JP2007207967A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜トランジスタ用途に有用な有機半導体材料を分子設計し、得られた有機半導体材料を用いて、高いキャリア移動度を示し、ＯＮ／ＯＦＦ比が高く、かつ、高耐久性を併せ持つ、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。
【解決手段】芳香族縮合多環を部分構造として有する化合物を含有する有機半導体材料であって、分子内に３個の環に属する炭素原子を少なくとも２個有し、さらに下記一般式（ａ）で表される置換基を少なくとも１個有することを特徴とする有機半導体材料。
【化１】

（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。Ｌはアルケニル基またはアルキニル基を含む２価の連結基を表す。）
【選択図】なし

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、有機レーザー発振素子（例えば、非特許文献１参照）や、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（例えば、非特許文献２参照）。

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。

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）、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等限られた種類の化合物（例えば、非特許文献１〜３参照）でしかなく、溶剤への十分な溶解性を保持しながら、十分なキャリア移動度、ＯＮ／ＯＦＦ比を示す材料は見出されていない。

最近、溶解性の高いアセン類であるルブレンの単結晶によって非常に高い移動度が報告されているが（例えば、非特許文献４参照）、溶液キャストで成膜したルブレンの膜はこのような単結晶構造を取らず、十分な移動度は得られていない。

また、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ペンタセンは、有機溶媒に対して不溶もしくは難溶という課題があった。この点を改良するために、ペンタセンに官能基を付与した化合物等も開示され、溶液塗布によって比較的良好なキャリア移動度が得られるとの報告もされている（例えば、特許文献６参照）。

しかし、これらルブレンやペンタセン等のアセン系の化合物は、空気によって容易に酸化されエンドペルオキシドのような酸化体や二量体等への転化を起こし、電界効果トランジスタとしての性能が大きく劣化してしまうことが知られており、溶液での保存安定性や、塗布膜の安定性についてはいまだ解決すべき課題が残されている。

酸化に対して比較的安定なアセン系化合物の例としては、ペンタセンの６、１３位やアントラジチオフェンの５、１１位をシリルエチニル基で置換した一部の化合物が、塗布膜の安定性がよいとの報告がある（例えば、非特許文献５、６、７及び特許文献７参照）。

しかしながら、これらの報告においては、酸化に対する安定性が向上したと定性的な性状を述べているのみであり、いまだ実用に耐えうる程度の安定性は得られていない。

従って、工程適性を有する溶媒に高濃度に溶解し、かつ、十分なキャリア移動度、ＯＮ／ＯＦＦ比を有し、さらには溶液状態での安定性を有するような、新規な電荷輸送性材料を用いた半導体性組成物の開発が待望されている。

しかしながら、上記文献においては、該化合物の半導体材料としての検討は行われておらず利用法が例示されているのみであり、十分なＴＦＴ性能は得られていない。

従って、工程適性を有する溶媒に高濃度に溶解し、かつ十分なキャリア移動度、ＯＮ／ＯＦＦ比を有し、さらには溶液状態での安定性を有するような、新規な電荷輸送性材料を用いた半導体性組成物の開発が待望されている。
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 国際公開第０３／０１６５９９号パンフレット 米国特許第６，６９０，０２９号明細書 『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 Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，３０３，５６６４，１６４４−１６４６ Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．４（２００２），１５ページ Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１２７（２００５），４９８６ページ Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，Ｖｏｌ．１５（２００３），２００９ページ

本発明の目的は、薄膜トランジスタ用途に有用な有機半導体材料を分子設計し、得られた有機半導体材料を用いて、高いキャリア移動度を示し、ＯＮ／ＯＦＦ比が高く、かつ、高耐久性（酸化安定性及び経時安定性）を併せ持つ、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。

本発明の上記課題は、以下の構成により達成された。

１．芳香族縮合多環を部分構造として有する化合物を含有する有機半導体材料であって、分子内に３個の環に属する炭素原子を少なくとも２個有し、さらに下記一般式（ａ）で表される置換基を少なくとも１個有することを特徴とする有機半導体材料。

（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。Ｌはアルケニル基またはアルキニル基を含む２価の連結基を表す。）
２．前記芳香族縮合多環が、３個の環に属する炭素原子を少なくとも２個有することを特徴とする１に記載の有機半導体材料。

３．前記一般式（ａ）で表される置換基を少なくとも２個有することを特徴とする１または２に記載の有機半導体材料。
ただし、同一分子内に一般式（ａ）で表される置換基が２個以上含まれる場合は、一般式（ａ）で表される置換基は各々同じでも異なっていてもよい。

４．前記芳香族縮合多環が、下記一般式（１）で表される構造を有することを特徴とする１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体材料。

（式中、Ａｒ₁〜Ａｒ₄は芳香環を表し、それぞれの芳香環はさらに他の芳香環と縮合していてもよい。）
５．前記一般式（１）のＡｒ₁及びＡｒ₂がベンゼン環であることを特徴とする４に記載の有機半導体材料。

６．前記一般式（１）のＡｒ₁〜Ａｒ₄がベンゼン環であることを特徴とする４に記載の有機半導体材料。

７．前記芳香族縮合多環が下記一般式（２）で表されることを特徴とする１〜６のいずれか１項に記載の有機半導体材料。

（式中、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、及びＲ₁〜Ｒ₁₀は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ₁〜Ｒ₁₀で表される置換基はそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。Ｌはアルケニル基またはアルキニル基を含む２価の連結基を表す。）
８．前記一般式（ａ）及び一般式（２）のＬがアルキニル基であることを特徴とする１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料。

９．前記一般式（ａ）及び一般式（２）のＲ、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂が置換されたアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、−Ｓｉ（Ｒ′）₃、−Ｇｅ（Ｒ′）₃（ここで、Ｒ′は置換基を表す。）であることを特徴とする１〜８のいずれか１項に記載の有機半導体材料。

１０．前記一般式（２）のＲ₁₁、Ｒ₁₂が同一の置換基であることを特徴とする７〜９のいずれか１項に記載の有機半導体材料。

１１．１〜１０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。

１２．１〜１０のいずれか１項に記載の有機半導体材料を有機溶媒に溶解または分散し、得られた溶液または分散液を塗布・乾燥することによって形成されることを特徴とする有機半導体膜。

１３．１〜１０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。

１４．１〜１０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。

本発明により、薄膜トランジスタ用途に有用な有機半導体材料を分子設計し、得られた有機半導体材料を用いて、高いキャリア移動度を示し、ＯＮ／ＯＦＦ比が高く、かつ、高耐久性（酸化安定性及び経時安定性）を併せ持つ、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。

本発明の有機半導体材料においては、請求項１〜１０のいずれか１項に規定される構成を用いることにより、薄膜トランジスタ用途に有用な有機半導体材料が得られた。

得られた有機半導体材料を用いて、高いキャリア移動度を示し、良好なＯＮ／ＯＦＦ特性を示す有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴともいう）が得られた。

また、本発明の有機ＴＦＴを具備した有機エレクトロルミネッセンス素子は、良好な発光特性を示すことが分かった。

以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。

《有機半導体材料》
本発明に係る有機半導体材料について説明する。

本発明者らが上記の問題点を種々検討した結果、本発明の化合物が高い移動度を示し、さらに酸化に対して安定であることが判明した。これは本発明の化合物がキャリア移動に有利な大きなπ共役面を有する芳香族縮合多環を部分構造として有し、さらにアルケニルまたはアルキニル置換基は芳香環同士のπスタックを阻害する要素が少ないため、分子がより密に配列した結晶性の高い膜が形成され、その結果、塗布膜の移動度の高いものができるのみならず、酸素や水分等の劣化因子が浸透しにくい薄膜となり、耐久性を向上できたものと推定される。

酸化安定性については、電子的に吸引性のアルケニル基またはアルキニル基を導入することにより酸化に対する耐性がより向上することが判明した。

また、前述のように、ペンタセンやセクシチオフェンのように平面性が高い分子は難溶であることが多いが、上記一般式（１）で表される化合物はペリ位に適当なアルケニル基またはアルキニル基が導入されていることにより、溶媒に対する溶解性が大きく向上するという特性を示した。

また、アルキニル基は三重結合であるため、芳香環に連結した炭素原子は水素原子を持たず、π平面間が近づくのを阻害する基がないため分子間πスタックがより促進される。さらにアルキニル基の先にシリル基のような適度に大きな置換基を導入することにより、π平面同士の重なりが大きくキャリア移動に有利な“Ｆａｃｅ−ｔｏ−ｆａｃｅ”構造をとることが可能となった。

以上のことから、上記一般式（ａ）で表される化合物を含む、本発明の有機半導体材料は、高耐久性（酸化安定性及び経時安定性）であり、かつ、キャリア移動度の高い材料を提供することが可能となった。

《芳香族縮合多環を部分構造として有する化合物》
本発明に係る芳香族縮合多環を部分構造として有する化合物（以下、単に芳香族縮合多環化合物ともいう）について説明する。

本発明の有機半導体材料は、芳香族縮合多環を部分構造として有し、分子内に３個の環に属する炭素原子を少なくとも２個有し、さらに前記一般式（ａ）で表される置換基を少なくとも１個有することが特徴であり、この化合物を少なくとも主成分として含むことが特徴である。ここで、主成分とは有機半導体材料の総質量の５０質量％以上含まれていることを示す。もちろん、この化合物が、本発明の有機半導体材料において、１００質量％の含有量で含まれていてもよい。

芳香族縮合多環とは、芳香族炭化水素環及び／または、芳香族複素環が縮合して多環を形成した化合物である。

芳香族炭化水素環としては、例えば、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。前記芳香族炭化水素環は、後述する一般式（ａ）のＲで表される置換基を有してもよい。

芳香族複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、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、インダゾール環、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、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つがさらに窒素原子で置換されている環を示す）等が挙げられる。前記芳香族複素環は、後述する一般式（ａ）のＲで表される置換基を有してもよい。

本発明では、これらの芳香族縮合多環は、３個の環に属する炭素原子を少なくとも２個有することが特徴であり、３個の環に属する炭素原子の数は２個以上が好ましい。３個の環に属する炭素原子とは、例えば下式の丸で囲んだ炭素原子を意味するが、この例に限ったものではない。

本発明では、これらの芳香族縮合多環は前記一般式（ａ）で表される置換基を有することが特徴である。

一般式（ａ）において、Ｌはアルケニル基またはアルキニル基を含む２価の連結基を表し、Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。

Ｒ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、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（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、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、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またはヘテロアリールスルホニル基（例えば、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、−Ｓｉ（Ｒ′）₃基（ここで、Ｒ′は置換基を表し、前記Ｒと同義であり、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）、ホスホノ基等が挙げられる。

これらの置換基は、さらに置換されていてもよく、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。

中でも、一般式（ａ）のＲで表される置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、−Ｓｉ（Ｒ′）₃基等が好ましいが、特に好ましくは、−Ｓｉ（Ｒ′）₃基である。

一般式（ａ）で表される置換基は分子中に、２個以上有することが好ましい。ただし、同一分子内に一般式（ａ）で表される置換基が２個以上含まれる場合は、一般式（ａ）で表される置換基は各々同じでも異なっていてもよい。

《一般式（１）で表される部分構造を有する化合物》
本発明では、前記芳香族縮合多環化合物の中でも、前記一般式（１）で表される部分構造を有する化合物が好ましい。

一般式（１）において、Ａｒ₁〜Ａｒ₄は芳香環を表し、それぞれの芳香環はさらに他の芳香環と縮合していてもよい。Ａｒ₁〜Ａｒ₄で表される芳香環は、前記芳香族縮合多環で述べた芳香族炭化水素環、芳香族複素環と同義である。

Ａｒ₁〜Ａｒ₄のうち、Ａｒ₁及びＡｒ₂がベンゼン環であることが好ましく、Ａｒ₁〜Ａｒ₄の全てがベンゼン環であることが好ましい。

《一般式（２）で表される部分構造を有する化合物》
本発明では、前記芳香族縮合多環化合物の中でも、前記一般式（２）で表される部分構造を有する化合物が好ましい。

一般式（２）において、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、及びＲ₁〜Ｒ₁₀は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ₁〜Ｒ₁₀で表される置換基はそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。Ｌはアルケニル基またはアルキニル基を含む２価の連結基を表す。

Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、及びＲ₁〜Ｒ₁₀で表される置換基は、前記一般式（ａ）のＲで表される置換基と同義である。

一般式（２）において、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂が同一の置換基であることが好ましい。

前記一般式（ａ）及び一般式（２）のＬは、アルケニル基またはアルキニル基を表すが、アルケニル基であることが好ましい。

前記一般式（ａ）及び一般式（２）のＲ、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂が置換されたアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、−Ｓｉ（Ｒ′）₃、−Ｇｅ（Ｒ′）₃（ここで、Ｒ′は置換基を表す。）であることが好ましい。

以下、本発明の有機半導体材料に係る化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

本発明の有機半導体材料に係る化合物は、従来公知の合成法を参照することにより合成可能であるが、具体例として挙げた例示化合物７の合成例を一例として示す。

《例示化合物７の合成》
以下に例示化合物７の合成スキームを示す。

Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．，１９４３，７６，３２８ページを参考に合成した中間体１を用い、さらにＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００１，ｖｏｌ．１２３，９４８２ページを参考に化合物例７を合成した。

《有機半導体膜》
本発明に係る有機半導体膜について説明する。

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。

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。

《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。

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。

（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、オクタン等の脂肪族系、シクロヘキサン等の脂環式系溶媒、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。

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、シクロヘキサン等が挙げられる。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。

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等の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等の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等の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。

《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。

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。

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。

本発明の有機半導体材料を有機ＴＦＴ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、適切な溶剤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。

この場合、本発明に係る有機半導体化合物を溶解する溶剤は、該有機半導体化合物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。

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。

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。

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。

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。

ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤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。

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。

また、有機化合物皮膜としては、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。

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。

以下に、本発明に係る有機半導体化合物を用いて形成された有機薄膜を用いた有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）について説明する。

図１は、本発明に係る有機ＴＦＴ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薄膜トランジスタ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を形成して電界効果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。

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薄膜トランジスタ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。

図２は、有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例を示す図である。

有機ＴＦＴシート１０はマトリクス配置された多数の有機ＴＦＴ１１を有する。７は各ＴＦＴ１１のゲートバスラインであり、８は各ＴＦＴ１１のソースバスラインである。各ＴＦＴ１１のソース電極には、出力素子１２が接続され、この出力素子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。

また、本発明の有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴは、例えばＳＩＤ２００５，ｓｅｓｓｉｏｎ４９−１，２，３で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。

以下、技術適用の一例として、本発明の有機ＴＦＴを具備している有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）について記載する。

《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、有機ＥＬ素子は、例えば、陽極と陰極との間に有機ＥＬ層（有機層、有機化合物層ともいう）が挟まれた状態（挟持された状態ともいう）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頁の文献等が参照できる。

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、かつ、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。

《表示装置》
有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。

本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。

図３は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。

有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。ディスプレイ２１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。

制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。

図４は、表示部Ａの模式図である。

表示部Ａは基板上に、複数の走査線２５及びデータ線２６を含む配線部と、複数の画素２３等とを有する。

表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。

図においては、画素２３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。配線部の走査線２５及び複数のデータ線２６は、それぞれ導電材料からなり、走査線２５とデータ線２６は格子状に直交して、直交する位置で画素２３に接続している（詳細は図示せず）。

画素２３は、走査線２５から走査信号が印加されると、データ線２６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。

次に、画素の発光プロセスを説明する。

図５は、画素の模式図である。

画素は、有機ＥＬ素子１００、スイッチングトランジスタ１１０、駆動トランジスタ１２０、コンデンサ１３０等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１００として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。

図５において、制御部Ｂからデータ線６０を介してスイッチングトランジスタ１１０のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５０を介してスイッチングトランジスタ１１０のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１０の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３０と駆動トランジスタ１２０のゲートに伝達される。

画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３０が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２０の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２０は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１００の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７０から有機ＥＬ素子１００に電流が供給される。

制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５０に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１０の駆動がオフしてもコンデンサ１３０は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２０が駆動して有機ＥＬ素子１００が発光する。

すなわち、有機ＥＬ素子１００の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１００に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１０と駆動トランジスタ１２０を設けて、図４に示されるような複数の画素２３に具備されている、各々の有機ＥＬ素子１００の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。

ここで、有機ＥＬ素子１００の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。

また、コンデンサ１３０の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。

本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。ここで、実施例に用いる、比較用の有機半導体材料（有機半導体化合物ともいう）の構造式を以下に示す。

《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０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに、厚さ２０００Å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。

このような表面処理を行ったＳｉウェハー上に、比較化合物１（ペンタセン、アルドリッチ社製、市販試薬を昇華精製して用いた）を、窒素雰囲気下で窒素を３０分間バブリングしたトルエンに対して０．５質量％の濃度で溶解させ、窒素雰囲気下でスピンコート塗布（回転数２５００ｒｐｍ、１５秒）し、自然乾燥することによりキャスト膜を形成して、窒素雰囲気下で５０℃、３０分間の熱処理を施した。

さらに、この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着してソース電極及びドレイン電極を形成し、ソース電極及びドレイン電極は、幅１００μｍ、厚さ２００ｎｍで、チャネル幅Ｗ＝３ｍｍ、チャネル長Ｌ＝２０μｍの有機薄膜トランジスタ１を作製した。

《有機薄膜トランジスタ２の作製》
比較化合物２（２，３，９，１０−テトラヘキシルペンタセン）は、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．２（２０００），ｐ８５に記載の方法で合成した。

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に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ２を作製した。

《有機薄膜トランジスタ３の作製》
比較化合物３は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１２３（２００１），ｐ９４８６，ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎに記載の方法で合成した。

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４に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ４を作製した。

《有機薄膜トランジスタ４の作製》
比較化合物４は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１２７（２００５），ｐ４９８６，ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎに記載の方法で合成した。

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５に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ５を作製した。

《有機薄膜トランジスタ５〜９の作製》
有機薄膜トランジスタ２の作製において、比較化合物１を表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５〜９を作製した。

《キャリア移動度及びＯＮ／ＯＦＦ値の評価》
得られた有機薄膜トランジスタ１〜１１について、各素子のキャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ値を、素子作成直後に測定した。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、さらに、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。

また同様の評価を、各素子を４０℃９０％ＲＨの環境室に４８時間投入した後、キャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ比の再測定を行った。

得られた結果を表１に示す。

本発明の有機半導体材料を用いて作製した有機薄膜トランジスタ５〜９では、作製直後においてキャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ比ともに優れた特性を示し、かつ、耐久試験後においても移動度が１０^-2台以上、ＯＮ／ＯＦＦ比も１０⁵台以上であり、経時劣化が少なく高い耐久性を併せ持つということが分かる
実施例２
《フルカラー表示装置の作製》
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）を同一基板上に並置し、図３に記載の形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図４には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に、複数の走査線２５及びデータ線２６を含む配線部と、並置した複数の画素２３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線２５及び複数のデータ線２６はそれぞれ導電材料からなり、走査線２５とデータ線２６は格子状に直交して、直交する位置で画素２３に接続している（詳細は図示せず）。

図５は画素の模式図である。実施例１において調製直後の溶液で作製した有機ＴＦＴ素子を図５におけるスイッチングトランジスタ１１０、及び駆動トランジスタ１２０として用い、フルカラー表示装置を作製した。

該フルカラー表示装置を駆動することにより、良好なフルカラー動画表示が得られることを確認できた。

本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。 有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例を示す図である。 有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。 表示部Ａの模式図である。 画素の模式図である。

符号の説明

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ＴＦＴシート
１１ 有機ＴＦＴ
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
２１ ディスプレイ
２３ 画素
２５ 走査線
２６ データ線
２７ 電源ライン
１００ 有機ＥＬ素子
１１０ スイッチングトランジスタ
１２０ 駆動トランジスタ
１３０ コンデンサ
Ａ 表示部
Ｂ 制御部

Claims (14)

1. 芳香族縮合多環を部分構造として有する化合物を含有する有機半導体材料であって、分子内に３個の環に属する炭素原子を少なくとも２個有し、さらに下記一般式（ａ）で表される置換基を少なくとも１個有することを特徴とする有機半導体材料。
   

   

   （式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。Ｌはアルケニル基またはアルキニル基を含む２価の連結基を表す。）
2. 前記芳香族縮合多環が、３個の環に属する炭素原子を少なくとも２個有することを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
3. 前記一般式（ａ）で表される置換基を少なくとも２個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。
   ただし、同一分子内に一般式（ａ）で表される置換基が２個以上含まれる場合は、一般式（ａ）で表される置換基は各々同じでも異なっていてもよい。
4. 前記芳香族縮合多環が、下記一般式（１）で表される構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
   

   

   （式中、Ａｒ₁〜Ａｒ₄は芳香環を表し、それぞれの芳香環はさらに他の芳香環と縮合していてもよい。）
5. 前記一般式（１）のＡｒ₁及びＡｒ₂がベンゼン環であることを特徴とする請求項４に記載の有機半導体材料。
6. 前記一般式（１）のＡｒ₁〜Ａｒ₄がベンゼン環であることを特徴とする請求項４に記載の有機半導体材料。
7. 前記芳香族縮合多環が下記一般式（２）で表されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
   

   

   （式中、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、及びＲ₁〜Ｒ₁₀は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ₁〜Ｒ₁₀で表される置換基はそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。Ｌはアルケニル基またはアルキニル基を含む２価の連結基を表す。）
8. 前記一般式（ａ）及び一般式（２）のＬがアルキニル基であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
9. 前記一般式（ａ）及び一般式（２）のＲ、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂が置換されたアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、−Ｓｉ（Ｒ′）₃、−Ｇｅ（Ｒ′）₃（ここで、Ｒ′は置換基を表す。）であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
10. 前記一般式（２）のＲ₁₁、Ｒ₁₂が同一の置換基であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
11. 請求項１〜１０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。
12. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機半導体材料を有機溶媒に溶解または分散し、得られた溶液または分散液を塗布・乾燥することによって形成されることを特徴とする有機半導体膜。
13. 請求項１〜１０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。
14. 請求項１〜１０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。

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