JP2007059685A - Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor - Google Patents

Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor Download PDF

Info

Publication number
JP2007059685A
JP2007059685A JP2005244201A JP2005244201A JP2007059685A JP 2007059685 A JP2007059685 A JP 2007059685A JP 2005244201 A JP2005244201 A JP 2005244201A JP 2005244201 A JP2005244201 A JP 2005244201A JP 2007059685 A JP2007059685 A JP 2007059685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
organic
ring
organic semiconductor
semiconductor material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005244201A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Rie Katakura
利恵 片倉
Hidekane Ozeki
秀謙 尾関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2005244201A priority Critical patent/JP2007059685A/en
Publication of JP2007059685A publication Critical patent/JP2007059685A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic semiconductor film employing an organic semiconductor material having high carrier mobility and sufficient current ON/OFF ratio, and to provide an organic semiconductor device and an organic semiconductor thin-film transistor. <P>SOLUTION: The organic semiconductor material contains a compound represented by a general formula (1). In this case, in the general formula (1), L<SB>1</SB>denotes a bivalent coupling coupled with a conjugated system including an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic a heterocycle. Ar<SB>1</SB>-Ar<SB>4</SB>each denote an aromatic a heterocycle. R<SB>1</SB>-R<SB>4</SB>each denote a halogen atom or its substituent, R<SB>5</SB>and R<SB>6</SB>each denote a hydrogen atom, a halogen atom or an aromatic hydrocarbon ring. Ar<SB>1</SB>, Ar<SB>3</SB>and Ar<SB>2</SB>, Ar<SB>4</SB>have a Head-to-Tail structure or a Tail-to-Tail structure. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機半導体材料、有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタに関する。   The present invention relates to an organic semiconductor material, an organic semiconductor film, an organic semiconductor device, and an organic thin film transistor.

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、更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, and 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 TFT elements 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 the steps of vacuum deposition, dope, photolithography, development, etc. many times for forming each layer, and the element is formed on the substrate through tens of steps. . 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得ず、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 a thin display such as the electronic paper or digital paper described above is constructed using such a known TFT element, the display is heavy and lacks flexibility. The product may break due to the impact of falling. 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、非特許文献1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、例えば非特許文献2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、更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 reported in numerous papers such as organic laser oscillation elements as discussed in Non-Patent Document 1, etc., and Non-Patent Document 2, for example, in addition to charge transport materials for organic EL elements. Application to organic thin film transistor elements (organic TFT elements) 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.

しかしながら、こうしたTFT素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、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。)、更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等限られた種類の化合物(例えば、非特許文献1〜3参照。)である。   However, organic semiconductors for realizing such TFT elements have been studied so far as acenes such as pentacene and tetracene (for example, see Patent Document 1), phthalocyanines including lead phthalocyanine, perylene and its tetra. Low molecular weight compounds such as carboxylic acid derivatives (for example, see Patent Document 2), aromatic oligomers typically represented by thiophene hexamers called α-thienyl or sexithiophene (for example, see Patent Document 3), naphthalene, Compounds in which 5-membered aromatic heterocycles are condensed symmetrically to anthracene (for example, see Patent Document 4), mono-, oligo- and polydithienopyridines (for example, see Patent Document 5), polythiophene, polythienylene vinylene, High conjugated content such as poly-p-phenylene vinylene Etc. limited number of compounds (e.g., see Non-Patent Documents 1 to 3.) Is.

有機半導体材料としてよく知られている、例えば、上記のペンタセンに代表されるような芳香族炭化水素環が縮合したアセン類は、分子間凝集力が強く高い結晶性を有しており、このため高いキャリア移動度と優れた半導体デバイス特性を発現することが報告されている。しかしながら、ペンタセンは有機溶媒に対して不溶もしくは難溶のために、塗布による膜の形成が難しいという問題があった。   Acenes, which are well known as organic semiconductor materials, for example, condensed with an aromatic hydrocarbon ring represented by the above pentacene, have high intermolecular cohesion and high crystallinity. It has been reported that it exhibits high carrier mobility and excellent semiconductor device characteristics. However, since pentacene is insoluble or hardly soluble in an organic solvent, there is a problem that it is difficult to form a film by coating.

また、無置換セクシチオフェンに代表されるような置換基を持たないチオフェンオリゴマーも分子間でπスタックを形成し、規則的に配列した構造を形成しやすいが、ペンタセンと同様に不溶性もしくは難溶性であり、塗布することは難しい。   In addition, thiophene oligomers that do not have a substituent, such as unsubstituted sexual thiophene, also form a π stack between molecules and easily form a regularly arranged structure, but are insoluble or hardly soluble like pentacene. Yes, it is difficult to apply.

一方、P3HTに代表されるチオフェンオリゴマーは有機溶媒に可溶であり、塗布やインクジェット方式による膜の形成が可能である。しかし分子量分布を持つポリマーではπスタックの形成が不十分であり、分子配列が乱れた部分が多く存在するために、満足できるキャリア移動度やON/OFF比が得られなかった。   On the other hand, a thiophene oligomer typified by P3HT is soluble in an organic solvent, and can be formed by coating or an inkjet method. However, in a polymer having a molecular weight distribution, formation of a π stack is insufficient, and there are many portions where the molecular arrangement is disturbed, so that satisfactory carrier mobility and ON / OFF ratio cannot be obtained.

また、ポリチオフェン主鎖上に位置規則性に並んだ側鎖を配置することにより、分子同士の配列が促進され密に積み重なったラメラ構造を形成されるとし、また塗布プロセスで作製したTFT素子が紹介している(例えば、特許文献6〜8参照。)が、満足できる移動度は得られておらず、より高移動度の材料が望まれている。
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 特開2003−264655号公報 特開2003−264327号公報 特開2003−268083号公報 『サイエンス』(Science)誌289巻、599頁(2000) 『ネイチャー』(Nature)誌403巻、521頁(2000) 『アドバンスド・マテリアル』(Advanced Material)誌、2002年、第2号、99頁
In addition, by arranging side-chains arranged in a regioregular manner on the polythiophene main chain, the arrangement of molecules is promoted to form a densely stacked lamella structure, and TFT elements fabricated by the coating process are introduced. However, satisfactory mobility is not obtained, and a material with higher mobility 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 JP 2003-264655 A JP 2003-264327 A JP 2003-268083 A “Science” 289, 599 (2000) “Nature”, 403, 521 (2000) Advanced Material, 2002, No. 2, page 99

本発明の目的は、キャリア移動度が高く、且つ十分な電流ON/OFF比を有する有機半導体材料を用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタ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 semiconductor device, and an organic thin film transistor using an organic semiconductor material having a high carrier mobility and a sufficient current ON / OFF ratio.

本発明の上記目的は、下記構成により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following configurations.

(1)下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。   (1) An organic semiconductor material comprising a compound represented by the following general formula (1).

Figure 2007059685
Figure 2007059685

(一般式(1)において、L1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した2価の連結基を表す。Ar1〜Ar4は芳香族複素環を表す。R1〜R4はハロゲン原子または置換基を表し、R5、R6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。但し、Ar1、Ar3及びAr2、Ar4は、Head−to−Tail構造またはTail−to−Tail構造を有する。)
(2)前記一般式(1)で表される化合物の分子量が10000以下であることを特徴とする前記(1)に記載の有機半導体材料。
(In General Formula (1), L 1 represents a divalent linking group bonded with a conjugated system including an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring. Ar 1 to Ar 4 represent an aromatic heterocyclic ring. 1 to R 4 each represents a halogen atom or a substituent, and R 5 and R 6 each represent a hydrogen atom, a halogen atom or a substituent, provided that Ar 1 , Ar 3 and Ar 2 , Ar 4 represent Head-to-Tail. Structure or tail-to-tail structure)
(2) The organic semiconductor material as described in (1) above, wherein the molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is 10,000 or less.

(3)前記一般式(1)におけるAr1〜Ar4がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の有機半導体材料。 (3) The organic semiconductor material according to (1) or (2), wherein Ar 1 to Ar 4 in the general formula (1) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings.

(4)前記一般式(1)におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が5〜40であることを特徴とする前記(3)に記載の有機半導体材料。   (4) The organic semiconductor material according to (3), wherein the thiophene ring and the thiazole ring in the general formula (1), or the total number of all thiophene rings is 5 to 40, respectively.

(5)前記一般式(1)が下記一般式(2)または(3)で表される部分構造を有することを特徴とする前記(1)または(2)に記載の有機半導体材料。   (5) The organic semiconductor material according to (1) or (2), wherein the general formula (1) has a partial structure represented by the following general formula (2) or (3).

Figure 2007059685
Figure 2007059685

(一般式(2)、(3)中、Ar5〜Ar8は5員の芳香族複素環を表し、R7及びR8はハロゲン原子または置換基を表す。)
(6)前記一般式(2)または(3)におけるAr5〜Ar8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記(5)に記載の有機半導体材料。
(In general formulas (2) and (3), Ar 5 to Ar 8 represent a 5-membered aromatic heterocyclic ring, and R 7 and R 8 represent a halogen atom or a substituent.)
(6) The organic semiconductor material as described in (5) above, wherein Ar 5 to Ar 8 in the general formula (2) or (3) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings.

(7)前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(4a)〜(4d)のいずれかで表されることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の有機半導体材料。   (7) The organic semiconductor according to (1) or (2), wherein the compound represented by the general formula (1) is represented by any one of the following general formulas (4a) to (4d): material.

Figure 2007059685
Figure 2007059685

(一般式(4a)〜(4d)において、L1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した2価の連結基を表し、R1〜R4はハロゲン原子または置換基を表し、R5、R6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。A1〜A12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、A1〜A3、A4〜A6、A7〜A9、A10〜A12のそれぞれで形成される5員環は全て芳香族複素環である。)
(8)前記一般式(4a)〜(4d)におけるA1〜A3、A4〜A6、A7〜A9、A10〜A12のそれぞれで形成される5員芳香族複素環がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記(7)に記載の有機半導体材料。
(In the general formulas (4a) to (4d), L 1 represents a divalent linking group bonded with a conjugated system containing an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle, and R 1 to R 4 represent a halogen atom or a substituent. R 5 and R 6 represent a hydrogen atom, a halogen atom or a substituent, A 1 to A 12 represent a carbon atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or an oxygen atom, provided that A 1 to A 3 , A 4 ~A 6, 5-membered ring formed by each of a 7 ~A 9, a 10 ~A 12 are all aromatic heterocyclic ring.)
(8) The 5-membered aromatic heterocycle formed by each of A 1 to A 3 , A 4 to A 6 , A 7 to A 9 , and A 10 to A 12 in the general formulas (4a) to (4d) The organic semiconductor material as described in (7) above, wherein the thiophene ring and thiazole ring, or all are thiophene rings.

(9)前記一般式(4a)〜(4d)におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が5〜40であることを特徴とする前記(8)に記載の有機半導体材料。   (9) The organic semiconductor according to (8) above, wherein the total number of thiophene rings and thiazole rings in the general formulas (4a) to (4d), or all thiophene rings in each of the thiophene rings is 5 to 40 material.

(10)前記一般式(4a)が前記一般式(2)で表される部分構造を有することを特徴とする前記(8)に記載の有機半導体材料。   (10) The organic semiconductor material as described in (8) above, wherein the general formula (4a) has a partial structure represented by the general formula (2).

(11)前記一般式(2)におけるAr5〜Ar8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記(10)に記載の有機半導体材料。 (11) The organic semiconductor material as described in (10) above, wherein Ar 5 to Ar 8 in the general formula (2) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings.

(12)前記一般式(4b)が前記一般式(3)で表される部分構造を有することを特徴とする前記(8)に記載の有機半導体材料。   (12) The organic semiconductor material as described in (8) above, wherein the general formula (4b) has a partial structure represented by the general formula (3).

(13)前記一般式(3)におけるAr5〜Ar8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記(12)に記載の有機半導体材料。 (13) The organic semiconductor material as described in (12) above, wherein Ar 5 to Ar 8 in the general formula (3) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings.

(14)前記(1)〜(13)のいずれか1項に記載の有機半導体材料の構造中にHead−to−Head構造を持たないことを特徴とする有機半導体材料。   (14) An organic semiconductor material having no head-to-head structure in the structure of the organic semiconductor material according to any one of (1) to (13).

(15)前記(1)〜(14)のいずれか1項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。   (15) An organic semiconductor film comprising the organic semiconductor material according to any one of (1) to (14).

(16)前記(1)〜(14)のいずれか1項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。   (16) An organic semiconductor device using the organic semiconductor material according to any one of (1) to (14).

(17)前記(1)〜14のいずれか1項に記載の有機半導体材料を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。   (17) An organic thin film transistor, wherein the organic semiconductor material according to any one of (1) to (14) is used for a semiconductor layer.

本発明により、キャリア移動度が高く、且つ十分な電流ON/OFF比を有する有機半導体材料を用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供することができた。   According to the present invention, an organic semiconductor film, an organic semiconductor device, and an organic thin film transistor using an organic semiconductor material having high carrier mobility and a sufficient current ON / OFF ratio can be provided.

本発明に係る前記一般式(1)で表される化合物において、Ar1、Ar3及びAr2、Ar4は、Head−to−Tail構造またはTail−to−Tail構造を有する、逆に言うと構造中にHead−to−Head構造を持たない。ここで、Head−to−Tail構造、Tail−to−Tail構造、Head−to−Head構造とは以下に示すような位置関係に置換基を有することである。 In the compound represented by the general formula (1) according to the present invention, Ar 1 , Ar 3 and Ar 2 , Ar 4 have a head-to-tail structure or a tail-to-tail structure. There is no head-to-head structure in the structure. Here, the head-to-tail structure, the tail-to-tail structure, and the head-to-head structure are those having a substituent in the positional relationship shown below.

Figure 2007059685
Figure 2007059685

化合物が構造中にHead−to−Head構造を持つと、互置換基の立体障害のために連結した芳香環は互いのπ平面が同一平面内からずれ、角度を持ってねじれた構造をとる。このようなねじれ構造は主鎖内でキャリアである電荷が非局在化することを妨げ、キャリア移動に有効な共役長長さを制限する。   When the compound has a head-to-head structure in the structure, the aromatic rings linked due to the steric hindrance of the tauto substituents are shifted from each other in the same plane and twisted at an angle. Such a twisted structure prevents a carrier charge in the main chain from delocalizing, and limits the effective conjugate length for carrier movement.

Head−to−Tail構造またはTail−to−Tail構造で構成されると、上記のようなねじれ構造は生じず、主鎖内の芳香環のπ平面は同一平面上に存在することができ、大きなπ共役面が形成される。このような大きなπ共役面は分子間のπスタックをより促進する。また、Head−to−Tail構造またはTail−to−Tail構造をとることによって、分子間で側鎖が規則的に配列しラメラ構造の形成をより効果的に促進し、分子が密に配列した薄膜を形成することが可能となる。このような効果は、分子内にHead−to−Tail構造またはTail−to−Tail構造のどちらか一方のみが存在する場合に特に大きく働く。また、置換基を導入することによって塗布法(溶液プロセスともいう)に必要な十分な溶解性が得られる。以上によって、本発明の有機半導体材料を用いることにより、移動度が高く塗布法で簡便に作製できる有機薄膜トランジスタを提供することができる。   When the head-to-tail structure or the tail-to-tail structure is used, the above twisted structure does not occur, and the π plane of the aromatic ring in the main chain can exist on the same plane. A π conjugate plane is formed. Such a large π-conjugated surface further promotes the π stack between molecules. Further, by adopting a head-to-tail structure or a tail-to-tail structure, a thin film in which side chains are regularly arranged between molecules and formation of a lamellar structure is more effectively promoted, and molecules are densely arranged. Can be formed. Such an effect is particularly significant when only one of a head-to-tail structure or a tail-to-tail structure is present in the molecule. Moreover, sufficient solubility required for the coating method (also referred to as a solution process) can be obtained by introducing a substituent. As described above, by using the organic semiconductor material of the present invention, an organic thin film transistor having high mobility and which can be easily manufactured by a coating method can be provided.

一般式(1)において、L1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した2価の連結基を表す。Ar1〜Ar4は芳香族複素環を表す。R1〜R4はハロゲン原子または置換基を表し、R5、R6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。 In the general formula (1), L 1 represents a divalent linking group bonded with a conjugated system including an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring. Ar 1 to Ar 4 represent an aromatic heterocyclic ring. R 1 to R 4 represent a halogen atom or a substituent, and R 5 and R 6 represent a hydrogen atom, a halogen atom or a substituent.

芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。中でも好ましく用いられるのはベンゼン環である。更にこれらの芳香族炭化水素環は無置換でも置換基を有していてもよいが、該置換基としては、前述の2つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素環及び2つ以上の環が縮合した芳香族複素環の置換基として説明した置換基が挙げられる。   As the aromatic hydrocarbon ring, benzene ring, biphenyl ring, naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, Examples thereof include a p-terphenyl ring, an acenaphthene ring, a coronene ring, a fluorene ring, a fluoranthrene ring, a naphthacene ring, a pentacene ring, a perylene ring, a pentaphen ring, a picene ring, a pyrene ring, a pyranthrene ring, and an anthrathrene ring. Of these, a benzene ring is preferably used. Further, these aromatic hydrocarbon rings may be unsubstituted or may have a substituent. Examples of the substituent include an aromatic hydrocarbon ring in which two or more rings are condensed and two or more rings. And the substituents described as the substituents of the aromatic heterocyclic ring condensed with.

芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも1つが更に窒素原子で置換されている環等が挙げられる。   Aromatic heterocycles include furan ring, thiophene ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole At least one of the carbon atoms of the hydrocarbon ring constituting the ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, carbazole ring, carboline ring, carboline ring is further substituted with a nitrogen atom Ring and the like.

1〜R4が表す置換基としては、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)、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、ヒドロキシル基、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。これら置換基の中でもアルキル基が好ましい。 Examples of the substituent represented by R 1 to R 4 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). 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, Phthalazinyl group, etc.), heterocyclic group (eg, pyrrolidyl group, imi Zolidyl 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.), a cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), an arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), an alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, ethyl) Ruoxycarbonyl 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.), an acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octyl group) Rucarbonyl 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.), Rubamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl 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, phenylureido) Group naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfuric group) Sulfonyl 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.), fluorinated hydrocarbon Group (for example, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxyl group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, Triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.). Of these substituents, an alkyl group is preferable.

5及びR6が表す置換基としては、上述のR1〜R4が表す置換基で挙げられたものが適用できる。これらの置換基の中でも芳香族炭化水素環または芳香族複素環が好ましく、より好ましくは芳香族炭化水素環である。 As the substituent represented by R 5 and R 6 , those exemplified above for the substituent represented by R 1 to R 4 can be applied. Among these substituents, an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring is preferable, and an aromatic hydrocarbon ring is more preferable.

前記一般式(2)、(3)において、Ar5〜Ar8は5員の芳香族複素環を表し、R7及びR8はハロゲン原子または置換基を表す。5員の芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、キサゾール環、イソオキサゾール環等が挙げられる。R7及びR8が表す置換基としては上記R1〜R4が表す置換基と同義のものが挙げられるが、好ましくはアルキル基である。 In the general formulas (2) and (3), Ar 5 to Ar 8 represent a 5-membered aromatic heterocyclic ring, and R 7 and R 8 represent a halogen atom or a substituent. Examples of the 5-membered aromatic heterocycle include a furan ring, a thiophene ring, a triazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, a xazole ring, and an isoxazole ring. Examples of the substituent represented by R 7 and R 8 include the same ones as the substituents represented by R 1 to R 4 above, and an alkyl group is preferable.

前記一般式(4a)〜(4d)において、L1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した2価の連結基を表し、R1〜R4はハロゲン原子または置換基を表し、R5、R6は水素原子、ハロゲン原子または芳香族炭化水素環を表す。A1〜A12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、A1〜A3、A4〜A6、A7〜A9、A10〜A12のそれぞれで形成される5員環は全て芳香族複素環である。 In the general formulas (4a) to (4d), L 1 represents a divalent linking group bonded with a conjugated system including an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, and R 1 to R 4 represent a halogen atom or a substituent. R 5 and R 6 each represents a hydrogen atom, a halogen atom or an aromatic hydrocarbon ring. A 1 to A 12 represent a carbon atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, or an oxygen atom. However, the 5-membered rings formed by A 1 to A 3 , A 4 to A 6 , A 7 to A 9 , and A 10 to A 12 are all aromatic heterocycles.

1、R1〜R4、R5、R6は一般式(1)のそれと同義であり、A1〜A3、A4〜A6、A7〜A9、A10〜A12のそれぞれで形成される5員の芳香族複素環は、前記一般式(2)、(3)においてAr5〜Ar8が表す芳香族複素環と同義である。 L 1 , R 1 to R 4 , R 5 and R 6 have the same meanings as those in the general formula (1), and A 1 to A 3 , A 4 to A 6 , A 7 to A 9 , A 10 to A 12 The 5-membered aromatic heterocycle formed by each has the same meaning as the aromatic heterocycle represented by Ar 5 to Ar 8 in the general formulas (2) and (3).

以下、本発明に係る前記一般式(1)で表される化合物の具体的例示化合物を示すが、これらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the specific exemplary compound of the compound represented by the said General formula (1) based on this invention is shown, it is not limited to these.

Figure 2007059685
Figure 2007059685

Figure 2007059685
Figure 2007059685

Figure 2007059685
Figure 2007059685

Figure 2007059685
Figure 2007059685

Figure 2007059685
Figure 2007059685

Figure 2007059685
Figure 2007059685

化合物例に代表される本発明に係る化合物は、例えば、J.Mater.Chem.,11,5,1357−1363(2001)を参考に合成することができる。   The compounds according to the present invention represented by compound examples are described in, for example, J. Org. Mater. Chem. , 11, 5, 1357-1363 (2001).

《有機半導体膜》
本発明の有機半導体膜について説明する。
<Organic semiconductor film>
The organic semiconductor film of the present invention will be described.

本発明の有機半導体材料は適当な有機溶媒(後述する)と混合し、溶液または分散液として用いることができる。   The organic semiconductor material of the present invention can be mixed with an appropriate organic solvent (described later) and used as a solution or dispersion.

本発明の有機半導体材料を含有する溶液を用いて有機半導体膜を作製する場合、使用する有機溶媒は何を用いても構わず、また2種以上の有機溶媒を混合して用いてもよいが、好ましくは非ハロゲン系の溶媒を1種以上含んでおり、より好ましくは非ハロゲン系の溶媒のみで構成されていることが望ましい。   When producing an organic semiconductor film using a solution containing the organic semiconductor material of the present invention, any organic solvent may be used, or two or more organic solvents may be mixed and used. Preferably, it contains at least one non-halogen solvent, and more preferably only non-halogen solvent.

《室温で溶液または分散液》
本発明の有機半導体膜は、本発明の有機半導体材料を下記に示す有機溶媒と混合して調製した、室温で溶液または分散液を用いて膜形成する工程を経て作製されることが好ましい。ここで、室温で溶液または分散液とは、有機半導体材料と有機溶媒とを10〜80℃の条件下で混合した時に溶液または分散液が形成されることが好ましく、分散液とは有機半導体材料が粒子状に分散された状態を表すが、分散液中に有機半導体材料が部分的溶解している状態も含まれる。
<< Solution or dispersion at room temperature >>
The organic semiconductor film of the present invention is preferably produced through a step of forming a film using a solution or a dispersion at room temperature, prepared by mixing the organic semiconductor material of the present invention with the organic solvent shown below. Here, the solution or dispersion at room temperature preferably forms a solution or dispersion when the organic semiconductor material and the organic solvent are mixed at 10 to 80 ° C. The dispersion is an organic semiconductor material. Represents a state in which the organic semiconductor material is partially dissolved in the dispersion liquid.

また分散液の一態様としては、例えば、80℃の温度条件下では溶解し、溶液を形成するが、室温(通常25℃前後の温度を示す)に戻すと有機半導体材料の粒子、凝集体、析出物等が有機溶媒中に分散されている状態等を挙げることができる。   Further, as one aspect of the dispersion, for example, it dissolves under a temperature condition of 80 ° C. to form a solution, but when returned to room temperature (usually showing a temperature of about 25 ° C.), particles, aggregates of organic semiconductor material, The state etc. in which the precipitate etc. are disperse | distributed in the organic solvent can be mentioned.

(有機溶媒)
上記の溶液または分散液の調製に用いる有機溶媒としては特に制限はなく、単一溶媒でも混合溶媒でもよいが、好ましくは非ハロゲン系溶媒が用いられる。本発明に用いられる非ハロゲン系溶媒としては、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族系、シクロヘキサンなどの脂環式系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル、アニソール、ベンジルエチルエーテル、エチルフェニルエーテル、ジフェニルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、エチルセロソルブ等のエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン系溶媒、その他ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルホルムアミド、1,3−ジオキソラン等が挙げられる。
(Organic solvent)
There is no restriction | limiting in particular as an organic solvent used for preparation of said solution or dispersion liquid, Although a single solvent or a mixed solvent may be sufficient, Preferably a non-halogen-type solvent is used. Non-halogen solvents used in the present invention include aliphatic solvents such as hexane and octane, alicyclic solvents such as cyclohexane, aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene, tetrahydrofuran, dioxane, and ethylene glycol diethyl ether. , Ether solvents such as anisole, benzyl ethyl ether, ethyl phenyl ether, diphenyl ether, and methyl-t-butyl ether, ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, and ethyl cellosolve, alcohol solvents such as methanol, ethanol, and isopropanol, acetone , Ketone solvents such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, 2-hexanone, 2-heptanone and 3-heptanone, other dimethylformamide, dimethylsulfoxide, diethylformamide, 1,3- Oxolane, and the like.

また併用される有機溶剤は特に制限されるものではないが、好ましいものとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ピロリドン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、β−メトキシプロピオン酸メチル、β−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、ヘキサン、リモネン、シクロヘキサンなどが挙げられる。これらの有機溶媒は2種類以上を組合せて用いることもできる。   Further, the organic solvent used in combination is not particularly limited, but preferred ones are methanol, ethanol, isopropanol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl acetate. , Ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl β-methoxypropionate, ethyl β-ethoxypropionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, xylene, hexane, limonene, cyclohexane and the like. Two or more of these organic solvents can be used in combination.

また、エステル系溶剤としてはオキシイソ酪酸アルキルエステル等を用いてもよく、オキシイソ酪酸エステルとしては、α−メトキシイソ酪酸メチル、α−メトキシイソ酪酸エチル、α−エトキシイソ酪酸メチル、α−エトキシイソ酪酸エチルなどのα−アルコキシイソ酪酸アルキルエステル;β−メトキシイソ酪酸メチル、β−メトキシイソ酪酸エチル、β−エトキシイソ酪酸メチル、β−エトキシイソ酪酸エチルなどのβ−アルコキシイソ酪酸アルキルエステル;及びα−ヒドロキシイソ酪酸メチル、α−ヒドロキシイソ酪酸エチルなどのα−ヒドロキシイソ酪酸アルキルエステルが挙げられ、特にα−メトキシイソ酪酸メチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、β−エトキシイソ酪酸メチルまたはα−ヒドロキシイソ酪酸メチル等を用いることができる。   In addition, oxyisobutyric acid alkyl ester or the like may be used as an ester solvent, and oxyisobutyric acid ester may be α such as methyl α-methoxyisobutyrate, ethyl α-methoxyisobutyrate, methyl α-ethoxyisobutyrate, or ethyl α-ethoxyisobutyrate. -Alkoxyisobutyric acid alkyl esters; β-alkoxyisobutyric acid alkyl esters such as methyl β-methoxyisobutyrate, ethyl β-methoxyisobutyrate, methyl β-ethoxyisobutyrate, ethyl β-ethoxyisobutyrate; and methyl α-hydroxyisobutyrate, α- Examples include α-hydroxyisobutyric acid alkyl esters such as ethyl hydroxyisobutyrate, and in particular, methyl α-methoxyisobutyrate, methyl β-methoxyisobutyrate, methyl β-ethoxyisobutyrate or methyl α-hydroxyisobutyrate can be used. The

《有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ(有機TFTともいう)》
本発明の有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ(本願では、有機TFTともいう)について説明する。
<< Organic semiconductor device, organic thin film transistor (also called organic TFT) >>
The organic semiconductor device and organic thin film transistor (also referred to as organic TFT in the present application) of the present invention will be described.

本発明の有機半導体材料は有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ(有機TFT)等の半導体層に用いられることにより、良好に駆動する有機半導体デバイス、有機TFTを提供することができる。   The organic semiconductor material of the present invention can be used for a semiconductor layer such as an organic semiconductor film, an organic semiconductor device, and an organic thin film transistor (organic TFT), thereby providing an organic semiconductor device and an organic TFT that are driven well.

有機TFT(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チャネル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チャネル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。   An organic TFT (organic thin-film transistor) has a source electrode and a drain electrode connected by a semiconductor semiconductor channel as a semiconductor layer on a support, and a top gate type having a gate electrode on the gate electrode via a gate insulating layer. First, it is roughly classified into a bottom gate type having a gate electrode on a body and having a source electrode and a drain electrode connected by an organic semiconductor channel through a gate insulating layer.

本発明の有機半導体材料を有機半導体膜、有機半導体デバイス、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 of the present invention on a semiconductor layer of an organic semiconductor film, an organic semiconductor device, or an organic thin film transistor, it can be installed on a substrate by vacuum deposition, but it can be dissolved in an appropriate solvent and added as necessary. It is preferable to place the solution prepared by adding the solution on the substrate by cast coating, spin coating, printing, inkjet method, ablation method or the like.

この場合、本発明の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、n−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 this case, the solvent for dissolving the organic semiconductor material of the present invention is not particularly limited as long as the organic semiconductor material can be dissolved to prepare a solution having an appropriate concentration, but specifically, diethyl ether or diisopropyl ether. Linear ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, alkyl halide solvents such as chloroform and 1,2-dichloroethane, toluene, o-dichlorobenzene, nitrobenzene And aromatic solvents such as m-cresol, aliphatic hydrocarbon solvents such as N-methylpyrrolidone, carbon disulfide and n-hexane, and cyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane. Of these solvents, a solvent containing a non-halogen solvent is preferable, and a non-halogen solvent is preferable.

本発明の有機薄膜トランジスタは、本発明の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 of 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。更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 relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing 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、乾燥する所謂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、同11−133205号、特開2000−121804号、同2000−147209号、同2000−185362号の各公報等に記載されている。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, and JP-A-2000-185362. 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、本発明の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 of 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、両電極間に本発明の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、更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, an organic semiconductor layer 1 made of the organic semiconductor material of the present invention is formed between both electrodes, and insulation is formed thereon. The layer 5 is formed, and the gate electrode 4 is further formed thereon to form an organic thin film transistor. 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、該電極間に本発明の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 thereon, and the source electrode 2 and the drain electrode 3 are formed on the metal foil or the like. An organic semiconductor layer 1 formed of the organic semiconductor material of 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 the 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.

《有機EL素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)》
本発明の有機半導体デバイスまたは有機薄膜トランジスタは、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子ともいう)に具備することができ、本発明に係る有機EL素子は、例えば、陽極と陰極との間に有機EL層(有機化合物層ともいう)が挟まれた状態のものが挙げられるが、これらの構成としては従来公知の層構成、有機EL層の材料等を用いて作製することができる。例えば、Nature、395巻、151〜154頁の文献等が参照出来る。また、本発明の有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタは、例えば、SID2005,session49−1,2,3に紹介されている技術に適用することができ、a−Siトランジスタを本発明の有機半導体トランジスタに置き換えることで良好な特性を得ることが可能である。
<< Organic EL element (Organic electroluminescence element) >>
The organic semiconductor device or the organic thin film transistor of the present invention can be provided in an organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element), and the organic EL element according to the present invention includes, for example, an organic EL layer between an anode and a cathode. Although the thing of the state in which (it is also mentioned an organic compound layer) is pinched | listed is mentioned, as these structures, it can produce using a conventionally well-known layer structure, the material of an organic EL layer, etc. For example, references such as Nature, 395, 151-154 can be referred to. The organic thin film transistor using the organic semiconductor material of the present invention can be applied to the technology introduced in, for example, SID 2005, sessions 49-1, 2 and 3, and an a-Si transistor is used as the organic semiconductor transistor of the present invention. It is possible to obtain good characteristics by replacing with.

本発明に係る有機EL素子を発光(例えば、表示装置、照明装置等に適用)させるにあたっては、高い発光輝度を得、且つ発光寿命が長い等の効果を得る観点から、本発明の有機半導体デバイスまたは本発明の有機薄膜トランジスタを具備していることが好ましい。   The organic semiconductor device of the present invention is used from the viewpoint of obtaining high light emission luminance and a long light emission lifetime when the organic EL element according to the present invention emits light (for example, applied to a display device, a lighting device, etc.). Or it is preferable to comprise the organic thin-film transistor of this invention.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

実施例1
《有機薄膜トランジスタ1の作製》
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
<< Production of Organic Thin Film Transistor 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.

次に有機半導体として、比較化合物(1)のシクロヘキサン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、キャスト膜(膜厚20nm)を形成した。室温で乾燥させた後、N2ガス雰囲気中で熱処理を施した。 Next, a cyclohexane solution of the comparative compound (1) is bubbled with nitrogen gas as an organic semiconductor to remove dissolved oxygen in the solution, and the thermal oxide film (oxidation) is performed in a nitrogen gas atmosphere of 1.013 × 10 2 kPa. The cast film (thickness 20 nm) was formed by applying an applicator on the surface of the silicon film. After drying at room temperature, heat treatment was performed in an N 2 gas atmosphere.

更に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(比較例)を作製した。   Further, gold was deposited on the surface of this film using a mask to form a source electrode and a drain electrode. Thus, an organic thin film transistor 1 (comparative example) 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2、3の作製》
有機薄膜トランジスタ1の作製において、比較化合物(1)を比較化合物(2)(JACS,126,3378〜3379(2004)を参考に合成した)、比較化合物(3)に変更し、クロロホルムの溶液または分散液として用いた以外は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2、3(比較例)を各々作製した。
<< Production of Organic Thin Film Transistors 2 and 3 >>
In the preparation of the organic thin film transistor 1, the comparative compound (1) was changed to the comparative compound (2) (synthesized with reference to JACS, 126, 3378-3379 (2004)) and the comparative compound (3), and a solution or dispersion of chloroform. Organic thin-film transistors 2 and 3 (comparative examples) were produced in the same manner as the organic thin-film transistor 1 except that they were used as liquids.

Figure 2007059685
Figure 2007059685

《有機薄膜トランジスタ4〜8の作製》
有機薄膜トランジスタ1の作製において、比較化合物(1)の代替として、表1に記載の本発明の有機半導体材料に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ4〜8(本発明)を作製した。
<< Production of Organic Thin Film Transistors 4-8 >>
In the production of the organic thin film transistor 1, organic thin film transistors 4 to 8 (the present invention) were produced in the same manner except that the organic semiconductor material of the present invention described in Table 1 was used as an alternative to the comparative compound (1).

《キャリア移動度評価及びON/OFF比の評価》
得られた有機薄膜トランジスタ1〜8の各々について、作製直後の各素子のキャリア移動度とON/OFF比を各々求めた。なお、本発明ではI−V特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、更にドレインバイアス−50Vとし、ゲートバイアス−50V及び0Vにしたときのドレイン電流値の比率からON/OFF比を求めた。
<< Evaluation of carrier mobility and ON / OFF ratio >>
About each of the obtained organic thin-film transistors 1-8, the carrier mobility and ON / OFF ratio of each element immediately after preparation were calculated | required, respectively. In the present invention, the carrier mobility is obtained from the saturation region of the IV characteristic, and the ON / OFF ratio is obtained from the ratio of the drain current value when the drain bias is −50 V and the gate bias is −50 V and 0 V.

得られた結果を表1に示す。   The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2007059685
Figure 2007059685

表1から、比較の有機TFT素子と比べて、本発明の有機TFT素子4〜8は十分な溶解性を持ちながら、優れたトランジスタ特性を示すことが判る。   From Table 1, it can be seen that the organic TFT elements 4 to 8 of the present invention exhibit excellent transistor characteristics while having sufficient solubility as compared with the comparative organic TFT element.

実施例2
《有機EL素子の作製》
有機EL素子の作製は、Nature、395巻、151〜154頁に記載の方法を参考にして、図3に示したような封止構造を有するトップエミッション型の有機EL素子を作製した。なお、図3において、101は基板、102aは陽極、102bは有機EL層(具体的には、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等が含まれる)、102cは陰極を示し、陽極102a、有機EL層102b、陰極102cにより、発光素子102が形成されている。103は封止膜を示す。なお、本発明に係る有機EL素子はボトムエミッション型でもトップエミッション型のどちらでもよい。
Example 2
<< Production of organic EL element >>
The organic EL element was produced by referring to the method described in Nature, 395, 151-154, to produce a top emission type organic EL element having a sealing structure as shown in FIG. 3, 101 denotes a substrate, 102a denotes an anode, 102b denotes an organic EL layer (specifically, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, and the like), 102c denotes a cathode, and the anode 102a The light emitting element 102 is formed by the organic EL layer 102b and the cathode 102c. Reference numeral 103 denotes a sealing film. The organic EL element according to the present invention may be either a bottom emission type or a top emission type.

本発明に係る有機EL素子と本発明の有機薄膜トランジスタ(ここで、本発明の有機薄膜トランジスタは、スイッチングトランジスタや駆動トランジスタ等として用いられる)を組み合わせて、アクティブマトリクス型の発光素子を作製したが、その場合は、例えば、図4に示すようにガラス基板601上にTFT602(有機薄膜トランジスタ602でもよい)が形成されている基板を用いる態様が一例として挙げられる。ここで、TFT602の作製方法は公知のTFTの作製方法が参照できる。勿論、TFTとしては従来公知のトップゲート型TFTであってもボトムゲート型TFTであっても構わない。   The organic EL element according to the present invention and the organic thin film transistor of the present invention (herein, the organic thin film transistor of the present invention is used as a switching transistor, a driving transistor, etc.) were combined to produce an active matrix light emitting element. In this case, for example, an embodiment using a substrate in which a TFT 602 (or an organic thin film transistor 602 may be formed) is formed on a glass substrate 601 as shown in FIG. Here, a known TFT manufacturing method can be referred to for the TFT 602 manufacturing method. Of course, the TFT may be a conventionally known top gate type TFT or bottom gate type TFT.

上記で作製した有機EL素子は、単色、フルカラー、白色等の種々の発光形態において、良好な発光特性を示した。   The organic EL device produced above showed good light emission characteristics in various light emission forms such as single color, full color, and white.

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. 封止構造を有する有機EL素子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the organic EL element which has a sealing structure. 有機EL素子に用いる、TFTを有する基板の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the board | substrate which has TFT used for an organic EL element.

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
102 有機EL素子
102a、202 陽極
102b 有機EL層
102c、204 陰極
103 封止膜
205 駆動用素子
206 正孔輸送層
207 発光層
208 電子輸送層
601 基板
602 TFT薄膜トランジスタ
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 102 Organic EL element 102a, 202 Anode 102b Organic EL layer 102c, 204 Cathode 103 Sealing film 205 Drive element 206 Hole transport layer 207 Light emitting layer 208 Electron transport layer 601 Substrate 602 TFT thin film transistor

Claims (17)

下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
Figure 2007059685
(一般式(1)において、L1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した2価の連結基を表す。Ar1〜Ar4は芳香族複素環を表す。R1〜R4はハロゲン原子または置換基を表し、R5、R6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。但し、Ar1、Ar3及びAr2、Ar4は、Head−to−Tail構造またはTail−to−Tail構造を有する。)
An organic semiconductor material comprising a compound represented by the following general formula (1):
Figure 2007059685
(In General Formula (1), L 1 represents a divalent linking group bonded with a conjugated system including an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring. Ar 1 to Ar 4 represent an aromatic heterocyclic ring. 1 to R 4 each represents a halogen atom or a substituent, and R 5 and R 6 each represent a hydrogen atom, a halogen atom or a substituent, provided that Ar 1 , Ar 3 and Ar 2 , Ar 4 represent Head-to-Tail. Structure or tail-to-tail structure)
前記一般式(1)で表される化合物の分子量が10000以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機半導体材料。 The organic semiconductor material according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (1) has a molecular weight of 10,000 or less. 前記一般式(1)におけるAr1〜Ar4がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機半導体材料。 The organic semiconductor material according to claim 1, wherein Ar 1 to Ar 4 in the general formula (1) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings. 前記一般式(1)におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が5〜40であることを特徴とする請求項3に記載の有機半導体材料。 4. The organic semiconductor material according to claim 3, wherein the total number of rings in the thiophene ring and the thiazole ring in the general formula (1) or all in each thiophene ring is 5 to 40. 5. 前記一般式(1)が下記一般式(2)または(3)で表される部分構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の有機半導体材料。
Figure 2007059685
(一般式(2)、(3)中、Ar5〜Ar8は5員の芳香族複素環を表し、R7及びR8はハロゲン原子または置換基を表す。)
The organic semiconductor material according to claim 1 or 2, wherein the general formula (1) has a partial structure represented by the following general formula (2) or (3).
Figure 2007059685
(In general formulas (2) and (3), Ar 5 to Ar 8 represent a 5-membered aromatic heterocyclic ring, and R 7 and R 8 represent a halogen atom or a substituent.)
前記一般式(2)または(3)におけるAr5〜Ar8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項5に記載の有機半導体材料。 The organic semiconductor material according to claim 5, wherein Ar 5 to Ar 8 in the general formula (2) or (3) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings. 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(4a)〜(4d)のいずれかで表されることを特徴とする請求項1または2に記載の有機半導体材料。
Figure 2007059685
(一般式(4a)〜(4d)において、L1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した2価の連結基を表し、R1〜R4はハロゲン原子または置換基を表し、R5、R6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。A1〜A12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、A1〜A3、A4〜A6、A7〜A9、A10〜A12のそれぞれで形成される5員環は全て芳香族複素環である。)
The organic semiconductor material according to claim 1 or 2, wherein the compound represented by the general formula (1) is represented by any one of the following general formulas (4a) to (4d).
Figure 2007059685
(In the general formulas (4a) to (4d), L 1 represents a divalent linking group bonded with a conjugated system containing an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle, and R 1 to R 4 represent a halogen atom or a substituent. R 5 and R 6 represent a hydrogen atom, a halogen atom or a substituent, A 1 to A 12 represent a carbon atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or an oxygen atom, provided that A 1 to A 3 , A 4 to a 6, 5-membered ring formed by each of a 7 ~A 9, a 10 ~A 12 are all aromatic heterocyclic ring.)
前記一般式(4a)〜(4d)におけるA1〜A3、A4〜A6、A7〜A9、A10〜A12のそれぞれで形成される5員芳香族複素環がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項7に記載の有機半導体材料。 In the general formulas (4a) to (4d), a 5-membered aromatic heterocycle formed by each of A 1 to A 3 , A 4 to A 6 , A 7 to A 9 , and A 10 to A 12 is a thiophene ring and The organic semiconductor material according to claim 7, wherein the thiazole ring or all are thiophene rings. 前記一般式(4a)〜(4d)におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が5〜40であることを特徴とする請求項8に記載の有機半導体材料。 9. The organic semiconductor material according to claim 8, wherein the thiophene ring and the thiazole ring in the general formulas (4a) to (4d), or the total number of rings in each thiophene ring is 5 to 40. 前記一般式(4a)が前記一般式(2)で表される部分構造を有することを特徴とする請求項8に記載の有機半導体材料。 The organic semiconductor material according to claim 8, wherein the general formula (4a) has a partial structure represented by the general formula (2). 前記一般式(2)におけるAr5〜Ar8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項10に記載の有機半導体材料。 The organic semiconductor material according to claim 10, wherein Ar 5 to Ar 8 in the general formula (2) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings. 前記一般式(4b)が前記一般式(3)で表される部分構造を有することを特徴とする請求項8に記載の有機半導体材料。 The organic semiconductor material according to claim 8, wherein the general formula (4b) has a partial structure represented by the general formula (3). 前記一般式(3)におけるAr5〜Ar8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項12に記載の有機半導体材料。 The organic semiconductor material according to claim 12, wherein Ar 5 to Ar 8 in the general formula (3) are a thiophene ring and a thiazole ring, or all are thiophene rings. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の有機半導体材料の構造中にHead−to−Head構造を持たないことを特徴とする有機半導体材料。 The organic-semiconductor material which does not have a head-to-head structure in the structure of the organic-semiconductor material of any one of Claims 1-13. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。 The organic-semiconductor film of any one of Claims 1-14 is contained, The organic-semiconductor film characterized by the above-mentioned. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。 The organic-semiconductor device using the organic-semiconductor material of any one of Claims 1-14. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の有機半導体材料を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, wherein the organic semiconductor material according to claim 1 is used for a semiconductor layer.
JP2005244201A 2005-08-25 2005-08-25 Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor Pending JP2007059685A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005244201A JP2007059685A (en) 2005-08-25 2005-08-25 Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005244201A JP2007059685A (en) 2005-08-25 2005-08-25 Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007059685A true JP2007059685A (en) 2007-03-08

Family

ID=37922904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005244201A Pending JP2007059685A (en) 2005-08-25 2005-08-25 Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007059685A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003261655A (en) * 2002-01-11 2003-09-19 Xerox Corp Polythiophenes and device using these
WO2005070994A1 (en) * 2004-01-26 2005-08-04 Konica Minolta Holdings, Inc. Organic semiconductor material, organic transistor, field effect transistor, switching device and thiazole compound

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003261655A (en) * 2002-01-11 2003-09-19 Xerox Corp Polythiophenes and device using these
WO2005070994A1 (en) * 2004-01-26 2005-08-04 Konica Minolta Holdings, Inc. Organic semiconductor material, organic transistor, field effect transistor, switching device and thiazole compound

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007088222A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, and organic thin-film transistor
JP2007088016A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, organic thin-film transistor, and organic electroluminescent element
JP2007067263A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic semiconductor thin-film transistor
JPWO2006059486A1 (en) Organic thin film transistor material, organic thin film transistor, field effect transistor, switching element, organic semiconductor material, and organic semiconductor film
JPWO2005122278A1 (en) Organic semiconductor thin film, organic semiconductor device, organic thin film transistor, and organic electroluminescence element
JP2007019294A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor element, and organic thin film transistor
JP4992202B2 (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic thin film transistor, organic semiconductor film manufacturing method, and organic thin film transistor manufacturing method
JP2006216814A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor thin film, organic thin film transistor, field effect transistor and switching element
JP2007067262A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic semiconductor thin-film transistor
JP5157079B2 (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, and organic thin film transistor
JP2007088224A (en) Organic semiconductor material and organic semiconductor film using same, organic semiconductor device, and organic thin-film transistor
JP2006339577A (en) Organic semiconductor thin film and organic thin film transistor
JP2007088115A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, and organic thin-film transistor
JP5228907B2 (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, and organic thin film transistor
JP2007158062A (en) Organic semiconductor material, film and device, and organic thin film transistor
JP2007288033A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor
JP2006222251A (en) Organic semiconductor material, organic thin-film transistor, field effect transistor, and switching element
JP2007208032A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, method of manufacturing organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor
JP2007311609A (en) Material, film, and device for organic semiconductor and organic thin-film transistor
JP2007317984A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, and organic thin film transistor
JP5157053B2 (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, and organic thin film transistor
JPWO2006038459A1 (en) Organic thin film transistor material, organic thin film transistor, field effect transistor and switching element
JP2006060116A (en) Organic thin film transistor, material therefor, field effect transistor and switching device
JP2007059682A (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device and organic thin-film transistor
JPWO2006098121A1 (en) Organic semiconductor material, organic semiconductor film, organic semiconductor device, organic thin film transistor, and method for forming organic thin film transistor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080821

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20110818

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120522