JP2006339576A - Organic semiconductor film, organic thin film transistor and their fabrication process - Google Patents

Organic semiconductor film, organic thin film transistor and their fabrication process Download PDF

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達夫 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic semiconductor film produced by a simple process and exhibiting good characteristics as a transistor, and to provide its fabrication process. <P>SOLUTION: An organic semiconductor film containing the precursor of a compound represented by general formula (1) having at least one desorption group (in the formula, R<SB>1</SB>-R<SB>28</SB>represent hydrogen atom or substituent) is formed, and then the desorption group is desorbed from the precursor thus transforming the compound as represented by general formula (1). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機半導体膜、有機薄膜トランジスタ及びそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to an organic semiconductor film, an organic thin film transistor, and a manufacturing method thereof.

情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、さらに情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。   With the widespread use of information terminals, there is an increasing need for flat panel displays as computer displays. In addition, with the progress of computerization, information that has been provided in paper media has been increasingly digitized. As a mobile display medium that is thin, light, and portable, electronic paper or digital paper can be used. The need for is increasing.

一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機EL(有機エレクトロルミネッセンス)、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。また、こうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子(TFT素子)を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらTFT素子を形成し、液晶、有機EL素子等が封止されている。   In general, in a flat panel display device, a display medium is formed using elements utilizing liquid crystal, organic EL (organic electroluminescence), electrophoresis, or the like. In such display media, a technique using an active drive element (TFT element) as an image drive element has become mainstream in order to ensure uniformity of screen brightness, screen rewrite speed, and the like. For example, in a normal computer display, these TFT elements are formed on a glass substrate, and liquid crystal, organic EL elements, etc. are sealed.

ここでTFT素子には主にa−Si(アモルファスシリコン)、p−Si(ポリシリコン)等の半導体を用いることができ、これらのSi半導体(必要に応じて金属膜も)を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでTFT素子が製造される。こうしたTFT素子の製造には通常、スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。   Here, semiconductors such as a-Si (amorphous silicon) and p-Si (polysilicon) can be mainly used for the TFT element, and these Si semiconductors (and metal films as necessary) are formed into a multilayer structure. The TFT element is manufactured by sequentially forming the drain and gate electrodes on the substrate. The manufacture of such a TFT element usually requires sputtering or other vacuum manufacturing processes.

しかしながら、このようなTFT素子の製造では、真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、TFT素子では、通常それぞれの層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、p型、n型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のSi半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等、設備の変更が容易ではない。   However, in the manufacture of such a TFT element, the vacuum system manufacturing process including the vacuum chamber must be repeated many times to form each layer, and the apparatus cost and running cost have become enormous. . For example, in a TFT element, it is usually necessary to repeat processes such as vacuum deposition, dope, photolithography, development, etc. many times to form each layer, and the element is formed on a substrate through tens of steps. Yes. As for the semiconductor portion that is the key to the switching operation, a plurality of types of semiconductor layers such as p-type and n-type are stacked. In such a conventional manufacturing method using a Si semiconductor, it is not easy to change the equipment, for example, a design change of a manufacturing apparatus such as a vacuum chamber is required in response to the need for a large display screen.

また、このような従来からのSi材料を用いたTFT素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるをえず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイを、こうした従来知られたTFT素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にTFT素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。   In addition, since the formation of such a conventional TFT element using a Si material includes a process at a high temperature, the substrate material is restricted to be a material that can withstand the process temperature. Therefore, in practice, glass must be used, and when the above-described thin display such as electronic paper or digital paper is configured using such a conventionally known TFT element, the display is heavy and flexible. Products that may break due to chipping or dropping impact. These characteristics resulting from the formation of TFT elements on a glass substrate are undesirable in satisfying the need for an easy-to-carry-type thin display accompanying the progress of computerization.

一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機EL素子用の電荷輸送性材料のほか、例えば、サイエンス(Science)誌289巻、599ページ(2000)等において論じられているような有機レーザー発振素子や、例えば、ネイチャー(Nature)誌403巻、521ページ(2000)等、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタ素子(有機TFT素子)への応用が期待されている。これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、さらにはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のSi系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも例えばTFT素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にTFT素子を形成し、そのTFT素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない(もしくは非常に割れにくい)ディスプレイとすることができるであろう。   On the other hand, in recent years, organic semiconductor materials have been energetically studied as organic compounds having high charge transport properties. These compounds are not only charge transport materials for organic EL devices, but also organic laser oscillation devices such as those discussed in Science magazine 289, 599 (2000), and the like, for example, Nature (Nature). ) 403 volumes, 521 pages (2000), etc., application to organic thin film transistor elements (organic TFT elements) reported in many papers is expected. If these organic semiconductor devices can be realized, there is a possibility of obtaining a semiconductor that can be made into a solution by simplifying the manufacturing process by vacuum or low-pressure deposition at a relatively low temperature and further improving the molecular structure appropriately. It is conceivable that the organic semiconductor solution is made into an ink and manufactured by a printing method including an ink jet method. Manufacturing by these low-temperature processes has been considered impossible for conventional Si-based semiconductor materials, but there is a possibility for devices using organic semiconductors, so the above-mentioned restrictions on substrate heat resistance are relaxed. For example, a TFT element may be formed on the transparent resin substrate. If a TFT element is formed on a transparent resin substrate and the display material can be driven by the TFT element, the display is lighter and more flexible than conventional ones, and will not crack even if dropped (or very difficult to break) It could be a display.

こうしたTFT素子を実現するための有機半導体材料としては、ペンタセンやテトラセンといったアセン類(例えば、特許文献1参照)、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物(例えば、特許文献2参照)や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン6量体を代表例とする芳香族オリゴマー(例えば、特許文献3参照)、ナフタレン、アントラセンに5員の芳香族複素環が対称に縮合した化合物(例えば、特許文献4参照)、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン(例えば、特許文献5参照)、さらにはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−p−フェニレンビニレンといった共役高分子(例えば、非特許文献1〜3参照)等が検討されている。   Examples of organic semiconductor materials for realizing such TFT elements include acenes such as pentacene and tetracene (see, for example, Patent Document 1), phthalocyanines including lead phthalocyanine, and low molecular compounds such as perylene and its tetracarboxylic acid derivatives (for example, Patent Document 2), aromatic oligomers typified by thiophene hexamers called α-thienyl or sexithiophene (see, for example, Patent Document 3), naphthalene, anthracene and 5-membered aromatic heterocycles are symmetrical. Condensed polymers such as condensed compounds (see, for example, Patent Document 4), mono-, oligo-, and polydithienopyridines (see, for example, Patent Document 5), and polythiophene, polythienylene vinylene, poly-p-phenylene vinylene (for example, non-patent documents) (See Patent Documents 1 to 3) To have.

特にルブレンは非特許文献4で紹介されているように、単結晶では非常に高いキャリア移動度を示す。   In particular, as introduced in Non-Patent Document 4, rubrene exhibits a very high carrier mobility in a single crystal.

しかし、ルブレンの単結晶を利用したり、蒸着によって形成されるルブレンの薄膜を有機薄膜トランジスタに利用することは、溶液プロセスによる成膜に比べ生産効率が悪くコストが高い。一方でルブレンは、ベンゼン等に溶解し溶液プロセスが可能であるが、溶液プロセスにより作製された有機半導体膜の移動度は、単結晶のルブレンに比べ十分ではなく、満足できるTFT性能が得られていない。また、ルブレンは溶液状態では酸化されやすく、溶液では安定に保存できない。   However, using a single crystal of rubrene or using a thin film of rubrene formed by vapor deposition for an organic thin film transistor is inferior in production efficiency and cost as compared with film formation by a solution process. On the other hand, rubrene can be dissolved in benzene and processed in a solution, but the mobility of the organic semiconductor film produced by the solution process is not sufficient compared to single crystal rubrene, and satisfactory TFT performance has been obtained. Absent. In addition, rubrene is easily oxidized in the solution state and cannot be stably stored in the solution.

このようにルブレンは、溶液プロセス適性と、高いキャリア移動度の実現という点では十分に両立できておらず、さらなる有機半導体材料の開発が望まれている。
特開平5−55568号公報 特開平5−190877号公報 特開平8−264805号公報 特開平11−195790号公報 特開2003−155289号公報 『サイエンス』(Science)誌289巻,599ページ(2000) 『ネイチャー』(Nature)誌403巻,521ページ(2000) 『アドバンスド・マテリアル』(Advanced Material)誌,2002年,第2号,99ページ サイエンス(Science)誌,303巻,1644〜1646頁(2004)
As described above, rubrene is not sufficiently compatible in terms of solution process suitability and high carrier mobility, and further development of organic semiconductor materials is desired.
JP-A-5-55568 Japanese Patent Laid-Open No. 5-190877 JP-A-8-264805 JP-A-11-195790 JP 2003-155289 A Science 289, 599 pages (2000) “Nature” 403 volumes, 521 pages (2000) "Advanced Material", 2002, No. 2, page 99 Science Magazine, 303, 1644-1646 (2004)

本発明の目的は、簡単なプロセスで製造され、トランジスタとしての特性が良好な有機半導体膜、有機薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an organic semiconductor film, an organic thin film transistor, and a method of manufacturing the same, which are manufactured by a simple process and have good characteristics as a transistor.

本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following configurations.

(請求項1)
脱離基を少なくとも一つ有する下記一般式(1)で表される化合物の前駆体を含有する有機半導体膜を形成後、該前駆体の脱離基を脱離することによって一般式(1)で表される化合物に変換することを特徴とする有機半導体膜。
(Claim 1)
After forming an organic semiconductor film containing a precursor of a compound represented by the following general formula (1) having at least one leaving group, the leaving group of the precursor is eliminated to remove the general formula (1) An organic semiconductor film which is converted into a compound represented by the formula:

Figure 2006339576
Figure 2006339576

(式中、R1〜R28は水素原子または置換基を表す。)
(請求項2)
前記一般式(1)で表される化合物に変換する手段が加熱であることを特徴とする請求項1に記載の有機半導体膜。
(In the formula, R 1 to R 28 represent a hydrogen atom or a substituent.)
(Claim 2)
The organic semiconductor film according to claim 1, wherein the means for converting to the compound represented by the general formula (1) is heating.

(請求項3)
請求項1または2に記載の有機半導体膜を有機半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
(Claim 3)
An organic thin film transistor using the organic semiconductor film according to claim 1 for an organic semiconductor layer.

(請求項4)
脱離基を少なくとも一つ有する前記一般式(1)で表される化合物の前駆体と、該前駆体を可溶な溶媒を少なくとも1種含む溶媒とを含有する溶液または分散液から有機半導体膜を形成する工程と、有機半導体膜中の該前駆体を前記一般式(1)で表される化合物に変換する工程からなることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
(Claim 4)
Organic semiconductor film from solution or dispersion containing precursor of compound represented by general formula (1) having at least one leaving group and a solvent containing at least one solvent soluble in the precursor And a method of converting the precursor in the organic semiconductor film into a compound represented by the general formula (1).

(請求項5)
前記溶液または分散液が非ハロゲン系溶媒を含むことを特徴とする請求項4に記載の有機半導体膜の製造方法。
(Claim 5)
The method for producing an organic semiconductor film according to claim 4, wherein the solution or dispersion contains a non-halogen solvent.

(請求項6)
変換手段が加熱であることを特徴とする請求項4または5に記載の有機半導体膜の製造方法。
(Claim 6)
6. The method for producing an organic semiconductor film according to claim 4, wherein the conversion means is heating.

(請求項7)
請求項5または6に記載の有機半導体膜の製造方法により有機半導体層を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
(Claim 7)
An organic semiconductor layer is formed by the method for manufacturing an organic semiconductor film according to claim 5 or 6. A method for manufacturing an organic thin film transistor, comprising:

本発明によれば、簡単なプロセスで製造され、トランジスタとしての特性が良好な有機半導体膜、有機薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an organic semiconductor film, an organic thin film transistor, and a method for manufacturing the same, which are manufactured by a simple process and have good characteristics as a transistor.

一般式(1)で表される化合物はルブレン誘導体である。ルブレン誘導体は溶液安定性が劣ることが多い。本発明では、溶解性あるいは溶液安定性の高い、脱離基を少なくとも一つ有する前記一般式(1)で表される化合物の前駆体を含有する有機半導体膜を形成後、光や熱により該前駆体の脱離基を脱離し芳香環化することによって一般式(1)で表される化合物に変換することが特徴である。変換時に脱離する脱離基は比較的小さいため、形成された塗膜から除去するのが容易であり、脱離時に塗膜の構造を乱すことがなく、高配列性の膜が得られる。そのため、トランジスタとしての特性が良好な有機半導体膜が得られるものと推定している。   The compound represented by the general formula (1) is a rubrene derivative. Rubrene derivatives often have poor solution stability. In the present invention, after forming an organic semiconductor film containing a precursor of the compound represented by the general formula (1) having at least one leaving group having high solubility or solution stability, the organic semiconductor film is formed by light or heat. It is characterized in that it is converted to a compound represented by the general formula (1) by eliminating the leaving group of the precursor and cyclizing it with an aromatic ring. Since the leaving group that is eliminated during the conversion is relatively small, it is easy to remove from the formed coating film, and the structure of the coating film is not disturbed during the elimination, and a highly aligned film can be obtained. For this reason, it is estimated that an organic semiconductor film having excellent characteristics as a transistor can be obtained.

以下、本発明に係る各構成要素の詳細について説明する。   Hereinafter, details of each component according to the present invention will be described.

〔一般式(1)で表される化合物、の前駆体〕
本発明の有機半導体材料は、脱離基を少なくとも一つ有し、上記一般式(1)で表される化合物、の前駆体を用いて有機半導体膜を基板上に形成することが特徴である。
[Precursor of compound represented by general formula (1)]
The organic semiconductor material of the present invention is characterized in that an organic semiconductor film is formed on a substrate using a precursor of a compound having at least one leaving group and represented by the general formula (1). .

本発明に係る前駆体について説明する。   The precursor according to the present invention will be described.

一般式(1)において、R1〜R28は水素原子または置換基を表す。 In the general formula (1), R 1 ~R 28 represents a hydrogen atom or a substituent.

1〜R28で表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、芳香族複素環(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)等が挙げられる。 Examples of the substituent represented by R 1 to R 28 include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group). , Tetradecyl group, pentadecyl group etc.), cycloalkyl group (eg cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), alkenyl group (eg vinyl group, allyl group etc.), alkynyl group (eg ethynyl group, propargyl group etc.), aryl Group (for example, phenyl group, naphthyl group, etc.), aromatic heterocycle (for example, furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, quinazolinyl group) Group, phthalazinyl group, etc.), heterocyclic group (for example, pyrrolidyl group, Midazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (for example, Cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio group (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group) Etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, etc.) Ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminosulfonyl group, Methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group Etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, Octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group) Group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2 -Ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc. Carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group) Group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenyl) Ureido group naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butyl) Rufinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group) Cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, etc., arylsulfonyl group (phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group etc.), amino group (for example, amino group, ethylamino group, dimethyl) Amino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen Atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (for example, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, Examples thereof include a hydroxy group, a mercapto group, and a silyl group (for example, a trimethylsilyl group, a triisopropylsilyl group, a triphenylsilyl group, a phenyldiethylsilyl group).

これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。   These substituents may be further substituted with the above substituents. In addition, a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.

脱離基としては、光や熱で脱離する基であれば特に制限はない。具体的な脱離基としては、以下の基が挙げられる。   The leaving group is not particularly limited as long as it is a group capable of leaving by light or heat. Specific examples of the leaving group include the following groups.

Figure 2006339576
Figure 2006339576

以下、本発明に係る脱離基を少なくとも一つ有し、上記一般式(1)で表される化合物、の前駆体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the precursor of the compound having at least one leaving group according to the present invention and represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2006339576
Figure 2006339576

Figure 2006339576
Figure 2006339576

以下に、これらの化合物の合成例を示す。   Below, the synthesis example of these compounds is shown.

(前駆体1の合成)
下記スキームにより前駆体1を合成した。
(Synthesis of Precursor 1)
Precursor 1 was synthesized according to the following scheme.

Figure 2006339576
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ジクロロメタン100ml、水5ml、1−ブタノール10ml中に、ルブレン(東京化成工業株式会社製)1gを溶解し、モリブデン(VI)酸二ナトリウム二水和物を0.3g、過酸化水素水を5ml、ドデシルスルホン酸ナトリウムを0.3g加え、室温下で2時間攪拌した。得られた反応混合物を水洗、濃縮した後、カラムクロマトグラフィーにて目的物を単離した。単離した化合物は質量分析により前記構造であることを確認した。前駆体1の収量は0.8g、HPLC純度は99.8%だった。   In 100 ml of dichloromethane, 5 ml of water, 10 ml of 1-butanol, 1 g of rubrene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is dissolved, 0.3 g of disodium molybdate (VI) dihydrate, 5 ml of hydrogen peroxide, 0.3 g of sodium dodecyl sulfonate was added and stirred at room temperature for 2 hours. The obtained reaction mixture was washed with water and concentrated, and the target product was isolated by column chromatography. The isolated compound was confirmed to have the above structure by mass spectrometry. The yield of precursor 1 was 0.8 g, and the HPLC purity was 99.8%.

他の化合物もこれを参考にして合成できる。   Other compounds can also be synthesized with reference to this.

〔前駆体から一般式(1)で表される化合物への変換〕
本発明は、脱離基を有し、前記一般式(1)で表される化合物、の前駆体を含有する有機半導体膜を形成後、該前駆体の脱離基を脱離することによって一般式(1)で表される化合物に変換することが特徴である。変換される一般式(1)で表される化合物の例を以下に示す。
[Conversion from precursor to compound represented by general formula (1)]
In the present invention, after forming an organic semiconductor film containing a precursor of a compound having a leaving group and represented by the general formula (1), the leaving group of the precursor is generally eliminated. It is characterized by being converted to a compound represented by the formula (1). Examples of the compound represented by the general formula (1) to be converted are shown below.

Figure 2006339576
Figure 2006339576

この図の化合物n(nは1〜8の整数)は、前駆体nが変換されたものである。   Compound n (n is an integer of 1 to 8) in this figure is obtained by converting precursor n.

変換は、光の照射及び/または加熱を行って、塗膜(有機半導体膜)に含まれる前駆体の一部を分解し、一般式(1)で表される化合物に変換する。この時、発生する脱離基は比較的小さいため、形成された塗膜から除去するのが容易であり、脱離時に塗膜の構造を乱すことがなく、高配列性の膜が得られる。   In the conversion, irradiation with light and / or heating is performed to decompose a part of the precursor contained in the coating film (organic semiconductor film) to convert it into a compound represented by the general formula (1). At this time, since the leaving group generated is relatively small, it is easy to remove from the formed coating film, and the structure of the coating film is not disturbed at the time of separation, and a highly aligned film can be obtained.

加熱条件は、前駆体の種類によるが、50〜250℃で数分〜3時間程度が望ましい。また一般式(1)で表される化合物への変換は、窒素ガス等の不活性ガス中で行うことが好ましい。本発明では、変換手段としては加熱が好ましい。   The heating condition depends on the type of the precursor, but is preferably about 50 to 250 ° C. for several minutes to 3 hours. The conversion to the compound represented by the general formula (1) is preferably performed in an inert gas such as nitrogen gas. In the present invention, the conversion means is preferably heating.

〔有機半導体膜、有機薄膜トランジスタ〕
本発明の有機半導体膜、有機薄膜トランジスタについて説明する。
[Organic semiconductor film, organic thin film transistor]
The organic semiconductor film and organic thin film transistor of the present invention will be described.

本発明に係る有機半導体材料(一般式(1)で表される化合物、の前駆体)は、有機半導体膜、有機薄膜トランジスタの半導体層に用いることにより、良好に駆動する有機薄膜トランジスタを提供することができる。有機薄膜トランジスタは、支持体上に、半導体層として有機半導体で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体で連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。   The organic semiconductor material (a precursor of the compound represented by the general formula (1)) according to the present invention is used for an organic semiconductor film and a semiconductor layer of an organic thin film transistor, thereby providing an organic thin film transistor that is driven well. it can. An organic thin film transistor has a top gate type having a source electrode and a drain electrode connected with an organic semiconductor as a semiconductor layer on a support, and having a gate electrode on the support via a gate insulating layer. It is roughly classified into a bottom gate type having a gate electrode and having a source electrode and a drain electrode connected by an organic semiconductor through a gate insulating layer.

本発明に係る有機半導体材料を有機半導体膜、有機薄膜トランジスタの半導体層に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶媒に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置するのが好ましい。   In order to install the organic semiconductor material according to the present invention in an organic semiconductor film or a semiconductor layer of an organic thin film transistor, it can be installed on a substrate by vacuum deposition, but it is dissolved in an appropriate solvent and an additive is added as necessary. The prepared solution is preferably placed on the substrate by cast coating, spin coating, printing, inkjet method, ablation method or the like.

この場合、本発明に係る有機半導体材料を溶解する溶媒は、有機半導体材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるもの、または分散できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、o−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、m−クレゾール等の芳香族系溶媒、N−メチルピロリドン、2硫化炭素、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の環状脂肪族炭化水素系溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒のうち、トリクロロベンゼン等のハロゲン系の溶媒は、発癌性等人体や環境に悪影響を与えるものが多く、環境適性の観点からも製造において使用することは好ましくない。以上の観点から製膜時に用いる溶媒は非ハロゲン系溶媒が好ましい。   In this case, the solvent for dissolving the organic semiconductor material according to the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the organic semiconductor material to prepare an appropriate concentration solution or can be dispersed. Is a chain ether solvent such as diethyl ether or diisopropyl ether, a cyclic ether solvent such as tetrahydrofuran or dioxane, a ketone solvent such as acetone or methyl ethyl ketone, an alkyl halide solvent such as chloroform or 1,2-dichloroethane, toluene, Aromatic solvents such as o-dichlorobenzene, nitrobenzene and m-cresol, N-methylpyrrolidone, aliphatic hydrocarbon solvents such as carbon disulfide and hexane, cycloaliphatic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, etc. Can do. Of these solvents, halogen-based solvents such as trichlorobenzene often have adverse effects on the human body and the environment such as carcinogenicity, and it is not preferable to use them in production from the viewpoint of environmental suitability. From the above viewpoint, the solvent used during film formation is preferably a non-halogen solvent.

本発明の有機薄膜トランジスタは、本発明に係る有機半導体材料を前述のように半導体層に用いることが好ましい。前記半導体層は、これらの有機半導体材料を含有する溶液または分散液を塗布することにより形成することが好ましい。有機半導体材料を溶解する溶媒は、前記非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。   In the organic thin film transistor of the present invention, the organic semiconductor material according to the present invention is preferably used for the semiconductor layer as described above. The semiconductor layer is preferably formed by applying a solution or dispersion containing these organic semiconductor materials. The solvent for dissolving the organic semiconductor material is preferably a solvent containing the non-halogen solvent, and is preferably composed of a non-halogen solvent.

本発明において、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ITO及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。   In the present invention, the material for forming the source electrode, the drain electrode and the gate electrode is not particularly limited as long as it is a conductive material. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium , Palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, tin oxide / antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver paste and carbon Paste, lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium, scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum, magnesium / Copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, lithium / aluminum mixture, etc., especially platinum, gold, silver, copper, aluminum, indium, ITO And carbon are preferred. Alternatively, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, or the like is also preferably used. Among them, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable.

電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。   As a method for forming an electrode, a method for forming an electrode using a known photolithographic method or a lift-off method from a conductive thin film formed using a method such as vapor deposition or sputtering using the above as a raw material, or a metal foil such as aluminum or copper There is a method of etching using a resist by thermal transfer, ink jet or the like. Alternatively, a conductive polymer solution or dispersion, or a conductive fine particle dispersion may be directly patterned by ink jetting, or may be formed from a coating film by lithography, laser ablation, or the like. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as a relief printing plate, an intaglio printing plate, a planographic printing plate or a screen printing method can also be used.

ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。それらのうち好ましいのは酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。   Various insulating films can be used as the gate insulating layer, and an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is particularly preferable. Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples thereof include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and trioxide yttrium. Of these, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide are preferable. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.

上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。   Examples of the method for forming the film include a vacuum process, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, a low energy ion beam method, an ion plating method, a CVD method, a sputtering method, an atmospheric pressure plasma method, and the like, spraying Examples include a wet process such as a coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a roll coating method, a bar coating method, a coating method such as a die coating method, and a patterning method such as printing or inkjet. Can be used depending on the material.

ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶媒あるいは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。   The wet process is a method of applying and drying a liquid in which fine particles of inorganic oxide are dispersed in an arbitrary organic solvent or water using a dispersion aid such as a surfactant as required, or an oxide precursor, for example, A so-called sol-gel method in which a solution of an alkoxide body is applied and dried is used. Among these, the atmospheric pressure plasma method and the sol-gel method are preferable.

大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平11−61406号公報、同11−133205号公報、特開2000−121804号公報、同2000−147209号公報、同2000−185362号公報等に記載されている(以下、大気圧プラズマ法とも称する)。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。   The method for forming an insulating film by plasma film formation under atmospheric pressure is a process in which a reactive gas is discharged under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure to excite reactive gas to form a thin film on a substrate. The method is described in JP-A-11-61406, JP-A-11-133205, JP-A-2000-121804, JP-A-2000-147209, JP-A-2000-185362 (hereinafter referred to as atmospheric pressure). Also called plasma method). Accordingly, a highly functional thin film can be formed with high productivity.

また有機化合物皮膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に50nm〜3μm、好ましくは100nm〜1μmである。   In addition, as an organic compound film, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing polymer of photo radical polymerization system, photo cation polymerization system, or copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, and Cyanoethyl pullulan or the like can also be used. As the method for forming the organic compound film, the wet process is preferable. An inorganic oxide film and an organic oxide film can be laminated and used together. The thickness of these insulating films is generally 50 nm to 3 μm, preferably 100 nm to 1 μm.

また、支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。   Moreover, a support body is comprised with glass or a flexible resin-made sheet | seat, for example, a plastic film can be used as a sheet | seat. Examples of the plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC). And a film made of cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), or the like. Thus, by using a plastic film, the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, the portability can be improved, and the resistance to impact can be improved.

以下に、本発明に係る有機半導体材料を用いて形成された有機半導体膜を用いた有機薄膜トランジスタについて説明する。   Below, the organic thin-film transistor using the organic-semiconductor film formed using the organic-semiconductor material based on this invention is demonstrated.

図1は、本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。同図(a)は、支持体6上に金属箔等によりソース電極2、ドレイン電極3を形成し、両電極間に本発明に係る有機半導体材料からなる有機半導体層1を形成し、その上に絶縁層5を形成し、さらにその上にゲート電極4を形成して有機薄膜トランジスタを形成したものである。同図(b)は、有機半導体層1を、(a)では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。(c)は、支持体6上に先ずコート法等を用いて、有機半導体層1を形成し、その後ソース電極2、ドレイン電極3、絶縁層5、ゲート電極4を形成したものを表す。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an organic thin film transistor of the present invention. In FIG. 2A, a source electrode 2 and a drain electrode 3 are formed on a support 6 by a metal foil or the like, and an organic semiconductor layer 1 made of the organic semiconductor material according to the present invention is formed between both electrodes. An organic thin film transistor is formed by forming an insulating layer 5 on the substrate and further forming a gate electrode 4 thereon. FIG. 2B shows the organic semiconductor layer 1 formed between the electrodes in FIG. 1A so as to cover the entire surface of the electrode and the support using a coating method or the like. (C) shows that the organic semiconductor layer 1 is first formed on the support 6 by using a coating method or the like, and then the source electrode 2, the drain electrode 3, the insulating layer 5, and the gate electrode 4 are formed.

同図(d)は、支持体6上にゲート電極4を金属箔等で形成した後、絶縁層5を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極2及びドレイン電極3を形成し、該電極間に本発明に係る有機半導体材料により形成された有機半導体層1を形成する。その他同図(e)、(f)に示すような構成を取ることもできる。   In FIG. 4D, after forming the gate electrode 4 on the support 6 with a metal foil or the like, the insulating layer 5 is formed, and the source electrode 2 and the drain electrode 3 are formed on the metal foil or the like on the insulating layer 5. An organic semiconductor layer 1 made of the organic semiconductor material according to the present invention is formed between the electrodes. In addition, the configuration as shown in FIGS.

図2は、有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の1例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a schematic equivalent circuit diagram of an organic thin film transistor sheet.

有機薄膜トランジスタシート10はマトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ11を有する。7は各有機薄膜トランジスタ11のゲートバスラインであり、8は各有機薄膜トランジスタ11のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ11のソース電極には、出力素子12が接続され、この出力12は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。13は蓄積コンデンサ、14は垂直駆動回路、15は水平駆動回路である。   The organic thin film transistor sheet 10 has a large number of organic thin film transistors 11 arranged in a matrix. 7 is a gate bus line of each organic thin film transistor 11, and 8 is a source bus line of each organic thin film transistor 11. An output element 12 is connected to the source electrode of each organic thin film transistor 11, and this output 12 is, for example, a liquid crystal, an electrophoretic element or the like and constitutes a pixel in the display device. The pixel electrode may be used as an input electrode of the photosensor. In the illustrated example, a liquid crystal as an output element is shown by an equivalent circuit composed of a resistor and a capacitor. 13 is a storage capacitor, 14 is a vertical drive circuit, and 15 is a horizontal drive circuit.

実施例1
ゲート電極としての比抵抗0.02Ω・cmのSiウェハーに、厚さ200nmの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。
Example 1
A 200 nm thick thermal oxide film was formed on a Si wafer having a specific resistance of 0.02 Ω · cm as a gate electrode to form a gate insulating layer, and then surface treatment with octadecyltrichlorosilane was performed.

前駆体1をTHF/シクロヘキサン混合溶媒(比率2:8)に溶解した溶液を、窒素ガスでバブリングすることで溶液中の溶存酸素を除去し、1.013×102kPaの窒素ガス雰囲気下で前記熱酸化膜(酸化珪素被膜)の表面にアプリケーターを用いて塗布し、室温で乾燥させた。このとき半導体層の膜厚は20nmであった。窒素ガス雰囲気中、200℃にて20分間の熱処理を行うと、前駆体1から変換された化合物1の薄膜が形成された。 A solution in which the precursor 1 was dissolved in a THF / cyclohexane mixed solvent (ratio 2: 8) was bubbled with nitrogen gas to remove dissolved oxygen in the solution, under a nitrogen gas atmosphere of 1.013 × 10 2 kPa. The surface of the thermal oxide film (silicon oxide film) was applied using an applicator and dried at room temperature. At this time, the film thickness of the semiconductor layer was 20 nm. When heat treatment was performed at 200 ° C. for 20 minutes in a nitrogen gas atmosphere, a thin film of Compound 1 converted from the precursor 1 was formed.

この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。以上によりチャネル長L=30μm、チャネル幅W=1mmの有機薄膜トランジスタ1(本発明)を作製した。   Gold was deposited on the surface of the film using a mask to form a source electrode and a drain electrode. Thus, an organic thin film transistor 1 (the present invention) having a channel length L = 30 μm and a channel width W = 1 mm was produced.

有機薄膜トランジスタ1は、pチャネルエンハンスメント型TFTとして良好に動作した。得られた有機薄膜トランジスタについて、I−V特性の飽和領域からキャリア移動度を求めたところ、0.33cm2/V・sであった。 The organic thin film transistor 1 operated well as a p-channel enhancement type TFT. About the obtained organic thin-film transistor, it was 0.33 cm < 2 > / V * s when the carrier mobility was calculated | required from the saturation area | region of the IV characteristic.

実施例2
実施例1の有機薄膜トランジスタ1の作製において、前駆体1を前駆体2に代えた以外は同様にして有機薄膜トランジスタ2(本発明)を作製した。有機薄膜トランジスタ2は、pチャネルエンハンスメント型TFTとして良好に動作した。得られた有機薄膜トランジスタについて、I−V特性の飽和領域からキャリア移動度を求めたところ、0.28cm2/V・sであった。
Example 2
An organic thin film transistor 2 (the present invention) was produced in the same manner as in the production of the organic thin film transistor 1 of Example 1, except that the precursor 1 was replaced with the precursor 2. The organic thin film transistor 2 operated well as a p-channel enhancement type TFT. About the obtained organic thin-film transistor, it was 0.28 cm < 2 > / V * s when the carrier mobility was calculated | required from the saturation area | region of the IV characteristic.

実施例3
ルブレン(東京化成工業株式会社製)のクロロホルム溶液をアプリケーターを用いて塗布し、室温で乾燥させた。このとき半導体層の膜厚は20nmであった。その後熱処理は行わず、実施例1の有機薄膜トランジスタ1と同様にして有機薄膜トランジスタ3(比較例1)を作製した。得られた有機薄膜トランジスタについて、I−V特性の飽和領域からキャリア移動度を求めたところ、0.09cm2/V・sであった。
Example 3
A chloroform solution of rubrene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was applied using an applicator and dried at room temperature. At this time, the film thickness of the semiconductor layer was 20 nm. Thereafter, heat treatment was not performed, and an organic thin film transistor 3 (Comparative Example 1) was produced in the same manner as the organic thin film transistor 1 of Example 1. About the obtained organic thin-film transistor, it was 0.09 cm < 2 > / V * s when the carrier mobility was calculated | required from the saturation area | region of the IV characteristic.

本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の1例である。It is an example of the schematic equivalent circuit schematic of the organic thin-film transistor sheet of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 有機半導体層
2 ソース電極
3 ドレイン電極
4 ゲート電極
5 絶縁層
6 支持体
7 ゲートバスライン
8 ソースバスライン
10 有機薄膜トランジスタシート
11 有機薄膜トランジスタ
12 出力素子
13 蓄積コンデンサ
14 垂直駆動回路
15 水平駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic-semiconductor layer 2 Source electrode 3 Drain electrode 4 Gate electrode 5 Insulating layer 6 Support body 7 Gate bus line 8 Source bus line 10 Organic thin-film transistor sheet 11 Organic thin-film transistor 12 Output element 13 Storage capacitor 14 Vertical drive circuit 15 Horizontal drive circuit

Claims (7)

脱離基を少なくとも一つ有する下記一般式(1)で表される化合物の前駆体を含有する有機半導体膜を形成後、該前駆体の脱離基を脱離することによって一般式(1)で表される化合物に変換することを特徴とする有機半導体膜。
Figure 2006339576
(式中、R1〜R28は水素原子または置換基を表す。)
After forming an organic semiconductor film containing a precursor of a compound represented by the following general formula (1) having at least one leaving group, the leaving group of the precursor is eliminated to remove the general formula (1) An organic semiconductor film which is converted into a compound represented by the formula:
Figure 2006339576
(In the formula, R 1 to R 28 represent a hydrogen atom or a substituent.)
前記一般式(1)で表される化合物に変換する手段が加熱であることを特徴とする請求項1に記載の有機半導体膜。 The organic semiconductor film according to claim 1, wherein the means for converting to the compound represented by the general formula (1) is heating. 請求項1または2に記載の有機半導体膜を有機半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 An organic thin film transistor using the organic semiconductor film according to claim 1 for an organic semiconductor layer. 脱離基を少なくとも一つ有する前記一般式(1)で表される化合物の前駆体と、該前駆体を可溶な溶媒を少なくとも1種含む溶媒とを含有する溶液または分散液から有機半導体膜を形成する工程と、有機半導体膜中の該前駆体を前記一般式(1)で表される化合物に変換する工程からなることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。 Organic semiconductor film from solution or dispersion containing precursor of compound represented by general formula (1) having at least one leaving group and a solvent containing at least one solvent soluble in the precursor And a step of converting the precursor in the organic semiconductor film into a compound represented by the general formula (1). 前記溶液または分散液が非ハロゲン系溶媒を含むことを特徴とする請求項4に記載の有機半導体膜の製造方法。 The method for producing an organic semiconductor film according to claim 4, wherein the solution or dispersion contains a non-halogen solvent. 変換手段が加熱であることを特徴とする請求項4または5に記載の有機半導体膜の製造方法。 6. The method for producing an organic semiconductor film according to claim 4, wherein the conversion means is heating. 請求項5または6に記載の有機半導体膜の製造方法により有機半導体層を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 An organic semiconductor layer is formed by the method for manufacturing an organic semiconductor film according to claim 5 or 6. A method for manufacturing an organic thin film transistor, comprising:
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