示的基团。
(式中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Rc表示氢原子或取代基。在Rc为多个的情况下,它们可以相同或不同。Ar2表示(1+y2)价芳香族烃基或(1+y2)价杂环基团,Rb1表示含氟原子的1价有机基团,t2表示0或1,x2表示0或1,y2表示1以上的整数。在Rb1为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
(式中,Ar2、Rb1、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的意义。)
作为含有氟原子的1价有机基团的Rb1是有机基团中的一个以上的氢原子被氟原子取代而得的基团。特别地,作为有机基团,优选为烷基、芳基、芳烷基、芳烯基或芳炔基,较优选为烷基。作为烷基的碳原子数,从疏液性的观点看,优选为1~20个,较优选为4~18个,更优选为6~17个。
就Rb1中的氟原子的数量而言,从疏液性的观点出发,Rb1中的氟原子的数量除以Rb1中的氟原子的数量与Rb1中的氢原子的数量之和而得的值(取代率)优选为50%以上,较优选为70%以上。另外,特别地,在有机基团为烷基的情况下,从疏液性的观点出发,优选为其全部的氢原子被氟原子取代而得的、所谓的全氟烷基。
作为Ar2,优选为亚苯基、苯基三基、苯基四基、萘二基、萘三基、萘四基、蒽二基、蒽四基、芴二基、芴三基。
作为t2,优选为1。作为x2,优选为1。作为y2,优选为1~5。
作为具有疏液性的基团的更优选的基团,可举出下述式(5-3)表示的基团。
(式中,Ar2、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的意义。K表示-O-、-S-、-NH-或-NR-。R表示烷基或芳基。K表示0或1,r表示0~6的整数,s表示0~16的整数。在k为多个的情况下,它们可以相同或不同。在r为多个的情况下,它们可以相同或不同。在s为多个的情况下,它们可以相同或不同。)
作为K,优选为-O-、-S-、-NR-。作为k,优选为1。作为r,优选为0~3。作为s,优选为1~10。
含有具有疏液性的基团的化合物的具体例示可举出以下的化合物等。
在本发明中,使化合物(A)与化合物(B)进行二聚反应的方法基于光的照射。用于光照射的光只要在该化合物吸收这种光能量而发生二聚反应的波长区域,就没有特别限定。如果进行例示,则优选为200nm~380nm的波长的光。不足200nm的光具有非常强的能量,因此,有可能引起构成基板或基板表面的构件、或该化合物的分解。另外,比380nm长的波长的光为该化合物难以吸收的波长的光,因此,难以发生光反应,而在制造上不优选。
应予说明,可根据光的波长、光的强度·光源的种类、该化合物的种类等适当地改变光的照射时间。
作为光源,可举出低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、氙灯、钠灯、氮等气体激光器、有机色素溶液的液体激光器、在无机单晶中含有稀土类离子的固体激光器等。另外,作为可得到单色光的、激光器以外的光源,可以使用通过带通滤波器、截止滤波器等光学滤波器滤出广光带的线光谱、连续光谱而得的特定波长的光。从能够一次照射大面积的方面出发,优选高压汞灯或超高压汞灯作为光源。
在本发明中,作为利用以光的照射使化合物(A)与化合物(B)进行二聚反应的方法所形成的化合物的一种方式,可举出通过环烯结构或环烷结构进行结合而得的化合物。
例如,若化合物(A)的蒽骨架与化合物(B)的蒽骨架进行光二聚化,则其结构成为5,12:6,11-二[1,2]桥亚苯基-5,6,11,12-四氢二苯并[a,e]环辛烯。
在本发明中,通过环烯结构或环烷结构进行结合而得的化合物的具体的例示可举出以下的化合物等。
(式中,RA是来自化合物(A)的基团,RB是来自化合物(B)的基团)
(式中,Ra、Rb表示与上述相同的意义。)
(式中,Ra、Rb表示与上述相同的意义。)
以下,对使用本发明的化合物使亲液性区域与疏液性区域形成图案的方法进行说明。
首先,使用普通的湿式清洗·干式清洗法对玻璃、带有ITO(铟·锡·氧化物)的基板、硅晶等基板进行清洗。然后,将使化合物(A)溶解在有机溶剂中而得的溶液涂布在该基板上。作为所使用的溶剂,只要为可溶解化合物(A)的溶剂,就没有特别限定,优选为甲醇、乙醇、异丙醇等醇类,乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类,己烷等烃类,甲苯、二甲苯等芳香族类。溶液中的化合物(A)的浓度优选为0.01~50重量%,较优选为0.1~10重量%。
作为进行涂布的方法,没有特别限定,可采用旋涂法、浸涂法、拉丝棒涂法、刮刀涂布法、辊涂法等涂布法,或者喷墨法、柔版印刷等各种印刷方法等方法。涂布优选在室温下进行。然后,在大气中或者在氮气流中中对形成有膜的基材进行加热干燥。通过这种加热干燥,从而在化合物(A)含有具有钛、硅的基团且具有作为所谓的钛偶联剂或硅烷偶联剂而发挥功能的基团的情况下,使该基团与基板上的OH基进行反应,从而使化合物(A)固定在基板上。
在使基板加热干燥后,涂布化合物(A),在形成有膜的面涂布将化合物(B)溶解在有机溶剂中而得的溶液。作为所使用的溶剂,只要为可溶解化合物(B)的溶剂,就没有特别限定,优选为甲醇、乙醇、异丙醇等醇类,乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类,己烷等烃类,甲苯、二甲苯等芳香族类,其中,较优选使用具有氟原子的溶剂。溶液中的化合物(B)的浓度优选为0.01~50重量%,较优选为0.1~10重量%。
涂布化合物(B)后,在氮气流中对基板进行加热干燥,然后进行光照射。作为用于光照射的光,如前所述。光的照射优选通过光掩模进行。通过这种方法,能够仅在膜的表面的所需的区域引起光二聚反应,能够得到亲液性区域和疏液性区域形成有所需的图案的处理基板。进行光照射的气氛可任意进行选择,较优选在氮气气氛等惰性气体气氛下进行光照射。作为其他的惰性气体,可举出选自氩、氦、氙、二氧化碳等的气体,因为可廉价地获得,所以最优选为氮气。
进行光照射后,除去存在于基板的表面的未反应的化合物(B)。作为除去的方法,优选用可溶解未反应的化合物(B)的溶剂进行清洗。作为用于清洗的溶剂,只要为不溶解化合物(A)且可溶解化合物(B)的溶剂,就没有特别限定,优选为具有氟原子的溶剂。
这样,在进行了光照射的区域存在化合物(A)与化合物(B)进行二聚化而得的化合物,因此,该区域通过化合物(B)所具有的疏液性的基团的效果而显示出疏液性。另一方面,未进行光照射的区域可通过清洗除去化合物(B),因此,化合物(A)为与基板结合的状态,未显示出疏液性,而相对地呈现出亲液性。
利用本发明的制造方法,无需使用大规模的装置、光源,就能够利用光的照射使亲液性区域与疏液性区域形成图案。例如,在利用狭缝涂布法、喷雾法等在该形成有图案的面上涂布了含有功能性材料的溶液的情况下,在疏液性区域未涂布溶液,而仅在亲液性区域保持溶液,因此,干燥后可得到精致地使功能性材料形成了图案的薄膜。由此而得的形成有图案的功能性薄膜可有效地用于有机薄膜晶体管元件、有机薄膜太阳能电池、有机EL显示器等领域中。
以下,列举实施例进行说明,但本发明并不限于此。
合成例1
化合物1的合成
(化合物1)
向200ml二口茄型烧瓶中投入9-Anthracenecarboxilic acid(9-蒽甲酸)1.0g(4.5mmol)、DCC(N,N′-二环己基碳二亚胺)0.93g(4.5mmol)、HOBt(1-羟基苯并三唑)0.61g(4.5mmol),进行脱气氩置换。加入干燥的CH2Cl2(脱水二氯甲烷)360ml、APS(3-氨基丙基三甲氧基硅烷)1.0g(4.5mmol)、Et3N(三乙胺)0.45g(4.5mmol),在室温下进行24小时的磁力搅拌。利用TLC(展开溶剂:氯仿)确认了反应的进行,因此,停止反应,将溶剂减压馏去,然后,利用柱色谱法(硅胶、展开溶剂:氯仿)进行精制。产量为360mg(0.85mmol、收率20%)。
1H NMR(CDCl3):δ=8.46(s,1H),8.07(d,2H),7.99(d,2H),7.48(m,4H),6.42(s,1H),3.75(m,6H),1.90(m,2H),1.25(m,2H),1.12(m,9H),0.77(t,2H)
合成例2
化合物2-1的合成
(化合物2-1)
向带有蛇形管、隔膜罩的三口圆底烧瓶中加入没食子酸甲酯268mg(1.5mmol,1.0eq.)、十七氟十一烷基碘3.0g(0.51mmol、3.5eq.)、18-冠-6-醚115mg(0.043mmol、0.3eq.)、碳酸钾760mg,进行脱气氩置换。加入脱水丙酮20ml回流3天。利用TLC(展开溶剂:己烷/乙酸乙酯=5/1)确认了原料的消失后,用蒸馏水进行清洗,利用无水硫酸钠进行干燥,然后将溶剂减压馏去。通过重结晶(丙酮)进行精制。化合物2-1的产量为2.0g(1.3mmol、收率89%)。
1H NMR(CDCl3):δ=7.28(s,2H),4.11(t,3H),4.05(t,2H),3.89(s,3H),2.33(m,6H),2.15(m,4H),2.08(m,2H)
合成例3
化合物2-2的合成
向带有蛇形管、隔膜罩的三100ml三口圆底烧瓶中投入氢化铝锂49.5mg(1.9mmol、2.0eq.),进行脱气氩置换。向其中投入脱水THF(四氢呋喃)10ml、化合物2-11.5g(1.0mmol),回流2小时。利用TLC(展开溶剂:己烷/乙酸乙酯=1/1)确认了原料的消失后,将溶剂减压馏去。通过重结晶(丙酮)进行精制。化合物2-2的产量为1.4g(0.91mmol,收率91%)。
1H NMR(CDCl3):δ=6.59(s,2H),4.60(d,2H),4.06(t,4H),3.97(t,2H),2.33(m,6H),2.15(m,4H),2.08(m,2H)
合成例4
化合物2的合成
(化合物2)
向带有蛇形冷凝管的100ml二口茄型烧瓶中投入9-Anthracenecarboxilic acid(9-蒽甲酸)17.3mg(0.078mmol),进行脱气氩置换。加入干燥的CH2Cl2(脱水二氯甲烷)5ml、DMF(N、N-二甲基甲酰胺)50ml、亚硫酰氯13mg(16.7mmol),在室温下搅拌0.5小时,然后,回流4小时。搅拌后将溶剂减压馏去,加入化合物2-2 100mg(0.065mmol)、脱水三氟甲苯10ml、吡啶0.5ml,在室温下进行24小时的磁力搅拌。反应后用蒸馏水进行清洗,用无水硫酸钠进行干燥,然后,通过重结晶(丙酮)进行精制。化合物2的产量为31mg(0.018mmol、收率27%)。
实施方式1
有机EL显示器
利用附图对本发明的一种实施方式进行说明。本发明的有机EL显示器包括多个由像素构成的有机EL元件,通常,多个有机EL元件配置为矩阵状。
图1(a)是表示作为本发明的一种方式的有机EL元件的剖面的剖面图。图1(b)是在图1(a)中示出的有机EL元件的俯视图。图1(a)是图1(b)的A-A’的剖面图。
图1所示的有机EL元件是以顶部发光型的有机EL显示器为前提的,因此,将有机EL元件层叠在开关元件2的上面。应予说明,也可将本发明用于底部发光型的有机EL显示器,且在这种情况下,使开关元件形成在与有机EL元件相同的平面上即可。
在图1中,在基板1上设置开关元件2,在开关元件2上设置使开关元件2的凹凸平坦化的平坦化膜3。在平坦化膜上设置第一电极(像素电极)4,且使其与开关元件2的端子进行电连接。在第一电极4上设置作为功能性薄膜的发光层7,在发光层7上具有电子输送层8、第二电极(共通电极)10。在第二电极10的上面设置用于保护有机EL元件的对置基板11。若利用开关元件2的工作在第一电极4与第二电极10之间施加电压,则从第一电极4和第二电极10注入到发光层的电荷在发光层7中进行再结合而发光,从而实现显示器的显示工作。
在此,在利用印刷法涂布作为功能性薄膜的发光层7时,疏液性区域12a可防止发光层7流动到微细的像素区域以外,从而使发光层7仅保持在所需的区域,发挥形成图案的作用。这样,能够构成使发光层7仅配置于所需的区域的有机EL元件。
基板的材质没有特别限定,但优选为具有绝缘性的材质。基板的材质的例子中包括玻璃、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亚胺)等。当然,在形成底部发光型的有机EL显示器的情况下,有时需要对可见光的透射性高的材质。
在基板面配置多个像素电极,通常配置为矩阵状。像素电极优选为阳极,但也可以成为阴极。像素电极例如优选与开关元件的源电极或漏电极连接。
在顶部发光型的有机EL显示器的情况下,像素电极需要光反射性。作为具有光反射性的像素电极的材质,优选为Ag、Al、Cr等金属或它们的合金,作为合金的例子,可举出AgPdCu合金、AgRbAu合金、MoCr合金、NiCr合金等。
另一方面,在为底部发光型的有机EL显示器的情况下,基板和像素电极需要光透射性,因此,优选利用玻璃、PET、PEN等制作基板,利用ITO、IZO(铟·锌·氧化物)、氧化锡等制作阳极。就在基板上形成多个像素电极而言,可通过电极材料的蒸镀或者溅射而形成,除此以外,还可使用光刻法形成。此时,优选在基板上将电极配置成线状或矩阵状。
本发明的一种方式的有机EL显示器具有覆盖基板上的第一电极(像素电极)的一部分或者全部的功能性薄膜。在实施方式1中,如图1(b)所示,设置了覆盖第一电极4的上面的作为功能性薄膜的发光层7。
图1(c)是表示与图1(b)中所示的俯视图不同的另一种方式的图。在图1(c)中,在第一电极4的一部分设置了发光层7。构成功能性薄膜的功能性材料可以为低分子材料或高分子材料、或者它们的组合。
如上所述,若利用本发明的一种方式,则可在上述功能性薄膜的形成区域的周围形成含有通过环烯结构或环烷结构使含氟的基团与π共轭系结合而得的化合物的膜。由此,能够防止存在于上述功能性薄膜的周围的构件的分子扩散到上述功能性薄膜中。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性降低,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的设备。
图2表示如上所述的一种实施方式的有机EL元件的制造方法。在图2中,基板1包括开关元件、平坦化膜(未图示)。
首先,如图2(a)所示,在基板1上设置第一电极4。然后,如图2(b)所示,在基板1上涂布本发明的化合物(A),使其干燥后,设置第一膜121。然后,如图2(c)所示,设置涂布化合物(B)且使其干燥而得的第二膜122。然后,如图2(d)所示,在基板1上隔着用于选择性地照射光的光掩模100照射365nm的UV光。光掩模100的、与希望显示疏液性的区域所对应的部分开口,对该区域进行光照射,将经光照射的部分处理为疏液性。未进行光照射的区域为亲液性的。这样,如图2(e)所示,可在亲液性区域12b的周边设置疏液性区域12a。如图2(f)所示,在亲液性区域12b上涂布含有功能性材料的油墨。利用喷墨法、分配法、喷嘴涂布、旋涂法、凹版印刷、凸版印刷等使含有功能性材料的油墨在通过本发明的处理所规定的疏液性区域的内侧的区域成膜。
由此,油墨未蔓延到亲液性区域12b的外侧的疏液性区域,而能够较容易地、精度良好地形成作为功能性薄膜的发光层7。如图2(g)所示,在发光层7上以横跨发光层7的方式形成电子输送层8、第二电极10。这样,能够制造实施方式的有机EL元件。
利用涂布法形成的功能性薄膜中至少可包含发光层、空穴注入层、中间层、电子输送层等。它们层叠在像素电极上。
构成发光层的有机发光材料的例子含有聚对苯乙炔及其衍生物、聚乙炔及其衍生物、聚亚苯基及其衍生物、聚对苯乙烯及其衍生物、聚3-己基噻吩及其衍生物、聚芴及其衍生物、树枝状聚合物等。另外,并不限于高分子材料,还可以为溶解性和成膜性良好的低分子发光材料、低聚物。
空穴注入层是设置在阳极侧的电荷注入层,且具有提高来自像素电极的空穴的注入效率的功能。作为用作空穴注入层的无机氧化物的例子,优选使用过渡金属氧化物。作为例子,有氧化钼、氧化钨、氧化钒、氧化镍、氧化钛等。有机材料的例子包括PEDOT:PSS、聚3,4-乙烯二氧噻吩及其衍生物等。进而,为了提高注入性,若使用最低空轨道能级(LUMO水平)的值大的F4-TCNQ或其衍生物,则可进一步提高注入性。(非专利文献Applied physical letter,vol94,p.359,2003年)
在发光层或电子注入层上形成阴极。作为底部发光型的有机EL显示器的阴极,只要为使光反射的阴极,就没有特别限定,例如包括铝、银等的金属层。作为顶部发光型的有机EL显示器的阴极,只要为易于透射可见光的材质即可,例如可使用ITO膜、IZO膜等。另外,可以反转阳极与阴极,并且,在基板上形成阴极作为像素电极的情况下,在底部发光型中可使用光反射性的金属层,在顶部发光型中可使用光透射性的ITO膜、IZO膜。
进而,有机EL元件可以具有配置在阴极上或阳极上的密封膜。密封膜可抑制有机EL元件的功能性薄膜等暴露在水分中或者暴露在空气中。
另外,通过涂布形成的功能性薄膜可以为中间层(隔层)与发光层的二层构成。在这种情况下,中间层设置在第一电极上与发光层之间。中间层具有阻挡从发光层向空穴注入层输送电子的作用,还具有高效地向发光层搬运空穴的作用等。中间层的材质的例子包括三苯胺及其衍生物、聚苯胺及其衍生物等。
电子注入层是设置在阴极侧的电荷注入层,是将从阴极注入的电子向发光层注入·输送的层。电子注入层的材质的例子包括喹啉铝、酞菁等有机物,锂、钙、钡等碱金属,碱土金属以及氧化钡等它们的氧化物,氟化锂、氟化钠等卤化物,除此以外,还包括氧化钛、氧化镁等氧化物以及它们的组合。
进而,本发明的有机EL显示器的各有机EL元件具有规定电极或功能性薄膜的区域的疏液性膜。该疏液性膜由通过环烷结构或环烯结构使本发明的化合物(A)与化合物(B)进行结合而得的化合物形成,该化合物存在的区域为疏液性区域12a,另一方面,在基板上仅残留化合物(A)的区域为具有亲液性的亲液性区域12b。其中,亲液性区域12b成为设置有功能性薄膜的像素。
在基板上仅残存化合物(A)的亲液性区域可以为像素状或线状。在形成像素状的情况下,每一个有机EL元件都可规定其功能性薄膜的区域。在形成线状的情况下,可规定配置成矩阵状的有机EL元件中的、配置成一列的多个有机EL元件的功能性薄膜的区域。因而,邻接的有机EL元件的功能性薄膜相互连结。
在为像素状的情况下,利用喷墨法等在由化合物(A)规定的亲液性区域滴加功能性薄膜的原料油墨,并加以涂布。在为线状的情况下,能够在由化合物规定的亲液性区域连续地涂布功能性薄膜的原料油墨,因此,易于进行涂布。进而,还具有提高功能性薄膜的膜厚均匀性这样的特长。
以往,已知将油墨配置在像素区域中的、用来储存液体的间隔壁(例如参照日本特开2002-334782号公报)使用的是通过光刻法和显影使感光性树脂材料形成图案的间隔壁,但是,感光性树脂材料的间隔壁中残存水分、杂质,对功能性薄膜的发光效率、驱动寿命等带来不良影响。通过应用本发明来形成未使用间隔壁的构成,从而能够排出因残存的水分、杂质所产生的不良影响,能够发挥本来的材料所具有的最大的性能。
构成本发明的有机EL显示器的有机EL元件的另外一例如图3所示。图3(a)是表示作为本发明的另外的方式的有机EL元件的剖面的剖面图。图3(b)是如图3(a)所示的有机EL元件的俯视图。图3(a)是图3(b)的A-A’的剖面图。
图3的方式所示的有机EL元件与图1所示的方式的有机EL元件的不同点在于在第一电极4上具有电荷注入层5。电荷注入层在第一电极4为阳极的情况下为空穴注入层。电荷注入层具有向发光层中注入电荷的作用,能够提高发光效。在为空穴注入层的情况下,较优选可由无机氧化物构成电荷注入层5。
进而,在空穴注入层5上设置了用于限制像素的限制层9。限制层9是规定功能性薄膜的有效区域13即像素区域的层,可利用硅氧化膜等无机绝缘层、感光性树脂材料等有机绝缘层等构成。利用本发明的构成,在涂布功能性薄膜时存在亲液性区域的周缘部膜厚不均匀的情况,但是,通过利用限制层9规定像素的区域,从而可不使用周缘部的膜厚不均匀的区域作为像素区域,能够得到均匀的发光。限制层9利用光刻法和蚀刻法、或者感光性树脂材料形成图案。
在形成第一电极4、电荷注入层5后,形成在像素区域开口的限制层9。
然后,疏液性区域12a利用包含化合物(A)的第一膜和包含化合物(B)的第二膜进行结合而得的化合物形成,在亲液性区域12b形成了包含化合物(A)的第一膜。疏液性区域12a的一部分与限制层9的一部分重叠。在亲液性区域12b上层叠有中间层6、发光层7。它们优选利用涂布法形成。进而,层叠阴极10与密封膜11。电子输送层8、阴极10、密封膜11可以超过由限制层9规定的区域而与邻接的有机EL元件相连。
另外,可以在阴极或阴极上的与大气相接的一侧形成密封膜。密封膜可由树脂、硅氮化物、硅氧化物等形成。
为了规定疏液性区域和亲液性区域,首先,形成包含化合物(A)的第一膜,在其上形成包含导入有疏液性基团的化合物(B)的第二膜。接着,通过对规定的部分照射紫外光,从而可使第一膜与第二膜进行光反应,得到疏液性的膜。然后,通过用氟系有机溶剂进行清洗,可除去未反应的第二膜。第一膜和第二膜的形成包括(a)材料的涂布和(b)用于使溶剂干燥的烘烤这两个步骤。作为材料的涂布方法,例如有浸渍法、旋涂法和狭缝涂布法等。紫外光照射的条件只要为能够使光反应充分地进行的程度的照射即可。
利用以上的步骤形成显示亲液性与疏液性的化合物的膜。如前所述,亲液性区域可以为线状或像素状,优选为像素状。为了选择性地对包含化合物(A)的第一膜、包含化合物(B)的第二膜的一部分照射光,只要隔着掩模照射光即可。
这样,在设置了亲液性区域和疏液性区域后,利用涂布法在亲液性区域形成功能性薄膜。如前所述,优选利用喷墨法、分配法、喷嘴涂布法、旋涂法、凹版印刷法、凸版印刷法等涂布含有功能性材料的油墨并使其干燥,从而形成层。形成功能性薄膜后,可层叠阴极,进一步形成密封膜,从而制作有机EL元件。
然后,基于具体的实施例进一步详细地进行说明。
实施例1
接下来,对实施例进行说明。首先,按照以下的顺序对玻璃基板进行清洗。即,进行利用丙酮的30分钟的超声波清洗,然后,进行15分钟的UV臭氧清洗。
然后,以4mM的浓度将在(合成例1)中得到的化合物1溶解在脱水二氯乙烷和脱水甲苯的等量混合溶剂中。将结束了清洗的玻璃基板浸渍在该化合物1的溶液中20分钟。
然后,取出玻璃基板,利用热板在大气中、在110℃、20分钟的条件下进行干燥。干燥后,在玻璃基板上流过氯仿,除去过剩的化合物1,形成含有化合物1的膜。
然后,以1mM的浓度将在(合成例2)中得到的化合物2溶解在氯仿中。
将涂布有上述化合物1的基板浸渍在该化合物2的溶液中20分钟。然后,取出,在大气中进行自然干燥,在含有化合物1的膜上形成含有化合物2的膜。
然后,对含有化合物2的膜照射紫外线。紫外线照射是使用高压汞灯以51mW/cm2的强度照射20分钟的波长365nm的光。照射后,使三氟甲苯流过基板整体,除去未反应的化合物2。
在光照射部中,使化合物1与化合物2进行光二聚反应,生成下述化合物。下述化合物含有具有疏液性的基团,因此,该反应区域成为疏液性区域。
对于通过上述方式得到的基板,使用接触角测定器(dataphysics公司制OCA-30),对这样制得的基板测定相对于苯甲醚的接触角,结果为25度。
实施例2
首先,按照以下的顺序对玻璃基板进行清洗。即,进行利用丙酮的30分钟的超声波清洗,然后,进行15分钟的UV臭氧清洗。
然后,以4mM的浓度使在(合成例1)中得到的化合物1溶解在脱水二氯乙烷和脱水甲苯的等量混合溶剂中。将结束了清洗的玻璃基板浸渍在该化合物1的溶液中20分钟。
然后,取出玻璃基板,利用热板,在大气中、在110℃、20分钟的条件下进行干燥。干燥后,使氯仿流过玻璃基板,除去过剩的化合物1,形成含有化合物1的膜。
然后,以1mM的浓度使在(合成例2)中得到的化合物2溶解在氯仿中。
将涂布有化合物1的基板浸渍在该化合物2的溶液中20分钟。然后取出,在大气中使其自然干燥,在含有化合物1的膜上形成含有化合物2的膜。
然后,使三氟甲苯流过基板整体,除去未反应的化合物2。在未进行光照射的情况下,除去含有化合物2的膜,在该部分的表面存在含有化合物1的膜,因此,成为亲液性区域。
使用接触角测定器(dataphysics公司制OCA-30),对这样而得的基板测定相对于苯甲醚的接触角,结果为5度。
实施例3
在玻璃基板上利用溅射法将作为第一电极的像素电极(190μm×60μm、厚:50nm)配置为矩阵状。第一电极为阳极,材质为AgPdCu合金。
然后,利用溅射法在阳极上形成厚40nm的空穴注入层。使空穴注入层的材质为反应性的、利用溅射法形成的氧化钨(WOx)。
然后,利用与实施例1相同的方法,在空穴注入层上形成化合物1,然后,在空穴注入层上以包围亲液性区域、阳极的方式形成具有使化合物1与化合物2进行结合而得的化合物的疏液性区域。在线状的亲液性区域(空穴注入层的表面)涂布TFB(含有三苯胺0.8wt%的溶液(溶剂:苯甲醚)),使其干燥,形成中间层(厚:20nm)。然后,涂布含有聚芴1.3wt%的溶液(溶剂:环己基苯),使其干燥,形成发光层(厚:85nm)。涂布的方法使用喷墨法。
然后,使钡进行真空蒸镀,形成电子注入层(厚:5nm)。
在电子注入层上利用对向靶溅射法形成阴极(材质:ITO、厚:100nm)。最后,形成密封膜。密封膜的材质为氧化硅,其形成方法为利用CVD(Chemical Vapor Deposition)法形成厚1μm的膜,从而形成有机EL设备。
另外,同时制作未形成本发明的化合物的有机EL设备作为对照。
测定对照设备的发光特性,结果驱动电压为7.5V、发光效率为14.7cd/A。另一方面,利用本发明的制造方法形成的有机EL设备也基本获得了相同的特性。
实施方式2
薄膜晶体管
本发明还提供如下所示的薄膜晶体管。
首先,对底栅极结构的薄膜晶体管的例子进行说明。
图4(a)是表示作为本发明的一种方式的底栅极结构的薄膜晶体管的剖面的剖面图。图4(b)是图1(a)中表示的薄膜晶体管的俯视图。图4(a)是图41(b)的A-A’的剖面图。
在图4中,在基板20上设置有配置于基板20上的栅电极21、覆盖栅电极21的栅极绝缘膜22、配置于栅极绝缘膜22上的源电极23和漏电极24。存在以覆盖通道区域和覆盖源电极23和漏电极24的一部分的方式设置化合物(A)的亲液性区域27b,在亲液性区域27b上设置半导体层25作为功能性薄膜。在通道区域以外和源电极·漏电极的一部分以外,设置了化合物(A)与化合物(B)进行结合而形成了疏液性的膜的疏液性区域27a。具有外罩层28以覆盖疏液性的膜和半导体层25。
在此,在利用印刷法涂布作为功能性薄膜的半导体层25时,疏液性区域27a可防止半导体层25流到微细的通道区域以外,而仅使半导体层25保持在所需的区域,发挥形成图案的作用。这样,能够构成半导体层25仅配置于所需的区域的薄膜晶体管。
应予说明,虽然未图示,但是作为底栅极结构的其他的薄膜晶体管的例子,有如下的薄膜晶体管。具有基板;配置于基板的栅电极;覆盖栅电极的栅极绝缘膜;在栅极绝缘膜上规定通道区域为亲液性的、设置有化合物(A)的亲液性区域;规定通道区域以外为疏液性的、化合物(A)与化合物(B)进行结合而形成了疏液性的膜的疏液性区域。而且,具有设置于亲液性区域的半导体层;隔着通道部分设置在半导体层和栅极绝缘膜上的源电极和漏电极;覆盖它们的外罩层。
如上所述,若利用本发明的一种方式,则在底栅极结构的薄膜晶体管中,在上述功能性薄膜的形成区域的周围,形成含有通过环烯结构或环烷结构使含氟的基团与上述π共轭系进行结合而得的化合物的膜。由此,能够防止存在于上述功能性薄膜的周围的构件的分子扩散到上述功能性薄膜中。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性降低,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的设备。
然后,对顶栅极结构的薄膜晶体管的例子进行说明。
图5是表示作为本发明的一种方式的顶栅极结构的薄膜晶体管的剖面的图。
在图5中,能够构成具有基板20;配置于基板20上的源电极23和漏电极24;将源电极23和漏电极24之间通道区域规定为亲液性区域27b而将除此以外的区域27a规定为疏液性的膜;设置于亲液性区域的半导体层25;隔着栅极绝缘膜22设置于半导体层25上的栅电极21。
另外,优选在源电极23与半导体层25之间或漏电极24与半导体层25之间设置包含无机氧化物的缓冲层(未图示)。缓冲层是由过渡金属氧化物等无机物形成的层,且一起使源电极23和漏电极24形成图案。利用缓冲层,可易于注入来自源电极23或漏电极24的电荷,可实现良好的晶体管特性。
如上所述,若利用本发明的一种方式,则在顶栅极结构的薄膜晶体管中,在上述功能性薄膜的形成区域的周围形成了含有通过环烯结构或环烷结构使含氟的基团与上述π共轭系进行结合而得的化合物的膜。由此,能够防止存在于上述功能性薄膜的周围的构件的分子扩散到上述功能性薄膜中。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性降低,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的设备。
就上述的薄膜晶体管而言,在底栅极结构的薄膜晶体管或顶栅极结构的薄膜晶体管中任一种薄膜晶体管中,可通过使用与在上述有机EL元件的制造方法中所说明的方法(参照图2)相同的制造方法来规定疏液性区域与亲液性区域,将溶解了半导体材料的油墨涂布在亲液性区域,并使其干燥,从而制造在所需的区域形成了通道的薄膜晶体管。作为在使半导体材料溶解在油墨中,进行涂布、干燥而得到半导体层的情况下的功能性材料,可使用有机半导体材料、用于利用In、Ga、Zn等形成无机氧化物半导体的半导体材料。在薄膜晶体管中形成半导体层的方法可使用喷墨法等印刷工艺,旋涂法、狭缝涂布等涂布方法。在有机EL显示器的发光层涂布中有时需要分别涂敷RGB三色,而在薄膜晶体管中不需要分别涂敷,因此,可适用生产率更高的狭缝涂布法等方法。
实施例4
在玻璃基板上使钼形成厚150nm的膜作为栅电极,利用光刻法和蚀刻法的工序形成图案。然后,使氮化硅膜形成厚50nm的膜作为栅极绝缘膜。然后,在栅极绝缘膜上使铝形成厚150nm的膜,接着,使氧化钼形成厚20nm的膜,一起利用光刻法和蚀刻法形成图案,形成由铝层形成的源电极和漏电极以及由氧化钼形成的缓冲层。接着,利用与实施例1相同的方法,在源电极与漏电极之间的区域形成亲液性区域,将亲液性区域以外的部分设为疏液性区域。利用喷墨法在亲液性区域涂布有机半导体材料的油墨,使其干燥。然后,能够使由有机材料形成的外罩层成膜,而制得薄膜晶体管。
实施方式3
光电转换元件
对设置有能够涂布的材料作为光电转换元件的功能性薄膜的实施方式进行说明。
图6是表示作为本发明的一种方式的光电转换元件的剖面的剖面图。应予说明,只要功能性薄膜的材料是能够进行涂布的材料,就没有特别限定,优选为体相异质外延结型的光电转换层。功能性薄膜的材料可通过混合有机半导体和富勒烯衍生物、碳纳米管衍生物的混合物,或者混合p型与n型的有机半导体材料、无机半导体的纳米粒子而得到。
在图6中,在本方式的光电转换元件中,在基板31上形成阳极32。
在阳极32上形成规定疏液性区域34a与亲液性区域34b的化合物的膜34。在化合物的膜34的亲液性区域34b形成阳极侧的电荷输送层33,在电荷输送层33上形成有机光电转换层35作为功能性薄膜。在有机光电转换层35上形成用于改善金属电极36a与阴极侧的电子的导出效率的层36b。
在此,在利用印刷法涂布作为功能性薄膜的有机光电转换层35时,疏液性区域34a可防止有机光电转换层35流动到进行光电转换的区域以外,从而发挥使有机光电转换层35仅配置于所需的区域并形成图案的作用。这样,能够构成使有机光电转换层35仅配置于所需的区域的光电转换元件。
利用该构成,若利用本发明的一种方式,则在光电转换元件中,在上述功能性薄膜的形成区域的周围形成了含有通过环烯结构或环烷结构使含氟的基团与上述π共轭系进行结合而得的化合物的膜。由此,能够防止存在于上述功能性薄膜的周围的构件的分子扩散到上述功能性薄膜中。结果,能够防止上述功能性薄膜的特性劣化、寿命特性降低,能够构成充分地发挥了上述功能性薄膜的功能的设备。
为了使有机光电转换层等形成图案,一般而言,使用光刻法使感光性树脂等材料形成被称为间隔壁的隔壁。但是,在使用了间隔壁的情况下,由于排气、残渣等问题导致特性降低,但是,认为在使用了本发明的化合物的情况下,这些问题消失,可获得高效率的特性。
作为基板31,通常使用玻璃,为了发挥有机材料的柔软性,还可使用塑料膜等柔软的材料。另外,还可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、非晶质聚烯烃、氟系树脂等各种高分子材料,硅晶、镓砷、氮化镓等化合物半导体基板等。
作为阳极32,可使用ITO、ATO(掺杂有Sb的SnO2)、AZO(掺杂有Al的ZnO)等,另外,作为阴极36,可使用Al、Ag、Au等金属材料。此时,因为阳极32的材料具有透光性,所以来自基板31的光能够射入有机光电转换层35,但是在使来自阴极36的光射入的情况下,需要设定膜厚以实现透光性等的操作。
阴极36由铝等的金属电极36a和用于改善阴极侧的电子的导入效率的层36b的二层结构形成,所述层36b例如为LiF等的无机电介质薄膜、金属氟化物、氧化物。应予说明,这种层36b在本发明中不是必须的,根据需要进行使用即可。
作为阳极侧的电荷输送层33,可使用PEDOT:PSS层。应予说明,作为该电荷输送层,可通过使用MoOx、WOx等过渡金属氧化物等无机物代替PEDOT,从而进一步提高寿命。
有机光电转换层35包括给电子性有机材料和受电子性材料。
作为给电子性有机材料,可使用具有甲氧基乙基己氧基-聚对苯乙炔(MEH-PPV)等亚苯基乙炔、芴、咔唑、吲哚、芘、吡咯、甲基吡啶、噻吩、乙炔、二乙炔等的衍生物作为重复单元的聚合物,以及与其他单体的共聚物、其衍生物,以及总称为树枝状聚合物的一组高分子材料。
应予说明,并不限定为高分子,例如还可使用卟吩、四苯基卟吩铜、酞菁、铜酞菁、钛酞菁氧化物等卟啉化合物,1,1-双{4-(二对甲苯基氨基)苯基}环己烷、4,4’,4”-三甲基三苯基胺、N,N,N’,N’-四(对甲苯基)-对苯二胺、1-(N,N-二对甲苯基氨基)萘、4,4’-双(二甲基氨基)-2-2’-二甲基三苯基甲烷、N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基联苯、N,N’-二苯基-N、N’-二间甲苯基-4、4’-二氨基联苯、N-苯基咔唑等芳香族叔胺,4-二对甲苯基氨基茋、4-(二对甲苯基氨基)-4’-〔4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基〕茋等茋化合物,三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑酮衍生物、苯二胺电介质、退火胺(anneal amine)衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、硅氮烷衍生物、聚硅烷系苯胺系共聚合物、高分子低聚物、苯乙烯胺化合物、芳香族二亚甲基系化合物、聚3-甲基噻吩等。
另外,作为受电子性材料,可使用以C60,C70为代表的富勒烯类、碳纳米管、以及它们的衍生物,1,3-双(4-叔丁基苯基-1,3,4-噁二唑基)苯撑(0XD-7)等噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、二苯基苯醌衍生物等。
应予说明,作为有机光电转换层35,并不限定为上述材料,例如,可以实施使膜中含有接受电子的作为受体的材料、电子的供体即作为给予体的材料的、所谓的掺杂处理;所述接受电子的作为受体的材料是如丙烯酸,乙酰胺,具有二甲基氨基、氰基、羧基、硝基等官能团的材料,二苯甲酮衍生物,四氰基乙烯和四氰基苯醌二甲烷以及它们的衍生物等的材料;所述电子的供体即作为给予体的材料是例如如具有氨基、三苯基、烷基、羟基、烷氧基、苯基等官能团的材料,苯二胺等取代胺类、蒽、苯并蒽、取代苯并蒽类、芘、取代芘、咔唑及其衍生物、四硫富瓦烯及其衍生物等的材料。
应予说明,掺杂是指向由受电子性材料形成的有机半导体膜中导入受电子性分子(受体)或给电子性分子(给予体)作为掺杂剂。因而,实施了掺杂的有机半导体膜是含有上述的缩合多环芳香族化合物和掺杂剂的膜。作为用于本发明的掺杂剂,可使用受体、给予体中的任一种掺杂剂。作为这种受体,可举出Cl2、Br2、I2、ICl、ICl3、IBr、IF等卤素,PF5、AsF5、SbF5、BF3、BCl3、BBr3、SO3等路易斯,HF、HCl、HNO3、H2SO4、HClO4、FSO3H、ClSO3H、CF3SO3H等质子酸,乙酸、甲酸、氨基酸等有机酸,FeCl3、FeOCl、TiCl4、ZrCl4、HfCl4、NbF5、NbCl5、TaCl5、MoCl5、WF5、WCl6、UF6、LnCl3(Ln=La、Ce、Nd、Pr等镧系元素和Y)等过渡金属化合物、Cl-、Br-、I-、ClO4-、PF6-、AsF5-、SbF6-、BF4-、磺酸阴离子等电解质阴离子等。另外,作为给予体,可举出Li、Na、K、Rb、Cs等碱金属,Ca、Sr、Ba等碱土类金属,Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb等稀土类金属,铵离子、R4P+、R4As+、R3S+、乙酰胆碱等。
作为这些掺杂剂的导入方法,可使用预先使有机半导体膜成膜,然后导入掺杂剂的方法;在有机半导体膜的成膜时导入掺杂剂的方法中的任一种。作为前者的方法中的掺杂方法,可举出使用气体状态的掺杂剂的气相掺杂、使溶液或液体的掺杂剂与该薄膜接触而进行掺杂的液相掺杂、使固体状态的掺杂剂与该薄膜接触而使掺杂剂进行扩散掺杂的固相掺杂等方法。另外,在进行液相掺杂中,可通过实施电解而调整掺杂效率,调整掺杂剂浓度。在后者的方法中,可以同时涂布、干燥有机半导体化合物与掺杂剂的混合溶液或分散液。例如,在使用真空蒸镀法的情况下,可通过同时对有机半导体化合物和掺杂剂进行共蒸镀,而导入掺杂剂。另外,在利用溅射法使薄膜成膜的情况下,还能够过使用有机半导体化合物和掺杂剂的二元靶材来进行溅射,从而在薄膜中导入掺杂剂。
作为这些有机半导体膜的成膜方法,可举出真空蒸镀法、分子线外延生长法、离子束法、低能量离子束法、离子镀法、CVD法、溅射法、等离子体聚合法、电解聚合法、化学聚合法、喷雾涂布法、旋涂法、刮刀涂布法、浸涂法、浇涂法、辊涂法、棒涂法、染料涂布法和LB法等,可根据材料加以使用。其中,从生产率的方面出发,优选可使用有机半导体的溶液而简单且精密地形成薄膜的旋涂法、刮刀涂布法、浸涂法、辊涂法、棒涂法、染料涂布法等。作为由这些有机半导体形成的薄膜的膜厚,没有特别限定,但是得到的光电转换元件的特性深受有机半导体膜的膜厚影响的情况较多,因此,其膜厚根据有机半导体的种类而不同,通常为1μm以下,特别优选为10~300nm。
一般而言,使用金属等的导电性的薄膜作为阴极,例如可使用金、铜、铝、铂、铬、钯、铟、镍、镁、银、镓等金属以及它们的合金,锡·铟氧化物、聚硅、无定形硅、锡氧化物、酸化铟、氧化钛等氧化物半导体,镓砷、氮化镓等化合物半导体等。
实施例5
接下来,对实施例进行说明。首先,通过溅射法在玻璃基板31上形成膜厚150nm的ITO膜32,通过旋涂法在该ITO膜的上部涂布抗蚀材料(东京应化制、OFPR-800),形成厚5μm的抗蚀膜。而且,进行了掩模、光照射、显影,从而使抗蚀剂形成为阳极32的形状。
然后,将该玻璃基板31浸渍在60℃、18N的盐酸水溶液中,对未形成抗蚀膜的部分的ITO膜32进行蚀刻,然后进行水洗,最后,除去抗蚀膜,形成规定图案形状的由ITO膜形成的阳极32。
然后,依次对该玻璃基板31进行利用洗剂(FURUCHI化学公司制、Semico Clean)的5分钟的超声波清洗、利用纯水的10分钟的超声波清洗、利用相对于氨水1(体积比)混合双氧水1与水5而得的溶液的5分钟的超声波清洗、利用70℃的纯水的5分钟的超声波清洗这样的清洗处理,然后利用氮鼓风除去附着于玻璃基板31的水分,进而,在250℃下进行加热、干燥。
然后,在形成有ITO膜32的玻璃基板31上形成规定亲液性、疏液性的区域的化合物。形成第一膜,在其上形成第二膜。通过对该层叠膜的规定的部分照射紫外光,从而使作为第一膜的在(合成例1)中得到的化合物1与作为第二膜的在(合成例2)中得到的化合物2进行光反应,得到化合物。然后,通过利用氟系有机溶剂进行清洗,从而除去未反应的第二膜。第一膜和第二膜的形成包括材料的涂布和用于使溶剂干燥的烘烤。材料的涂布例如可为浸渍法、旋涂法等。紫外光照射的条件为充分地进行光反应的程度的照射即可。例如,照射1小时波长:365nm的、照度10mW/cm2的紫外光。由上所述,在ITO膜32上形成疏液性的化合物34a与亲液性的化合物34b,在ITO膜32上规定亲液性的区域。
接着,在规定了亲液性的区域形成PEDOT:PSS。通过将该区域在200℃的清洁烤箱中加热10分钟,从而形成厚60nm的电荷输送层33。形成的方法例如通过喷墨法而选择性地进行涂布形成。
而且,在利用喷墨法等形成了以作为给电子性有机材料发挥功能的MEH-PPV与作为受电子性材料发挥功能的[5、6]-苯基C61丁酸甲酯([5、6]-PCBM)的重量比1∶4所形成的氯苯溶液后,在100℃的清洁烤箱中进行30分钟的加热处理,形成约100nm的有机光电转换层35。
应予说明,MEH-PPV为P型有机半导体,[5、6]-PCBM为n型有机半导体,由光吸收而产生的激子的电子在导带中扩散而被供给至[5、6]-PCBM,另外,空穴在价带中扩散而被供给至MEH-PPV,并且在[5、6]-PCBM和MEH-PPV中进行传导而传导至阴极36和阳极32。
该[5、6]-PCBM为经修饰的富勒烯类,电子迁移率非常大,且可利用其与作为给电子材料的MEH-PPV的混合物,因此,能够高效地进行电子-空穴对的分离输送,具有光电效率变高且能够进行低成本的制作这样的优点。
最后,在减压至0.27mPa(=2×10-6Torr)以下的真空度的电阻加热蒸镀装置内,在该有机光电转换层35的上部使LiF36b形成约1nm厚的膜,接着,使Al36a形成约10nm的膜,从而形成阴极36。
然后,通过在阴极36上面形成未图示的钝化膜而得到有机光电转换元件。
应予说明,虽省略了详细的说明,但利用使用了本发明的化合物的制造方法能够在基板上形成亲液性与疏液性的对照,并且,通过涂布形成R,G,B的油墨、金属膏等材料而还可用于滤色器、金属配线的制造方法等。
符号说明
1.基板
2.开关元件
3.平坦化膜
4.第一电极(像素电极)
5.电荷注入层
6.中间层
7.发光层
8.电子输送层
9.限制层
10.第二电极(共通电极)
11.密封膜
Claims (29)
1.一种设备,其是有机EL显示器或太阳能电池,其特征在于,具有
基板(1)、
形成于所述基板(1)上的第一电极(4)、
形成于所述第一电极(4)的上方的功能性薄膜(7)、和
设置在所述功能性薄膜(7)的上方的第二电极(10),
并且在形成所述功能性薄膜(7)之前的表面上的形成所述功能性薄膜(7)的区域的周围,还具有膜(12a),所述膜(12a)含有含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的化合物。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,
所述功能性薄膜(7)位于与所述第一电极(4)对应的区域的一部分之上,
所述含有化合物的膜(12a)位于与所述第一电极(4)对应的区域的一部分的周围。
3.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,
所述第一电极(4)位于所述基板(1)的第一区域之上;
所述功能性薄膜(7)位于第二区域之上,所述第二区域覆盖所述第一电极(4)的至少一部分且在至少一部分包含所述基板(1)的所述第一区域;
所述含有化合物的膜(12a)位于所述基板(1)的所述第二区域的周围。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的设备,其特征在于,
在所述功能性薄膜(7)与第一电极(4)之间含有具有π共轭系的有机硅化合物。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的设备,其特征在于,
在所述第一电极(4)与所述功能性薄膜(7)之间具有包含无机氧化物的电荷注入层(5),
在所述电荷注入层(5)与所述功能性薄膜(7)之间含有具有π共轭系的有机硅化合物。
6.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,
具有以覆盖所述第一电极(4)的周围的至少一部分的方式位于所述基板(1)上且限制所述功能性薄膜(7)的有效区域的限制层(9),
所述含有化合物的膜(12a)位于所述限制层(9)的表面上的、存在所述功能性薄膜(7)的区域的周边区域。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,
在所述第一电极(4)与所述功能性薄膜(7)之间具有包含无机氧化物的电荷注入层(5),
在所述电荷注入层(5)与所述功能性薄膜(7)之间含有具有π共轭系的有机硅化合物。
8.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,
所述功能性薄膜(7)含有电流注入型发光材料。
9.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,
所述功能性薄膜(7)含有光电转换材料。
10.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,
所述化合物是通过对第一膜(121)和第二膜(122)进行光照射而使下述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合而形成的化合物,所述第一膜(121)是将含有作为具有π共轭系的有机硅化合物的化合物(A)的溶液涂布在所述基板(1)上而形成的,所述第二膜(122)是将含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液涂布在第一膜(121)上而形成的。
11.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,
含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的所述化合物是通过下述通式(1)表示的化合物与下述通式(4)表示的化合物的光二聚反应而得的化合物;
C-D
通式(1)
其中,C为下述通式(2-1)或下述通式(2-2)表示的基团,D表示下述通式(3)表示的基团;
通式(2-1)中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键,其中,Ra的至少一个为与D的结合键,n1表示0以上的整数;
通式(2-2)中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键,X1和Y1相同或不同,表示-C(Ra)2-、-N(Ra)-、-O-、-S-、-Si(Ra)2-、-B(Ra)-或-C(Ra)=C(Ra)-,其中,Ra的至少一个为与D的结合键,p1和m1相同或不同,表示0以上的整数;
通式(3)中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ar1表示(1+y1)价芳香族烃基或(1+y1)价杂环基,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Ra1表示氢原子、卤素原子、羟基、烷氧基或烷基,Rc表示氢原子或取代基,在Rc为多个的情况下它们相同或不同,t1表示0或1,x1表示0或1,y1表示1以上的整数,多个Ra1相同或不同,在Ak为多个的情况下它们相同或不同;
E-F
通式(4)
其中,E为下述通式(5-1)或下述通式(5-2)或下述通式(5-3)表示的基团,F表示下述通式(6-1)或下述通式(6-2)表示的基团;
通式(5-1)中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Rc表示氢原子或取代基,在Rc为多个的情况下它们相同或不同,Ar2表示(1+y2)价的芳香族烃基或(1+y2)价的杂环基团,Rb1表示含有氟原子的1价有机基团,t2表示0或1,x2表示0或1,y2表示1以上的整数,在Rb1为多个的情况下它们相同或不同;
通式(5-2)中,Ar2、Rb1、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的含义,
通式(5-3)中,Ar2、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的含义,K表示-O-、-S-、-NH-或-NR-,R表示烷基或芳基,k表示0或1,r表示0~3的整数,s表示0~15的整数,在k为多个的情况下它们相同或不同,在r为多个的情况下它们相同或不同,在s为多个的情况下它们相同或不同;
通式(6-1)中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键,其中,Rb的至少一个为与E的结合键,n2表示0以上的整数;
通式(6-2)中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键,X2和Y2相同或不同,表示-C(Rb)2-、-N(Rb)-、-O-、-S-、-Si(Rb)2-、-B(Rb)-或-C(Rb)=C(Rb)-,其中,Rb的至少1个为与E的结合键,p2和m2相同或不同,表示0以上的整数。
12.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,所述通式(2-1)中,任意相邻的2个Ra相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
13.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,所述通式(2-2)中,任意相邻的2个Ra相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
14.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,所述通式(6-1)中,任意相邻的2个Rb相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
15.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,所述通式(6-2)中,任意相邻的2个Rb相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
16.一种薄膜晶体管,其特征在于,具有
基板(20)、
形成于所述基板(20)上的栅电极(21)、
形成于所述栅电极(21)上的绝缘膜(22)、
形成于所述绝缘膜(22)上的源电极(23)、
形成于与形成有所述源电极(23)的区域不同的所述绝缘膜(22)上的区域的漏电极(24)、以及
覆盖所述绝缘膜(22)上的所述源电极(23)与所述漏电极(24)之间的区域并且覆盖所述源电极(23)和所述漏电极(24)的端部而形成的功能性薄膜(25);
在所述源电极(23)和所述漏电极(24)上的所述功能性薄膜(25)的形成区域的周围还具有膜(27a),所述膜(27a)含有含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的化合物。
17.根据权利要求16所述的薄膜晶体管,其特征在于,
在所述源电极(23)与所述功能性薄膜(25)之间或者在所述漏电极(24)与所述功能性薄膜(25)之间含有缓冲层。
18.一种薄膜晶体管,其特征在于,具有
基板(20)、
形成于所述基板(20)上的源电极(23)、
形成于与形成有所述源电极(23)的区域不同的所述基板(20)上的区域的漏电极(24)、
覆盖所述基板(20)上的所述源电极(23)与所述漏电极(24)之间的区域并且覆盖所述源电极(23)和所述漏电极(24)的端部而形成的功能性薄膜(25)、
以覆盖所述功能性薄膜(25)的方式形成的绝缘膜(22)、以及
形成于所述绝缘膜(22)上的栅电极(21);
在所述源电极(23)和所述漏电极(24)上的所述功能性薄膜(25)的形成区域的周围还具有膜(27a),所述膜(27a)含有含氟的基团与π共轭系通过环烯结构或环烷结构结合而得的化合物。
19.根据权利要求16或18所述的薄膜晶体管,其特征在于,
所述化合物是通过对第一膜和第二膜进行光照射而使下述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合而形成的化合物,所述第一膜是将含有作为具有π共轭系的有机硅化合物的化合物(A)的溶液涂布在所述基板上而形成的,所述第二膜是将含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液涂布在第一膜上而形成的。
20.一种设备的制造方法,所述设备是有机EL显示器或太阳能电池,其特征在于,包括
第一工序,在形成有第一电极的基板的表面涂布含有作为具有π共轭系的有机硅化合物的化合物(A)的溶液,形成第一膜;
第二工序,接着,将含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液涂布,在第一膜上形成第二膜;
第三工序,对所述第一膜和第二膜进行光照射,使所述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合;
第四工序,在基底上涂布含有功能材料的溶液,形成功能性薄膜;以及
第五工序,在所述功能性薄膜上设置第二电极。
21.根据权利要求20所述的设备的制造方法,其特征在于,
进行光照射的光的波长为200nm~380nm。
22.根据权利要求20~21中任一项所述的设备的制造方法,其特征在于,
作为具有π共轭系的有机硅化合物的化合物(A)为下述通式(1)表示的化合物,含有π共轭系和氟的化合物(B)为下述通式(4)表示的化合物;
C-D
通式(1)
其中,C为下述通式(2-1)或下述通式(2-2)表示的基团,D表示下述通式(3)表示的基团;
通式(2-1)中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键,多个Ra相同或不同,其中,Ra的至少一个为与D的结合键,n1表示0以上的整数;
通式(2-2)中,Ra各自独立地表示氢原子或取代基或与D的结合键,X1和Y1相同或不同,表示-C(Ra)2-、-N(Ra)-、-O-、-S-、-Si(Ra)2-、-B(Ra)-或-C(Ra)=C(Ra)-,其中,Ra的至少一个为与D的结合键,p1和ml相同或不同,表示0以上的整数;
通式(3)中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ar1表示(1+y1)价的芳香族烃基或(1+y1)价的杂环基团,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Ra1表示氢原子、卤素原子、羟基、烷氧基或烷基,Rc表示氢原子或取代基,在Rc为多个的情况下它们相同或不同,t1表示0或1,x1表示0或1,y1表示1以上的整数;
多个Ra1相同或不同,在Ak为多个的情况下它们相同或不同;
E-F
通式(4)
其中,E为下述通式(5-1)或下述通式(5-2)或下述通式(5-3)表示的基团,F表示下述通式(6-1)或下述通式(6-2)表示的基团;
通式(5-1)中,Z表示-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-C(=O)-、-N(Rc)-、-C(=O)N(Rc)-、-N(Rc)C(=O)-、-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-Ak-C(=O)O-、-Ak-OC(=O)-、-Ak-OC(=O)O-、-Ak-C(=O)-、-Ak-N(Rc)-、-Ak-C(=O)N(Rc)-、-Ak-N(Rc)C(=O)-、-Ak-N(Rc)C(=O)N(Rc)-、-O-、-S-或-Ak-,Ak表示碳数1~12的亚烷基,Rc表示氢原子或取代基,在Rc为多个的情况下它们相同或不同,Ar2表示(1+y2)价的芳香族烃基或(1+y2)价的杂环基团,Rb1表示含有氟原子的1价有机基团,t2表示0或1,x2表示0或1,y2表示1以上的整数,在Rb1为多个的情况下它们相同或不同;
通式(5-2)中,Ar2、Rb1、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的含义;
通式(5-3)中,Ar2、Ak、t2、x2、y2表示与上述相同的含义,K表示-O-、-S-、-NH-或-NR-,R表示烷基或芳基,k表示0或1,r表示0~3的整数,s表示0~15的整数,在k为多个的情况下它们相同或不同,在r为多个的情况下它们相同或不同,在s为多个的情况下它们相同或不同;
通式(6-1)中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键,其中,Rb的至少-个为与E的结合键,n2表示0以上的整数;
通式(6-2)中,Rb各自独立地表示氢原子或取代基或与E的结合键,X2和Y2相同或不同,表示-C(Rb)2-、-N(Rb)-、-O-、-S-、-Si(Rb)2-、-B(Rb)或-C(Rb)=C(Rb)-,其中,Rb的至少1个为与E的结合键,p2和m2相同或不同,表示0以上的整数。
23.根据权利要求22所述的设备的制造方法,其特征在于,所述通式(2-1)中,任意相邻的2个Ra相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
24.根据权利要求22所述的设备的制造方法,其特征在于,所述通式(2-2)中,任意相邻的2个Ra相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
25.根据权利要求22所述的设备的制造方法,其特征在于,所述通式(6-1)中,任意相邻的2个Rb相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
26.根据权利要求22所述的设备的制造方法,其特征在于,所述通式(6-2)中,任意相邻的2个Rb相互连结而形成选自饱和烃环、不饱和烃环、芳香族烃环和杂环中的取代或未取代的环。
27.一种薄膜晶体管的制造方法,其特征在于,包括
在基板上形成栅电极,在所述栅电极上形成栅极绝缘膜的工序;
在所述栅极绝缘膜上形成漏电极和源电极的工序;
在所述栅极绝缘膜上和所述漏电极上以及所述源电极上涂布含有作为具有π共轭系的有机硅化合物的化合物(A)的溶液,形成第一膜的工序;
接着,涂布含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液,在第一膜上形成第二膜的工序;
对所述第一膜和第二膜进行光照射,使所述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合的工序;以及
在所述源电极与所述漏电极之间的区域形成功能性薄膜的工序。
28.一种薄膜晶体管的制造方法,其特征在于,
在形成有源电极和漏电极的基板上涂布含有作为具有π共轭系的有机硅化合物的化合物(A)的溶液,形成第一膜的工序;
接着,涂布含有含π共轭系和氟的化合物(B)的溶液,在第一膜上形成第二膜的工序;
对所述第一膜和第二膜进行光照射,使所述化合物(A)的π共轭系与化合物(B)的π共轭系结合的工序;
形成功能性薄膜的工序;以及
在所述功能性薄膜上形成栅极绝缘膜,接着,形成栅电极的工序。
29.根据权利要求27~28中任一项所述的薄膜晶体管的制造方法,其特征在于,
进行光照射的光的波长为200nm~380nm。
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