JP2008294341A - Organic thin film transistor - Google Patents

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JP2008294341A
JP2008294341A JP2007140265A JP2007140265A JP2008294341A JP 2008294341 A JP2008294341 A JP 2008294341A JP 2007140265 A JP2007140265 A JP 2007140265A JP 2007140265 A JP2007140265 A JP 2007140265A JP 2008294341 A JP2008294341 A JP 2008294341A
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Katsura Hirai
桂 平井
Reiko Kofuchi
礼子 小渕
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Konica Minolta Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin film transistor for which the position accuracy of a semiconductor pattern is improved, an organic semiconductor thin film of high crystallinity with sufficient conductivity is formed and element dispersion is reduced. <P>SOLUTION: For the organic thin film transistor, after forming a pattern area A including a siloxane compound, the organic semiconductor thin film is formed in an area in contact with the pattern area A. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機半導体薄膜、それを用いた有機薄膜トランジスタに関する。   The present invention relates to an organic semiconductor thin film and an organic thin film transistor using the same.

多くの電子デバイスでは、種々の機能性薄膜がパターニングされ使用されるが、例え、真空蒸着法等によって結晶性有機薄膜が形成されたとしても、特異な条件が必要であったり、使用材料に制約を受けたりする。更に、有機薄膜はレジスト耐性が低いため、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程からなる通常のパターニング方法でパターニングすることは困難である。   In many electronic devices, various functional thin films are patterned and used. However, even if a crystalline organic thin film is formed by a vacuum deposition method or the like, unique conditions are required or the material used is limited. Or receive. Furthermore, since the organic thin film has low resist resistance, it is difficult to pattern by an ordinary patterning method including a photolithography process and an etching process.

これに対して、インクジェット法で結晶性薄膜が形成できれば、従来の技術では困難であったパターン状の結晶性有機薄膜の形成が容易に行われるようになる。   On the other hand, if a crystalline thin film can be formed by an ink jet method, a patterned crystalline organic thin film, which has been difficult with the prior art, can be easily formed.

従来より、印刷法或いはインクジェット法を用いて有機半導体材料薄膜を形成する場合には、有機半導体材料を溶媒に溶解した溶液を、印刷法或いはインクジェット法を用いて基板上に配置した後、この配置された溶液から溶媒を蒸発させることにより形成される。   Conventionally, when an organic semiconductor material thin film is formed using a printing method or an ink jet method, a solution in which an organic semiconductor material is dissolved in a solvent is placed on a substrate using a printing method or an ink jet method, and then this placement is performed. Formed by evaporating the solvent from the resulting solution.

しかしながら、有機半導体材料を用いて、結晶性の薄膜を形成しようとする場合、塗膜にはじきがでて再現性がなく、半導体パターニングの位置精度やパターン精度が悪いため素子毎に特性のバラツキが生じる。また、結晶性の高い充分な伝導性をもった薄膜が形成されず移動度が充分でない等の問題が発生する。   However, when an organic semiconductor material is used to form a crystalline thin film, the coating film is repelled and not reproducible, and the position accuracy and pattern accuracy of semiconductor patterning are poor, resulting in variations in characteristics from device to device. Arise. In addition, there is a problem that a thin film having high crystallinity and sufficient conductivity is not formed and mobility is not sufficient.

表面処理剤を用いて、例えばゲート絶縁層の表面エネルギーを改質し、有機半導体材料、またその溶液に対する濡れ性、また、結晶性を向上させる試みがされている。例えば、シリコン基板の表面の薄膜形成領域を、薄膜形成材料と親和性が高い表面状態として(薄膜形成材料を構成する分子と共通の原子団を有する自己組織化膜をシラン化合物により形成して、)溶液の吐出を行う方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Attempts have been made to improve the wettability and crystallinity of organic semiconductor materials and their solutions by, for example, modifying the surface energy of the gate insulating layer using a surface treatment agent. For example, the thin film formation region on the surface of the silicon substrate is a surface state having a high affinity with the thin film formation material (a self-assembled film having an atomic group common to the molecules constituting the thin film formation material is formed with a silane compound, ) A method of discharging a solution is disclosed (for example, see Patent Document 1).

しかしながら、表面エネルギーの小さい基板表面に於いて、有機半導体材料の基板表面に対する濡れ性を向上させ、かつ、充分な伝導性を有する結晶化膜(自己組織化膜)を形成させるには、前記の表面処理では不充分であり、依然として、ハジキの点でも再現性が不充分なこと、また充分なキャリア移動度を有する薄膜を得るには到っていない。
特開2003−234522号公報
However, in order to improve the wettability of the organic semiconductor material to the substrate surface and to form a crystallized film (self-assembled film) having sufficient conductivity on the substrate surface having a small surface energy, Surface treatment is insufficient, and reproducibility is still insufficient in terms of repellency, and a thin film having sufficient carrier mobility has not yet been obtained.
JP 2003-234522 A

従って本発明の目的は、半導体パターンの位置精度を向上させ、充分な伝導性をもつ結晶性の高い有機半導体薄膜を形成して素子バラツキの低減させた有機薄膜トランジスタを形成することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to form an organic thin film transistor in which the positional accuracy of a semiconductor pattern is improved and an organic semiconductor thin film having sufficient conductivity and high crystallinity is formed to reduce element variation.

本発明の上記課題は、以下の手段により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following means.

1.シロキサン化合物を含むパターン領域Aを形成後、該パターン領域Aに接する領域に有機半導体薄膜を形成したことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。   1. An organic thin film transistor comprising an organic semiconductor thin film formed in a region in contact with the pattern region A after forming a pattern region A containing a siloxane compound.

2.有機半導体薄膜が有機半導体の溶液または分散液からのキャスト膜であることを特徴とする前記1に記載の有機薄膜トランジスタ。   2. 2. The organic thin film transistor as described in 1 above, wherein the organic semiconductor thin film is a cast film from an organic semiconductor solution or dispersion.

3.有機半導体薄膜の形成領域を囲むようにパターン領域Aが形成されたことを特徴とする前記1または2に記載の有機薄膜トランジスタ。   3. 3. The organic thin film transistor according to 1 or 2 above, wherein a pattern region A is formed so as to surround a region where the organic semiconductor thin film is formed.

本発明により、有機半導体薄膜のパターニング精度がよくバラツキの低減された有機薄膜トランジスタを得ることが出来る。   According to the present invention, it is possible to obtain an organic thin film transistor with good patterning accuracy of the organic semiconductor thin film and reduced variation.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below.

本発明においては、印刷法或いはインクジェット法等の塗布法により、基板上に、有機半導体材料溶液又は分散液を塗布して、キャスト膜を形成し有機半導体薄膜を形成する際に、シロキサン化合物を含むパターン領域Aを形成して、その後、該パターン領域Aに接する領域に有機半導体材料溶液又は分散液を供給することを特徴とする。   In the present invention, a siloxane compound is included when an organic semiconductor material solution or dispersion is applied onto a substrate by a coating method such as a printing method or an ink jet method to form a cast film and an organic semiconductor thin film. A pattern region A is formed, and then an organic semiconductor material solution or a dispersion is supplied to a region in contact with the pattern region A.

本発明に係わる有機半導体薄膜を形成する基板としては、例えば、ガラス、プラスチック基板等、また絶縁膜として用途の多い酸化珪素、酸化チタン等の金属酸化物からなる薄膜層を有する表面を有する基板等がある。本発明に係わる薄膜トランジスタ(TFT)においては、例えば、熱酸化膜を有するシリコン基板、また、ゲート絶縁膜に用いる金属酸化物薄膜を有する基板等が挙げられる。   Examples of the substrate on which the organic semiconductor thin film according to the present invention is formed include a substrate having a surface having a thin film layer made of a metal oxide such as silicon oxide or titanium oxide, which is often used as an insulating film, such as glass or plastic substrate. There is. Examples of the thin film transistor (TFT) according to the present invention include a silicon substrate having a thermal oxide film and a substrate having a metal oxide thin film used for a gate insulating film.

シロキサン化合物を含むパターン領域Aの形成は、シロキサン化合物が有機半導体材料溶液を反撥するため、この領域を含んで有機半導体材料溶液の塗布を行っても、この領域から液滴は反撥されるため、パターン領域Aにおいては有機半導体薄膜が形成されない。パターン領域Aにおいてはじかれた液滴は近接した領域に自然に集まりそこに有機半導体薄膜を形成する。即ちシロキサン化合物によるパターニングを行うことでキャスト膜形成の位置精度を向上させることが出来る。   In the formation of the pattern region A containing the siloxane compound, since the siloxane compound repels the organic semiconductor material solution, even if the organic semiconductor material solution is applied including this region, the droplets are repelled from this region. In the pattern region A, no organic semiconductor thin film is formed. The droplets repelled in the pattern area A naturally gather in adjacent areas to form an organic semiconductor thin film there. That is, the positional accuracy of cast film formation can be improved by patterning with a siloxane compound.

シロキサン化合物を含むパターン領域Aとは、具体的には、以下に示すシロキサン化合物を含む層が設けられた領域である。   Specifically, the pattern region A containing a siloxane compound is a region provided with a layer containing a siloxane compound shown below.

本発明のシロキサン化合物を含む層とは、シロキサン構造を有する低分子、オリゴマー、高分子のいずれも用いることができるが、製膜性の観点から、ポリシロキサン化合物、いわゆるシリコーンゴムが好ましい。   For the layer containing the siloxane compound of the present invention, any of low molecules, oligomers and polymers having a siloxane structure can be used, but from the viewpoint of film forming properties, polysiloxane compounds, so-called silicone rubbers are preferred.

シリコーンゴム層は、特開平7−164773号公報等に記載されているような公知のものから適宜選択できるが、特開平10−244773号公報に記載される、縮合反応によりシリコーンゴム層組成物を硬化させる縮合架橋タイプと、付加反応によりシリコーンゴム層組成物を硬化させる付加架橋タイプの2つのタイプのものが好ましく用いられる。   The silicone rubber layer can be appropriately selected from known ones as described in JP-A-7-164773 and the like. However, the silicone rubber layer composition described in JP-A-10-244773 is obtained by a condensation reaction. Two types, a condensation crosslinking type to be cured and an addition crosslinking type to cure the silicone rubber layer composition by an addition reaction, are preferably used.

縮合架橋タイプのシリコーンゴム層は、両末端に水酸基を有する線状オルガノポリシロキサンと該オルガノポリシロキサンと架橋しシリコーンゴム層を形成させる反応性シラン化合物を必須成分として含むものを挙げることが出来る。   Examples of the condensation-crosslinking type silicone rubber layer include a linear organopolysiloxane having hydroxyl groups at both ends and a reactive silane compound that crosslinks with the organopolysiloxane to form a silicone rubber layer as essential components.

縮合架橋タイプのシリコーンゴム層は、上記の両末端に水酸基を有するオルガノポリシロキサンと反応性シラン化合物の縮合架橋反応の反応効率を高めるため、有機カルボン酸、チタン酸エステル、錫酸エステル、アルミ有機エーテル、白金系触媒等の縮合触媒を適宜反応させ縮合反応を行い硬化させることが出来る。上記両末端に水酸基を有するオルガノポリシロキサン、反応性シラン化合物及び縮合触媒のシリコーンゴム層中での配合率は、全シリコーンゴム層の固形分に対し、両末端水酸基を有するオルガノポリシロキサンが80〜98質量%、好ましくは85〜98質量%、反応性シラン化合物が、通常2〜20質量%、好ましくは2〜15質量%、さらに好ましくは2〜7質量%、縮合触媒が0.05〜5質量%、好ましくは0.1〜3質量%、さらに好ましくは0.1〜1質量%である。   The condensation-crosslinking type silicone rubber layer is used to increase the reaction efficiency of the condensation-crosslinking reaction between the organopolysiloxane having a hydroxyl group at both ends and a reactive silane compound, so that the organic carboxylic acid, titanate, stannate, aluminum organic A condensation catalyst such as an ether or a platinum-based catalyst can be appropriately reacted to perform a condensation reaction and be cured. The compounding ratio in the silicone rubber layer of the organopolysiloxane having a hydroxyl group at both ends, a reactive silane compound and a condensation catalyst is 80 to 80% of the organopolysiloxane having a hydroxyl group at both ends with respect to the solid content of the entire silicone rubber layer. 98% by mass, preferably 85-98% by mass, the reactive silane compound is usually 2-20% by mass, preferably 2-15% by mass, more preferably 2-7% by mass, and the condensation catalyst is 0.05-5%. It is 0.1 mass%, Preferably it is 0.1-3 mass%, More preferably, it is 0.1-1 mass%.

また、縮合架橋タイプのシリコーンゴム層には、上記の両端に水酸基を有するポリオルガノシロキサン以外のポリシロキサンをシリコーンゴム層全固形分に対し、2〜15質量%、好ましくは3〜12質量%含有させることが出来る。該ポリシロキサンとして例えば、両末端がトリメチルシリル化されたMw10000〜1000000のポリジメチルシロキサン等が挙げられる。   The condensation-crosslinking type silicone rubber layer contains 2-15% by mass, preferably 3-12% by mass, of the polysiloxane other than the polyorganosiloxane having hydroxyl groups at both ends with respect to the total solid content of the silicone rubber layer. It can be made. Examples of the polysiloxane include polydimethylsiloxane having Mw of 10,000 to 1,000,000 having both ends trimethylsilylated.

一方、付加架橋タイプのシリコーンゴム層は、1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンと、該オルガノポリシロキサンと架橋しシリコーンゴム層を形成させる、1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンを必須成分として含むものを挙げることが出来る。   On the other hand, the addition-crosslinking type silicone rubber layer is composed of an organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule and a silicone rubber layer that is crosslinked with the organopolysiloxane to form Si-- Examples thereof include an organopolysiloxane having at least two H bonds as an essential component.

1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンは、その構造が、鎖状、環状、分岐状のいずれでもよいが、鎖状が好ましい。脂肪酸不飽和基の例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基等のシクロアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等のアルキニル基等が挙げられる。これらのうち、反応性の点から末端に不飽和結合を有するアルケニル基が好ましく、ビニル基が特に好ましい。また、脂肪族不飽和基以外の残余の置換基は、メチル基が好ましい。   The structure of the organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule may be any of a chain, a ring, and a branch, but a chain is preferable. Examples of fatty acid unsaturated groups include vinyl, allyl, butenyl, pentenyl, hexenyl and other alkenyl groups; cyclopentenyl, cyclohexenyl, cycloheptenyl, cyclooctenyl and other cycloalkenyl groups; ethynyl, Examples thereof include alkynyl groups such as propynyl group, butynyl group, pentynyl group, and hexynyl group. Among these, an alkenyl group having an unsaturated bond at the terminal is preferable from the viewpoint of reactivity, and a vinyl group is particularly preferable. Further, the remaining substituent other than the aliphatic unsaturated group is preferably a methyl group.

1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンのMwは通常500〜500000であり、好ましくは、1000〜3000000である。   The Mw of the organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule is usually 500 to 500,000, preferably 1000 to 3000000.

1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンは、その構造が、鎖状、環状、分岐状のいずれでもよいが、鎖状が好ましい。Si−H結合は、シロキサン骨格の末端あるいは中間のいずれにあっても良く、置換基の総数に対する水素原子の占める割合は通常1〜60%であり、好ましくは2〜50%である。また、水素原子以外の残余の置換基はメチル基が好ましい。1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンのMwは通常300〜300000であり、好ましくは500〜200000である。Mwが著しく高いと感度の低下、画像再現性の低下を起こしやすい。   The structure of the organopolysiloxane having at least two Si—H bonds in one molecule may be any of a chain, a ring, and a branch, but a chain is preferable. The Si—H bond may be either at the end or in the middle of the siloxane skeleton, and the proportion of hydrogen atoms to the total number of substituents is usually 1 to 60%, preferably 2 to 50%. The remaining substituents other than hydrogen atoms are preferably methyl groups. Mw of the organopolysiloxane having at least two Si-H bonds in one molecule is usually 300 to 300,000, preferably 500 to 200,000. If Mw is extremely high, sensitivity and image reproducibility are liable to be lowered.

1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンと1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンを付加反応させるために、通常、付加反応触媒を用いる。この付加反応触媒としては、公知のものの中から任意に選ぶことが出来るが、白金系触媒が好ましく、白金族金属及び白金系化合物から選ばれる1種又は2種以上の混合物が使用される。   An addition reaction catalyst is usually used for addition reaction of an organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule and an organopolysiloxane having at least two Si-H bonds in one molecule. The addition reaction catalyst can be arbitrarily selected from known catalysts, but a platinum-based catalyst is preferable, and one or a mixture of two or more selected from a platinum group metal and a platinum-based compound is used.

白金族金属としては、白金の単体(例えば白金黒)、パラジウムの単体(例えばパラジウム黒)、ロジウムの単体等が例示される。また白金族系化合物としては、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−アルコール錯体、白金−ケトン錯体、白金とビニルシロキサンの錯体、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム等が例示される。これらの内でも、塩化白金酸又は白金−オレフィン錯体をアルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤などに溶解したものが特に好ましい。   Examples of the platinum group metal include platinum alone (eg, platinum black), palladium alone (eg, palladium black), and rhodium alone. Examples of platinum group compounds include chloroplatinic acid, platinum-olefin complexes, platinum-alcohol complexes, platinum-ketone complexes, platinum and vinylsiloxane complexes, tetrakis (triphenylphosphine) platinum, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, and the like. Is exemplified. Among these, those obtained by dissolving chloroplatinic acid or a platinum-olefin complex in an alcohol solvent, a ketone solvent, an ether solvent, a hydrocarbon solvent, or the like are particularly preferable.

前記したシリコーンゴム層を形成する各組成物の配合率は、シリコーンゴム層の全固形分に対して、1分子中に脂肪酸不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンが、80〜98質量%、好ましくは85〜98質量%であり、1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンが、2〜20質量%、好ましくは2〜15質量%であり、付加反応触媒が、0.00001〜10質量%、好ましくは0.0001〜5質量%である。   The blending ratio of each composition forming the silicone rubber layer is 80 to 98% by mass of organopolysiloxane having at least two fatty acid unsaturated groups in one molecule with respect to the total solid content of the silicone rubber layer. , Preferably 85 to 98% by mass, 2 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass of the organopolysiloxane having at least two Si—H bonds in one molecule, and the addition reaction catalyst is It is 0.00001-10 mass%, Preferably it is 0.0001-5 mass%.

また、付加架橋タイプのシリコーンゴム層には、上記組成の他に、さらにシリコーンゴム層の膜強度を高める目的で、特開平10−244773号公報に記載の一般式(VII)で表される加水分解性基を有するアミノ系有機ケイ素化合物を添加することが出来る。   In addition to the above composition, the addition-crosslinking type silicone rubber layer has a water content represented by the general formula (VII) described in JP-A-10-244773 for the purpose of increasing the film strength of the silicone rubber layer. An amino-based organosilicon compound having a decomposable group can be added.

該アミノ系の有機ケイ素化合物はシリコーンゴム層の全固形分に対して0〜10質量%、好ましくは0〜5質量%である。   The amino-based organosilicon compound is 0 to 10% by mass, preferably 0 to 5% by mass, based on the total solid content of the silicone rubber layer.

また、付加架橋タイプのシリコーンゴム層には、硬化遅延剤を添加することが出来る。硬化遅延剤としては一般的に知られているアセチレン系アルコール、マレイン系エステル、アセチレン系アルコールのシリル化物、マレイン酸のシリル化物、トリアリルイソシアヌレート、ビニルシロキサン等から、任意に選ぶことが出来る。   A curing retarder can be added to the addition-crosslinking type silicone rubber layer. The curing retarder can be arbitrarily selected from generally known acetylenic alcohols, maleic esters, silylated products of acetylenic alcohols, silylated products of maleic acid, triallyl isocyanurate, vinyl siloxane and the like.

該硬化遅延剤の添加量は所望の硬化速度によって異なるが、通常シリコーンゴム層の全固形分に対し、0.0001〜1.0質量部である。   Although the addition amount of this hardening retarder changes with desired hardening speed | rates, it is 0.0001-1.0 mass part normally with respect to the total solid of a silicone rubber layer.

シリコーンゴム層組成物は、適当な溶剤に溶解して溶液となし使用する。   The silicone rubber layer composition is dissolved in an appropriate solvent and used as a solution.

塗布溶剤としては、n−ヘキサン、シクロヘキサン、石油エーテル、脂肪族炭化水素系溶剤エクソン化学(株)製:アイソパーE、H、G及びこれらの溶剤とメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピオン酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン、モノクロロベンゼン、四塩化炭素、トリクロロエチレン、トリクロロエタン等の炭化水素やハロゲン化炭化水素類、メチルセロソルブ、エチルスロソルブ、テトラヒドロフラン等のエーテル類、さらにはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ベントキソン、ジメチルホルムアミドなどとの混合溶媒等を用いることが出来る。   Coating solvents include n-hexane, cyclohexane, petroleum ether, aliphatic hydrocarbon solvent Exxon Chemical Co., Ltd .: Isopar E, H, G and these solvents and ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, butyl acetate, acetic acid Esters such as amyl and ethyl propionate, hydrocarbons and halogenated hydrocarbons such as toluene, xylene, monochlorobenzene, carbon tetrachloride, trichloroethylene and trichloroethane, ethers such as methyl cellosolve, ethylthrosolve and tetrahydrofuran, and A mixed solvent with propylene glycol monomethyl ether acetate, bentoxone, dimethylformamide and the like can be used.

本発明において用いられるシリコーンゴム層の膜厚は、好ましくは0.05〜100μm、より好ましくは0.5〜20μm、有機薄膜トランジスタ素子の場合、好ましくは0.05〜10μmであり、より好ましくは0.1〜2μmである。   The thickness of the silicone rubber layer used in the present invention is preferably 0.05 to 100 μm, more preferably 0.5 to 20 μm, and in the case of an organic thin film transistor element, preferably 0.05 to 10 μm, more preferably 0. .1 to 2 μm.

本発明において、シリコーンゴム層のパターニング方法は、感光層と組み合わせる方法があり、例えば、感光層上に、シリコーンゴム層を設けた後、該感光層に露光及び現像を行うことにより、感光層、シリコーンゴム層を除去する。シリコーンゴム層にパターニングを行うことができるものであればどのような感光層を用いても構わない。感光層については、例えば水なし平板の技術に用いられるパターニング方法で用いられる感光層を用いることができる。好ましくは、アブレーション層である。   In the present invention, the patterning method of the silicone rubber layer includes a method of combining with the photosensitive layer. For example, after the silicone rubber layer is provided on the photosensitive layer, the photosensitive layer is exposed and developed to obtain a photosensitive layer, Remove the silicone rubber layer. Any photosensitive layer may be used as long as the silicone rubber layer can be patterned. As the photosensitive layer, for example, a photosensitive layer used in a patterning method used in a waterless flat plate technique can be used. Preferably, it is an ablation layer.

アブレーション層とは、高密度エネルギー光の照射によりアブレートし、電極材料反発性層とアブレーション層の下層との接着性が変化する絶縁性の層をいう。ここで言うアブレートとは、物理的或いは化学的変化によりアブレーション層が完全に飛散する、一部が破壊される或いは飛散する、支持体の界面又は導電性ポリマー層の界面近傍のみに物理的或いは化学的変化が起こるという現象を含み、アブレートの結果、電極材料反発性層と下層間の接着性が変化する現象を利用するものである。   The ablation layer refers to an insulating layer that is ablated by irradiation with high-density energy light and changes the adhesion between the electrode material repellent layer and the lower layer of the ablation layer. Ablation as used herein means that the ablation layer completely scatters due to physical or chemical changes, a part of the ablation layer breaks or scatters, and is physically or chemically only near the interface of the support or the conductive polymer layer. This includes a phenomenon in which the adhesiveness between the electrode material repulsive layer and the lower layer changes as a result of ablation.

本発明に用いられるアブレーション層は、エネルギー光吸収剤、バインダー樹脂および必要に応じて添加される各種添加剤から構成することができる。   The ablation layer used in the present invention can be composed of an energy light absorber, a binder resin, and various additives added as necessary.

エネルギー光吸収剤は、照射するエネルギー光を吸収する各種の有機および無機材料が使用可能であり、たとえばレーザー光源を赤外線レーザーとした場合、赤外線を吸収する顔料、色素、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、グラファイト、カーボンブラック、チタンブラック、Al、Fe、Ni、Co等を主成分とするメタル磁性粉末等の強磁性金属粉末などを用いることができ、中でも、カーボンブラック、シアニン系などの色素、Fe系強磁性金属粉末が好ましい。エネルギー光吸収剤の含有量は、アブレーション層形成成分の30〜95質量%程度、好ましくは40〜80質量%である。   As the energy light absorber, various organic and inorganic materials that absorb the energy light to be irradiated can be used. For example, when the laser light source is an infrared laser, pigments, dyes, metals, metal oxides, metals that absorb infrared rays Ferrite metal powder such as metal magnetic powder mainly composed of nitride, metal carbide, metal boride, graphite, carbon black, titanium black, Al, Fe, Ni, Co, etc. can be used. Black, cyanine-based pigments, and Fe-based ferromagnetic metal powders are preferred. Content of an energy light absorber is about 30-95 mass% of an ablation layer formation component, Preferably it is 40-80 mass%.

アブレーション層のバインダー樹脂は、前記色材微粒子を十分に保持できるものであれば、特に制限無く用いることができる。   The binder resin for the ablation layer can be used without particular limitation as long as it can sufficiently retain the colorant fine particles.

このようなバインダー樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。バインダー樹脂の含有量は、アブレーション層形成成分5〜70質量%程度、好ましくは20〜60質量%である。   Examples of such binder resins include polyurethane resins, polyester resins, vinyl chloride resins, polyvinyl acetal resins, cellulose resins, acrylic resins, phenoxy resins, polycarbonates, polyamide resins, phenol resins, and epoxy resins. Can be mentioned. The content of the binder resin is about 5 to 70% by mass, preferably 20 to 60% by mass, of the ablation layer forming component.

アブレーション層は、隣接する電極材料反発性層や下層との接着性を向上させるために、架橋剤や重合材料を含有させ、硬化させてもよい。また、いわゆるヒートモードの水なし平版印刷版の感光層に使用される材料を利用することができる。   The ablation layer may contain a cross-linking agent or a polymer material and be cured in order to improve the adhesion with the adjacent electrode material repulsive layer or the lower layer. Moreover, the material used for the photosensitive layer of the so-called heat mode waterless lithographic printing plate can be used.

高密度エネルギー光は、アブレートを発生させる活性光であれば特に制限はなく用いることができる。露光方法としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどによるフラッシュ露光を、フォトマスクを介して行ってもよいし、レーザー光等を収束させ走査露光を行っても良い。レーザー1ビーム当たりの出力は20〜200mWである赤外線レーザー、特に半導体レーザーが最も好ましく用いられる。エネルギー密度としては、好ましくは50〜500mJ/cm2、更に好ましくは100〜300mJ/cm2である。 The high-density energy light can be used without particular limitation as long as it is active light that generates ablation. As an exposure method, flash exposure using a xenon lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, or the like may be performed through a photomask, or scanning exposure may be performed by converging laser light or the like. An infrared laser, particularly a semiconductor laser, whose output per laser beam is 20 to 200 mW is most preferably used. The energy density is preferably 50 to 500 mJ / cm 2, more preferably a 100~300mJ / cm 2.

他の感光層としては、光感応性樹脂層を好ましく用いることができ、ポジ型、ネガ型の公知の材料を用いることができる。このような光感応性樹脂材料として、(1)特開平11−271969号、特開2001−117219号、特開平11−311859号、同11−352691号のような色素増感型の光重合感光材料、(2)特開平9−179292号、米国特許第5,340,699号、特開平10−90885号、特開2000−321780号、同2001−154374号のような赤外線レーザに感光性を有するネガ型感光材料、(3)特開平9−171254号、同5−115144号、同10−87733号、同9−43847号、同10−268512号、同11−194504号、同11−223936号、同11−84657号、同11−174681号、同7−285275号、特開2000−56452号、WO97/39894号、同98/42507号のような赤外線レーザに感光性を有するポジ型感光材料が挙げられる。工程が暗所に限定されない点で、好ましいのは(2)と(3)である。   As the other photosensitive layer, a photosensitive resin layer can be preferably used, and known materials of positive type and negative type can be used. Examples of such photosensitive resin materials include (1) dye-sensitized photopolymerization photosensitivity as disclosed in JP-A-11-271969, JP-A-2001-117219, JP-A-11-311859, and JP-A-11-352691. Materials (2) Infrared lasers such as JP-A-9-179292, US Pat. No. 5,340,699, JP-A-10-90885, JP-A-2000-321780, and JP-A-2001-154374 are made photosensitive. (3) JP-A-9-171254, JP-A-5-115144, JP-A-10-87733, JP-A-9-43847, JP-A-10-268512, JP-A-11-194504, JP-A-11-223936 11-84657, 11-174681, 7-285275, JP 2000-56452, WO 97/39894 Positive photosensitive material having photosensitivity to infrared laser, such as Nos. 98/42507 and the like. Preference is given to (2) and (3) in that the process is not limited to a dark place.

光感応性樹脂の塗布溶液を形成する溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、アセトン、シクロヘキサノン、トリクロロエチレン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これら溶媒は、単独であるいは2種以上混合して使用する。   Solvents for forming the coating solution of photosensitive resin include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, acetone, cyclohexanone , Trichlorethylene, methyl ethyl ketone and the like. These solvents are used alone or in admixture of two or more.

感光層を形成する方法としては、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、ダイコート法などの塗布による方法が用いられる。   As a method for forming the photosensitive layer, methods such as spray coating, spin coating, blade coating, dip coating, casting, roll coating, bar coating, and die coating are used.

感光層にパターニング露光を行う光源としては、レーザが好ましく、例えば、Arレーザ、半導体レーザ、He−Neレーザ、YAGレーザ、炭酸ガスレーザ等が挙げられ、好ましくは赤外に発振波長があるもので、半導体レーザである。出力は50mW以上が適当であり、好ましくは100mW以上である。これにより、精度よくパターニングを行うことができる。   As a light source for performing patterning exposure on the photosensitive layer, a laser is preferable, for example, an Ar laser, a semiconductor laser, a He-Ne laser, a YAG laser, a carbon dioxide gas laser, and the like, preferably those having an oscillation wavelength in the infrared, It is a semiconductor laser. The output is suitably 50 mW or more, preferably 100 mW or more. Thereby, patterning can be performed with high accuracy.

本発明においては感光層に露光及び現像を行うことにより、シリコーンゴム層にパターニングを行うことができるが、具体的には、感光層に露光が行われることにより、感光層とシリコーンゴム層との接着性が変化し、この状態でシリコーンゴム層にブラッシング等による現像を行うことによってシリコーンゴム層にパターニングを形成する。   In the present invention, the silicone rubber layer can be patterned by exposing and developing the photosensitive layer. Specifically, the photosensitive layer and the silicone rubber layer are exposed by exposing the photosensitive layer. The adhesiveness changes, and in this state, patterning is formed on the silicone rubber layer by developing the silicone rubber layer by brushing or the like.

本発明においては、パターニングを行ったシリコーンゴム層に有機半導体溶液を供給して有機半導体材料薄膜(層)パターンを形成する。   In the present invention, an organic semiconductor solution is supplied to the patterned silicone rubber layer to form an organic semiconductor material thin film (layer) pattern.

また、本発明に係わる反撥層は前記シリコーンゴム層組成物を直接、例えば、特願2004−274754号明細書に記載されているような静電吸引方式インクジェット(SIJ)装置によって、直接組成物を基板上の所定位置にパターニング紙、形成してもよい。   In addition, the repellent layer according to the present invention can be directly applied to the silicone rubber layer composition by, for example, an electrostatic suction ink jet (SIJ) apparatus as described in Japanese Patent Application No. 2004-274754. Patterning paper may be formed at a predetermined position on the substrate.

以下、本発明の薄膜トランジスタにおいて、シリコーンゴム層の形成に用いられる極微細な径の液滴を吐出可能なSIJ装置の、記録ヘッド20及び記録ヘッド20に係る部材について図3及び図4に基づいて説明する。   Hereinafter, in the thin film transistor of the present invention, the recording head 20 and the member related to the recording head 20 of the SIJ apparatus capable of discharging droplets of extremely fine diameters used for forming the silicone rubber layer will be described with reference to FIGS. explain.

図3はノズルを有する記録ヘッド及び記録ヘッドに係る部材の断面図であり、図4はインクの吐出動作とインクに印加される電圧との関係を示す説明図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a recording head having nozzles and members related to the recording head, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the ink ejection operation and the voltage applied to the ink.

図4(A)は吐出を行わない状態であり、図4(B)は吐出状態を示す。   FIG. 4A shows a state where no discharge is performed, and FIG. 4B shows a discharge state.

図3において記録ヘッド20には、帯電可能なインクのインク滴をその先端部から吐出する超微細径のノズル21が設けられている。   In FIG. 3, the recording head 20 is provided with an ultrafine nozzle 21 that discharges ink droplets of chargeable ink from its tip.

記録ヘッド20のノズル21の下方には、ノズル21に対向して対向電極23が設けられており、対向電極23はノズル21の先端部に対向する対向面を有すると共にその対向面でインク滴の着弾を受ける基板Kを支持する。   A counter electrode 23 is provided below the nozzle 21 of the recording head 20 so as to oppose the nozzle 21, and the counter electrode 23 has a counter surface that opposes the tip of the nozzle 21, and ink droplets are formed on the counter surface. The substrate K that receives the landing is supported.

また、記録ヘッド20には、ノズル21内の流路(ノズル内流路)22にインクを供給するインク供給手段と、ノズル21内のインクに吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段25とが、つながれている。   In addition, the recording head 20 includes an ink supply unit that supplies ink to the flow path (nozzle flow path) 22 in the nozzle 21, and an ejection voltage application unit 25 that applies a discharge voltage to the ink in the nozzle 21. It is connected.

なお、上記ノズル21とインク供給手段の一部の構成と吐出電圧印加手段25の一部の構成はノズルプレート26と一体的に形成されている。   A part of the nozzle 21 and the ink supply unit and a part of the discharge voltage applying unit 25 are formed integrally with the nozzle plate 26.

記録ヘッド20は、図示しない駆動機構により、基板Kの搬送方向(図示左右方向)に対して直交する方向(図示表裏方向)に走査自在とされた走査型の記録ヘッドであって、有機半導体材料(溶液)反撥性を有する吐出液がインク供給手段の後述するインクタンク(図示せず)から供給され、記録ヘッド20はインク滴としてノズル21から吐出する。   The recording head 20 is a scanning recording head that can be scanned in a direction (front and back direction in the figure) orthogonal to the transport direction (left and right direction in the figure) of the substrate K by a driving mechanism (not shown). (Solution) A repellent discharge liquid is supplied from an ink tank (not shown) of the ink supply means, which will be described later, and the recording head 20 discharges from the nozzles 21 as ink droplets.

(ノズル)
上記ノズル21は、後述するノズルプレート26の下面層26cと共に一体的に形成されており、当該ノズルプレート26の平板面上から垂直に立設されている。さらに、ノズル21にはその先端部からその中心線に沿って貫通する流路22が形成されている。
(nozzle)
The nozzle 21 is integrally formed with a lower surface layer 26c of the nozzle plate 26 described later, and is erected vertically from the flat plate surface of the nozzle plate 26. Further, the nozzle 21 is formed with a flow path 22 penetrating from the tip portion along the center line.

ノズル21は、超微細径で形成されている。詳しくは、ノズル21の先端部Aにおける内径dは、30μm以下であるが、20μ未満であってもよいし、8μm以下であってもよいし、4μm以下であってもよい。具体的な各部の寸法の一例を挙げると、ノズル内径dは1μm、ノズル21の先端部における外部直径d1は2μm、ノズル21の根元の直径d2は5μm、ノズル21の高さhは100μmに設定されており、その形状は限りなく円錐形に近い円錐台形に形成されている。また、ノズル21はその全体がノズルプレート26の下面層26cと共に絶縁性の樹脂材により形成されている。 The nozzle 21 is formed with an ultrafine diameter. Specifically, the inner diameter d of the tip portion A of the nozzle 21 is 30 μm or less, but may be less than 20 μm, 8 μm or less, or 4 μm or less. As an example of specific dimensions of each part, the nozzle inner diameter d is 1 μm, the external diameter d 1 at the tip of the nozzle 21 is 2 μm, the root diameter d 2 of the nozzle 21 is 5 μm, and the height h of the nozzle 21 is 100 μm. The shape is formed in a truncated cone shape that is close to a conical shape. The entire nozzle 21 is formed of an insulating resin material together with the lower surface layer 26 c of the nozzle plate 26.

なお、ノズルの各寸法は上記一例に限定されるものではない。特にノズル内径dについては、後述する電界集中の効果によりインク滴の吐出を可能とする吐出電圧が1000V未満を実現する範囲であって、例えば、直径30μm以下であり、より望ましくは直径4μm以下であって、現行のノズル形成技術によりインクを通す貫通穴を形成することが実現可能な範囲である直径(例えば0.2μm)をその下限値とする。但し可能であれば0.2μm以下であっても良い。   In addition, each dimension of a nozzle is not limited to the said example. In particular, the nozzle inner diameter d is within a range in which an ejection voltage that enables ejection of ink droplets is less than 1000 V due to the effect of electric field concentration, which will be described later. The diameter (for example, 0.2 μm), which is a range where it is feasible to form a through hole through which ink passes by the current nozzle forming technique, is set as the lower limit. However, it may be 0.2 μm or less if possible.

(インク供給手段)
インク供給手段は、ノズルプレート26の内部であってノズル21の根元となる位置に設けられると共にノズル内流路22に連通するインク室24と、図示しない外部のインクタンクからインク室24にインクを導くインク供給路27と、インク供給路27に接続されてインク室24へのインクの供給圧力を付与する図示しない供給ポンプとを備えている。
(Ink supply means)
The ink supply means is provided at a position inside the nozzle plate 26 and at the base of the nozzle 21 and also supplies ink to the ink chamber 24 from an external ink tank (not shown). An ink supply path 27 is provided, and a supply pump (not shown) that is connected to the ink supply path 27 and applies an ink supply pressure to the ink chamber 24 is provided.

上記外部のインクタンクには、インクが貯留されており、上記供給ポンプは、ノズル21の先端部までインクを供給し、当該先端部からこぼれ出さない範囲の供給圧力を維持している(図4(A)参照)。   Ink is stored in the external ink tank, and the supply pump supplies ink to the tip of the nozzle 21 and maintains the supply pressure in a range that does not spill from the tip (FIG. 4). (See (A)).

(吐出電圧印加手段)
ノズルプレート26の内部であってインク室24とノズル内流路22との境界位置に設けられた吐出電圧印加用の吐出電極28に、常時直流のバイアス電圧を印加するバイアス電源30と、吐出電極28にバイアス電圧に重畳して吐出に要する電位であるパルス電圧を印加する吐出電圧電源29とを有する吐出電圧印加手段25が接続されている。
(Discharge voltage application means)
A bias power source 30 for constantly applying a DC bias voltage to a discharge electrode 28 for applying a discharge voltage provided inside the nozzle plate 26 and at a boundary position between the ink chamber 24 and the flow path 22 in the nozzle; An ejection voltage applying means 25 having an ejection voltage power supply 29 for applying a pulse voltage, which is a potential required for ejection, superimposed on a bias voltage is connected to 28.

上記吐出電極28は、インク室24内部においてインクに直接接触し、インクを帯電させると共に吐出電圧を印加する。   The discharge electrode 28 is in direct contact with the ink inside the ink chamber 24 to charge the ink and apply a discharge voltage.

バイアス電源30によるバイアス電圧は、インクの吐出が行われない電圧範囲で常時電圧印加を行うことにより、吐出時に印加すべき電圧の幅を予め低減し、これによる吐出時の応答性の向上を図っている。   The bias voltage from the bias power source 30 is applied in a voltage range in which ink is not ejected, so that the width of the voltage to be applied during ejection is reduced in advance, thereby improving the responsiveness during ejection. ing.

吐出電圧電源29は、インクの吐出を行う際にのみパルス電圧をバイアス電圧に重畳させて印加する。このときの重畳電圧Vは次式の条件を満たすようにパルス電圧の値が設定されている。   The ejection voltage power supply 29 applies the pulse voltage superimposed on the bias voltage only when ejecting ink. At this time, the value of the pulse voltage is set so that the superimposed voltage V satisfies the following equation.

Figure 2008294341
Figure 2008294341

但し、γ:インクの表面張力、ε0:真空の誘電率、r:ノズル半径、k:ノズル形状に依存する比例定数(1.5<k<8.5)とする。 However, γ: ink surface tension, ε 0 : vacuum dielectric constant, r: nozzle radius, k: proportional constant (1.5 <k <8.5) depending on the nozzle shape.

一例を挙げると、バイアス電圧はDC300[V]で印加され、パルス電圧は100[V]で印される。この場合は、吐出の際の重畳電圧は400[V]となる。   As an example, the bias voltage is applied at DC 300 [V] and the pulse voltage is marked at 100 [V]. In this case, the superimposed voltage at the time of discharge is 400 [V].

(ノズルプレート)
ノズルプレート26は、図3において最も上層に位置するベース層26aと、その下に位置するインクの供給路を形成する流路層26bと、この流路層26bのさらに下に形成される下面層26cとを備え、流路層26bと上面層26cとの間には前述した吐出電極28が介挿されている。
(Nozzle plate)
The nozzle plate 26 includes a base layer 26a positioned in the uppermost layer in FIG. 3, a flow path layer 26b forming an ink supply path positioned therebelow, and a lower surface layer formed further below the flow path layer 26b. 26c, and the discharge electrode 28 described above is interposed between the flow path layer 26b and the upper surface layer 26c.

上記ベース層26aは、シリコン基板或いは絶縁性の高い樹脂又はセラミックにより形成され、その上に溶解可能な樹脂層を形成すると共に供給路27及びインク室24のパターンに従う部分のみを残して除去し、除去された部分に絶縁樹脂層を形成する。   The base layer 26a is formed of a silicon substrate or a highly insulating resin or ceramic, forms a soluble resin layer on the base layer 26a, and removes only a portion that follows the pattern of the supply path 27 and the ink chamber 24, An insulating resin layer is formed on the removed portion.

この絶縁樹脂層が流路層26bとなる。そして、この絶縁樹脂層の下面に導電素材(例えばNiP)のメッキにより吐出電極28を形成し、さらにその下から絶縁性のレジスト樹脂層を形成する。このレジスト樹脂層が下面層26cとなるので、この樹脂層はノズル21の高さを考慮した厚みで形成される。   This insulating resin layer becomes the flow path layer 26b. Then, the discharge electrode 28 is formed on the lower surface of the insulating resin layer by plating with a conductive material (for example, NiP), and an insulating resist resin layer is further formed thereunder. Since the resist resin layer becomes the lower surface layer 26 c, the resin layer is formed with a thickness in consideration of the height of the nozzle 21.

そして、この絶縁性のレジスト樹脂層を電子ビーム法やフェムト秒レーザにより露光し、ノズル形状を形成する。ノズル内流路22もレーザ加工により形成される。そして、供給路27及びインク室24のパターンに従う溶解可能な樹脂層を除去し、これら供給路27及びインク室24が開通してノズルプレートが完成する。   Then, this insulating resist resin layer is exposed by an electron beam method or a femtosecond laser to form a nozzle shape. The nozzle internal flow path 22 is also formed by laser processing. Then, the dissolvable resin layer according to the pattern of the supply path 27 and the ink chamber 24 is removed, and the supply path 27 and the ink chamber 24 are opened to complete the nozzle plate.

(対向電極)
対向電極23は、前述したようにノズル21に垂直な対向面を備えており、かかる対向面に沿うように薄膜トランジスタKの支持を行う。ノズル21の先端部から対向電極23の対向面までの距離Lは、一例としては100[μm]に設定される。
(Counter electrode)
The counter electrode 23 has a counter surface perpendicular to the nozzle 21 as described above, and supports the thin film transistor K along the counter surface. As an example, the distance L from the tip of the nozzle 21 to the opposing surface of the opposing electrode 23 is set to 100 [μm].

また、この対向電極23は接地されているため、常時接地電位を維持している。従って、パルス電圧の印加時にはノズル21の先端部Aと対向面との間に生じる電界による静電力により吐出されたインク滴を対向電極23側に誘導する。   Since the counter electrode 23 is grounded, the ground potential is always maintained. Therefore, when a pulse voltage is applied, an ink droplet ejected by an electrostatic force generated by an electric field generated between the tip A of the nozzle 21 and the opposing surface is guided to the opposing electrode 23 side.

なお、記録ヘッド20は、ノズル21の先端部Aでの電界集中により電界強度を高めた状態でインク滴の吐出を行えるために、対向電極23による誘導がなくともインク滴の吐出を行うことは可能ではあるが、ノズル21と対向電極23との間での静電力による誘導が行われた方が望ましい。また、帯電したインク滴の電荷を対向電極23の接地により逃がすことも可能である。   Since the recording head 20 can eject ink droplets in a state where the electric field strength is increased by concentration of the electric field at the tip A of the nozzle 21, the ink droplets can be ejected without being guided by the counter electrode 23. Although possible, it is desirable that induction by electrostatic force is performed between the nozzle 21 and the counter electrode 23. In addition, the charge of the charged ink droplet can be released by grounding the counter electrode 23.

(インク)
インクとしては、直径0.3μm以上の粒子を含まないとすることが好ましい。
(ink)
The ink preferably does not contain particles having a diameter of 0.3 μm or more.

さらに詳しく説明すると、インクとしては、粘度が0.1〜1000mPa・s(好ましくは、1〜100mPa・s)であり、表面張力が20〜70mN/m(好ましくは、25〜50mN/m)であるインクが適用可能である。インクの粘度が0.1mPa・s未満又は1000mPa・sよりも大きい場合には、ノズル21からのインクの吐出が不安定なものとなる。また、インクの表面張力が20mN/m未満である場合には、ノズル21から吐出されたインク滴が基材Kに滲みやすい。インクの表面張力が70mN/mよりも大きい場合には、ノズル21から吐出されたインク滴により基材Kの各画素を完全に埋めることができない。   More specifically, the ink has a viscosity of 0.1 to 1000 mPa · s (preferably 1 to 100 mPa · s) and a surface tension of 20 to 70 mN / m (preferably 25 to 50 mN / m). Some inks are applicable. When the viscosity of the ink is less than 0.1 mPa · s or greater than 1000 mPa · s, the ink ejection from the nozzle 21 becomes unstable. Further, when the surface tension of the ink is less than 20 mN / m, the ink droplets ejected from the nozzle 21 are likely to bleed into the substrate K. When the surface tension of the ink is greater than 70 mN / m, each pixel of the substrate K cannot be completely filled with the ink droplets ejected from the nozzle 21.

(記録ヘッドによる微小インク滴の吐出動作)
図3及び図4により記録ヘッド20の動作説明を行う。
(Discharge operation of minute ink droplets by recording head)
The operation of the recording head 20 will be described with reference to FIGS.

図4において横軸は時間T、縦軸は吐出電圧電源29とバイアス電源30による重畳電圧Vを示している。   In FIG. 4, the horizontal axis represents time T, and the vertical axis represents the superimposed voltage V generated by the ejection voltage power supply 29 and the bias power supply 30.

インク供給手段の供給ポンプによりノズル内流路22にはインクが供給され、バイアス電源30により吐出電極28を介してバイアス電圧がインクに印加されている。   Ink is supplied to the nozzle flow path 22 by the supply pump of the ink supply means, and a bias voltage is applied to the ink via the discharge electrode 28 by the bias power supply 30.

かかる状態で、インクは帯電すると共に、ノズル21の先端部Aにおいて凹状に窪んだメニスカスが形成される(図4(A))。   In such a state, the ink is charged and a meniscus that is recessed in the tip end portion A of the nozzle 21 is formed (FIG. 4A).

そして、吐出電圧電源29によりパルス電圧が印加されると、ノズル21の先端部では電界が集中され、集中された電界による静電力によりインクがノズル21の先端側に誘導され、外部に突出した凸状メニスカスが形成されると共に、かかる凸状メニスカスの頂点に電界が集中し、ついにはインクの表面張力に抗して微小インク滴が対向電極23側に吐出される(図4(B))。   When a pulse voltage is applied by the discharge voltage power supply 29, the electric field is concentrated at the tip of the nozzle 21, and the ink is guided to the tip of the nozzle 21 by the electrostatic force due to the concentrated electric field, and protrudes to the outside. In addition, an electric field is concentrated on the apex of the convex meniscus, and finally, a minute ink droplet is ejected toward the counter electrode 23 against the surface tension of the ink (FIG. 4B).

この場合、ノズル21からは、一滴当たり1〜400flの滴量のインク滴が吐出される。   In this case, an ink droplet having a droplet amount of 1 to 400 fl per droplet is ejected from the nozzle 21.

上述した記録ヘッド20を有するSIJ装置では、微細径であるがために、ノズルコンダクタンスの低さによりその単位時間あたりの吐出流量を低減する制御を容易に行うことができると共に、パルス幅を狭めることなく十分に小さなインク滴(一滴当たり1〜400flの滴量のインク滴)によるインクの吐出を実現している。   Since the SIJ apparatus having the recording head 20 described above has a small diameter, it is possible to easily perform control for reducing the discharge flow rate per unit time due to the low nozzle conductance and to narrow the pulse width. Ink ejection with a sufficiently small ink droplet (an ink droplet having a droplet amount of 1 to 400 fl per droplet) is realized.

さらに、吐出されるインク滴は帯電されているので、微小のインク滴であっても蒸気圧が低減され、蒸発を抑制することからインク滴の質量の損失を低減し、飛翔の安定化を図り、インク滴の着弾精度の低下を防止している。   Furthermore, since the ejected ink droplets are charged, the vapor pressure is reduced even for very small ink droplets and the evaporation is suppressed, so the loss of ink droplet mass is reduced and the flight is stabilized. In addition, the ink droplet landing accuracy is prevented from being lowered.

そして、これらのことより、上記の通りに、ノズル21から吐出されるインク滴の一滴当たりの滴量を1〜400flとすることができ、また、ノズル21から吐出されて薄膜トランジスタKに着弾するインク滴の付着量を0.2〜5.6ml/m2に抑えることができるので、薄膜トランジスタKに付着したインク滴の各ドット径を大幅に減少させることができる。従って、従来において課題とされていた、絶縁性領域幅(チャネル長)が必要とする10μm以下とでき、且つインクの滲み、インク自体の乾燥不良、絶縁性領域幅(チャネル長)のばらつき等の弊害を抑制でき、ひいては複数の超微細なドットによる高精細な絶縁性領域を有機半導体層上に形成することが可能となる。 In addition, as described above, the amount of ink droplets ejected from the nozzle 21 can be set to 1 to 400 fl as described above, and the ink ejected from the nozzle 21 and landed on the thin film transistor K Since the droplet adhesion amount can be suppressed to 0.2 to 5.6 ml / m 2 , each dot diameter of the ink droplet adhered to the thin film transistor K can be greatly reduced. Accordingly, the insulating region width (channel length) required to be 10 μm or less, which has been a problem in the past, can be reduced, such as ink bleeding, poor drying of the ink itself, and variations in the insulating region width (channel length). Detrimental effects can be suppressed, and as a result, a high-definition insulating region with a plurality of ultrafine dots can be formed on the organic semiconductor layer.

なお、上記実施形態において、ノズル21にエレクトロウェッティング効果を得るために、ノズル21の外周に電極を設けるか、或いはノズル内流路22の内面に電極を設け、その上から絶縁膜で被覆してもよい。   In the above embodiment, in order to obtain the electrowetting effect on the nozzle 21, an electrode is provided on the outer periphery of the nozzle 21, or an electrode is provided on the inner surface of the nozzle internal flow path 22, and the insulating film is coated thereon. May be.

そして、この電極に電圧を印加することで、吐出電極28により電圧が印加されているインクに対して、エレクトロウェッティング効果によりノズル内流路22の内面のぬれ性を高めることができ、ノズル内流路22へのインクの供給を円滑に行うことができ、良好に吐出を行うと共に、吐出の応答性の向上を図ることが可能となる。   By applying a voltage to this electrode, the wettability of the inner surface of the nozzle flow path 22 can be increased by the electrowetting effect for the ink to which the voltage is applied by the ejection electrode 28, and the inside of the nozzle can be increased. Ink supply to the flow path 22 can be performed smoothly, and it is possible to discharge well and improve the responsiveness of discharge.

また、上記実施形態では、吐出電圧印加手段25ではバイアス電圧を常時印加すると共にパルス電圧をトリガーとしてインク滴の吐出を行っているが、吐出に要する振幅で常時交流又は連続する矩形波を印加すると共にその周波数の高低を切り替えることで吐出を行う構成としてもよい。   In the above embodiment, the ejection voltage application means 25 constantly applies a bias voltage and ejects ink droplets using a pulse voltage as a trigger. However, an alternating current or continuous rectangular wave is always applied with an amplitude required for ejection. Moreover, it is good also as a structure which discharges by switching the high and low of the frequency.

インク滴の吐出を行うためにはインクの帯電が必須であり、インクが帯電する速度を上回る周波数で吐出電圧を印加しても吐出が行われず、インクの帯電が十分に図れる周波数に替えると吐出が行われる。従って、吐出を行わないときには吐出可能な周波数より大きな周波数で吐出電圧を印加し、吐出を行う場合にのみ吐出可能な周波数帯域まで周波数を低減させる制御を行うことで、インクの吐出を制御することが可能となる。かかる場合、インクに印加される電圧自体に変化はないので、より応答性を向上させると共に、これによりインク滴の着弾精度を向上させることが可能となる。   Ink discharge is essential to eject ink droplets, and even if a discharge voltage is applied at a frequency that exceeds the speed at which the ink is charged, no discharge is performed. Is done. Therefore, when discharging is not performed, the discharge voltage is applied at a frequency higher than the dischargeable frequency, and control is performed to reduce the frequency to a frequency band that can be discharged only when discharging is performed, thereby controlling ink discharge. Is possible. In such a case, since the voltage applied to the ink itself does not change, it is possible to further improve the responsiveness and thereby improve the ink droplet landing accuracy.

このようにして形成されたシロキサン化合物を含有する層、即ちシロキサン化合物を含むパターン領域Aは低表面エネルギーをもち、有機半導体溶液をはじくので、塗布された溶液は、乾燥過程で、はじかれパターン領域Aに接したシロキサン化合物を含有しない領域に集まり、パターン領域A外の近接する領域に有機半導体材料のキャスト膜を形成する。   The layer containing the siloxane compound thus formed, that is, the pattern region A containing the siloxane compound has a low surface energy and repels the organic semiconductor solution, so that the applied solution is repelled in the drying process and the pattern region. A cast film of an organic semiconductor material is formed in an adjacent region outside the pattern region A, gathering in a region not containing the siloxane compound in contact with A.

パターン領域Aにおける水の接触角は70度以上であることが好ましい。また、パターン領域Aにおけるトルエンの接触角が、隣接する他の領域におけるトルエンの接触角に対して大きいことが、精度の高いパターニングが可能となるために好ましい。基板の表面粗さなどの影響もあるが、パターン領域Aにおけるトルエンの接触角は3〜20度、さらに5〜15度がより好ましい。また隣接する他の領域におけるトルエンの接触角は、15〜100度、さらに20〜90度がより好ましい。   The contact angle of water in the pattern region A is preferably 70 degrees or more. In addition, it is preferable that the contact angle of toluene in the pattern region A is larger than the contact angle of toluene in other adjacent regions because highly accurate patterning is possible. Although there are influences such as the surface roughness of the substrate, the contact angle of toluene in the pattern region A is 3 to 20 degrees, more preferably 5 to 15 degrees. Moreover, the contact angle of toluene in other adjacent regions is preferably 15 to 100 degrees, and more preferably 20 to 90 degrees.

このようにして、基板上に、ポリシロキサン化合物を含有する領域、具体的にはシリコーンゴム層を形成することで、有機半導体材料溶液の液滴をはじいて、パターン領域Aおける有機半導体薄膜の形成を妨げ、これに近接した他の領域に液滴を集め精度よく有機半導体薄膜の形成を行う。   In this way, by forming a region containing a polysiloxane compound, specifically a silicone rubber layer, on the substrate, the organic semiconductor material solution is formed in the pattern region A by repelling droplets of the organic semiconductor material solution. The organic semiconductor thin film is formed with high accuracy by collecting the droplets in other areas close to this.

例えば、ボトムゲート型の薄膜トランジスタの場合、支持体上にゲート電極、該ゲート電極上にゲート絶縁層を設ける。更に該ゲート絶縁層上に、その近接領域に有機半導体材料薄膜が形成されるように、シロキサン化合物を含むパターン領域Aを設けることで、これに有機半導体溶液を供給すれば、所定の領域に有機半導体薄膜を形成できる。有機半導体層パターンの両側にソース電極とドレイン電極を各々設けることでボトムゲート型の薄膜トランジスタが構成される。   For example, in the case of a bottom-gate thin film transistor, a gate electrode is provided over a support, and a gate insulating layer is provided over the gate electrode. Further, a pattern region A containing a siloxane compound is provided on the gate insulating layer so that an organic semiconductor material thin film is formed in the adjacent region. A semiconductor thin film can be formed. A bottom gate type thin film transistor is configured by providing a source electrode and a drain electrode on both sides of the organic semiconductor layer pattern.

ここで、シロキサン化合物を含むパターン領域Aは電極形成を流動性電極材料により行う場合には、電極材料反撥層としても用いることができる。   Here, the pattern region A containing a siloxane compound can also be used as an electrode material repellent layer when the electrode is formed from a fluid electrode material.

本発明の有機半導体薄膜は、このように、基板上に形成された特性の異なった表面を利用してパターニングされるが、次いで、本発明の有機半導体薄膜を用いて作製される有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタのその他の構成要素について説明する。   The organic semiconductor thin film of the present invention is thus patterned using the surfaces having different characteristics formed on the substrate. Next, the organic thin film transistor and the organic thin film manufactured using the organic semiconductor thin film of the present invention are used. Other components of the thin film transistor will be described.

〔有機半導体薄膜:有機半導体薄層〕
本発明において、有機半導体薄膜(「有機半導体薄層」ともいう。)を構成する有機半導体材料としては、後述する種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が適用可能である。
[Organic semiconductor thin film: Organic semiconductor thin layer]
In the present invention, as the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor thin film (also referred to as “organic semiconductor thin layer”), various condensed polycyclic aromatic compounds and conjugated compounds described later can be applied.

有機半導体材料としての縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、フタロシアニン、ポルフィリンなどの化合物及びこれらの誘導体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic compound as the organic semiconductor material include, for example, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, circumcamanthracene, Examples thereof include bisanthene, zestrene, heptazethrene, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, phthalocyanine, porphyrin, and derivatives thereof.

共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタンなどのシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体或いは混合物を挙げることができる。   Examples of the conjugated compound include polythiophene and its oligomer, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, tetrathiafulvalene compound, quinone And compounds, cyano compounds such as tetracyanoquinodimethane, fullerenes and derivatives or mixtures thereof.

また、特にポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、などのオリゴマーが好適に用いることができる。   In particular, among polythiophene and oligomers thereof, thiophene hexamer, α-seccithiophene α, ω-dihexyl-α-sexualthiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3- Oligomers such as butoxypropyl) -α-sexithiophene can be suitably used.

さらに銅フタロシアニンや特開平11−251601号に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N′−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミドとともに、N,N′−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチル)、N,N′−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)及びN,N′−ジオクチルナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン2,3,6,7テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及びアントラセン2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、C60、C70、C76、C78、C84等フラーレン類、SWNTなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などがあげられる。   Further, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and fluorine-substituted copper phthalocyanine described in JP-A No. 11-251601, naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N′-bis (4-trifluoromethylbenzyl) ) Naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N'-bis (1H, 1H-perfluorooctyl), N, N'-bis (1H, 1H-perfluorobutyl) and N, N ' -Dioctylnaphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide derivatives, naphthalene 2,3,6,7 tetracarboxylic acid diimides and other naphthalene tetracarboxylic acid diimides, and anthracene 2,3,6,7-tetracarboxylic acid Condensed ring tetracarboxylic acid such as anthracene tetracarboxylic acid diimides such as acid diimide Bonn acid diimides, C60, C70, C76, C78, C84, such as fullerenes, carbon nanotubes, such as SWNT, merocyanine dyes, such as dyes such as hemicyanine dyes, and the like.

これらのπ共役系材料のうちでも、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。   Among these π-conjugated materials, at least one selected from the group consisting of condensed polycyclic aromatic compounds such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic acid diimides, and metal phthalocyanines is preferable.

また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開2000−260999号に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。   Other organic semiconductor materials include tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex. Organic molecular complexes such as can also be used. Furthermore, (sigma) conjugated polymers, such as polysilane and polygermane, and organic-inorganic hybrid material as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-260999 can also be used.

また、前記ポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、下記一般式(2)で表されるチオフェンオリゴマーが好ましい。   Of the polythiophene and oligomers thereof, a thiophene oligomer represented by the following general formula (2) is preferable.

Figure 2008294341
Figure 2008294341

式中、Rは置換基を表す。   In the formula, R represents a substituent.

《一般式(2)で表されるチオフェンオリゴマー》
前記一般式(2)で表されるチオフェンオリゴマーについて説明する。
<< Thiophene oligomer represented by formula (2) >>
The thiophene oligomer represented by the general formula (2) will be described.

一般式(2)において、Rで表される置換基としては、例えば、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、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、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等)、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)、アルコキシル基(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)、シクロアルコキシル基(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(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、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。   In the general formula (2), examples of the substituent represented by R include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, Dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group etc.), cycloalkyl group (eg cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), alkenyl group (eg vinyl group, allyl group etc.), alkynyl group (eg ethynyl group, propargyl etc.) Group), aryl group (for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, Biphenylyl group, etc.), aromatic heterocyclic groups (for example, furyl) , Thienyl group, pyridyl group, pyridazyl group, pyrimidyl group, pyrazyl group, triazyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, benzoimidazolyl group, benzoxazolyl group, quinazolyl group, phthalazyl group, etc.), heterocyclic group (for example, , Pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxyl group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxyl Group (eg, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio group (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexyl) O group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, etc.) , Ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminosulfonyl group) Methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dode Silylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group) 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecyl) Carbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, Pyrcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, amino Carbonyl 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, ethylurei group) 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, butylsulfinyl 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, cyclohexyl) Sulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group (for example, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group) Group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (for example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino) Group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl) Group), cyano group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.).

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

中でも好ましい置換基は、アルキル基であり、更に好ましくは、炭素原子数が2〜20のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素原子数6〜12のアルキル基である。   Among them, a preferable substituent is an alkyl group, more preferably an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms.

《チオフェンオリゴマーの末端基》
本発明に用いられるチオフェンオリゴマーの末端基について説明する。
<End group of thiophene oligomer>
The terminal group of the thiophene oligomer used for this invention is demonstrated.

本発明に用いられるチオフェンオリゴマーの末端基は、チエニル基をもたないことが好ましく、また、前記末端基として好ましい基としては、アリール基(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)、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)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。   The terminal group of the thiophene oligomer used in the present invention preferably does not have a thienyl group, and preferred groups as the terminal group include aryl groups (for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group). Group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group, etc.), alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group) Tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), halogen atoms (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom etc.) and the like.

《チオフェンオリゴマーの繰り返し単位の立体構造的特性》
本発明に用いられるチオフェンオリゴマーは、構造中に、Head−to−Head構造を持たないことが好ましく、それに加えて、更に好ましくは、前記構造中に、Head−to−Tail構造、または、Tail−to−Tail構造を有することが好ましい。
<Stereoscopic properties of repeating units of thiophene oligomers>
The thiophene oligomer used in the present invention preferably has no head-to-head structure in the structure, and more preferably, the structure has a head-to-tail structure or a tail- It preferably has a to-tail structure.

本発明に係るHead−to−Head構造、Head−to−Tail構造、Tail−to−Tail構造については、例えば、『π電子系有機固体』(1998年、学会出版センター発行、日本化学界編)27〜32頁、Adv.Mater.1998,10,No.2,93〜116頁等により参照出来るが、ここで、具体的に各々の構造的特徴を下記に示す。   Regarding the head-to-head structure, head-to-tail structure, and tail-to-tail structure according to the present invention, for example, “π-electron organic solid” (1998, published by the Japan Society for the Science of Chemistry, edited by Japan Chemical Industry) 27-32, Adv. Mater. 1998, 10, no. Reference can be made to pages 2, 93 to 116, etc. Here, specific structural features of each are shown below.

尚、ここにおいてRは前記一般式(2)におけるRと同義である。   In addition, R is synonymous with R in the said General formula (2) here.

Figure 2008294341
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以下、本発明に用いられるこれらチオフェンオリゴマーの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the specific example of these thiophene oligomers used for this invention is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2008294341
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これらのチオフェンオリゴマーの製造法は、本発明者等による特願2004−172317号(2004年6月10日出願)に記載されている。   A method for producing these thiophene oligomers is described in Japanese Patent Application No. 2004-172317 (filed on June 10, 2004) by the present inventors.

本発明においては、有機半導体材料は、溶解性、前記前処理剤により形成された薄膜との親和性からアルキル基を有することが好ましい。この観点から、本発明に係る有機半導体薄膜は、有機半導体薄膜を形成する有機半導体材料が前記一般式(1)の部分構造を有することが好ましい。   In this invention, it is preferable that an organic-semiconductor material has an alkyl group from solubility and affinity with the thin film formed with the said pretreatment agent. From this viewpoint, in the organic semiconductor thin film according to the present invention, the organic semiconductor material forming the organic semiconductor thin film preferably has the partial structure represented by the general formula (1).

上記観点からは、有機半導体材料として、特に、下記一般式(OSC1)で表される化合物が好ましい。   From the above viewpoint, a compound represented by the following general formula (OSC1) is particularly preferable as the organic semiconductor material.

Figure 2008294341
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式中、R1〜R6は水素原子又は置換基を表し、Z1又はZ2は置換又は無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換又は無置換の芳香族複素環を表し、n1又はn2は0〜3の整数を表す。 In the formula, R 1 to R 6 represent a hydrogen atom or a substituent, Z 1 or Z 2 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring, and n1 or n2 Represents an integer of 0 to 3.

一般式(OSC1)において、R1〜R6で各々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、tert−ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、tert−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、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(ヘテロアリール基ともいい、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、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炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、等が挙げられる。 In the general formula (OSC1), examples of the substituent represented by R 1 to R 6 include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, tert-pentyl group). Group, hexyl group, octyl group, tert-octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (for example, vinyl group, for example) Allyl group, 1-propenyl group, 2-butenyl group, 1,3-butadienyl group, 2-pentenyl group, isopropenyl group, etc.), alkynyl group (for example, ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon group (Also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc., for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, Til group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group, etc.), aromatic heterocyclic group (also called heteroaryl group, For example, pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl group, 1,2,3- Triazol-1-yl group, etc.), oxazolyl group, benzoxazolyl group, thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl group, quinolyl group, benzofuryl group, dibenzofuryl group, benzothienyl group, dibenzothienyl group , Indolyl group, carbazolyl group , Carbolinyl group, diazacarbazolyl group (in which one of carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group, etc. ), Heterocyclic groups (eg, pyrrolidyl, imidazolidyl, morpholyl, oxazolidyl, etc.), alkoxy groups (eg, methoxy, ethoxy, propyloxy, pentyloxy, hexyloxy, octyloxy, dodecyl) Oxy group etc.), cycloalkoxy group (eg cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group etc.), aryloxy group (eg phenoxy group, naphthyloxy group etc.), alkylthio group (eg methylthio group, ethylthio group, propylthio group, Pencil Group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxy Carbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group etc.), aryloxycarbonyl group (eg phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group etc.), sulfamoyl group (eg amino Sulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminos Phonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, Octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group) Group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonyl group) Ruamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group ( For example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylamino Carbonyl 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, butylsulfinyl) 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, naphthyls) Phonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (for example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino) Group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl) Group), cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.), and the like.

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

一般式(OSC1)において、Z1又はZ2で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記R1〜R6で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。 In the general formula (OSC1), the aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group represented by Z 1 or Z 2 are aromatic carbon atoms described as substituents represented by R 1 to R 6 , respectively. It is synonymous with a hydrogen group and an aromatic heterocyclic group, respectively.

更に、下記一般式(OSC2)で表される化合物が好ましい。   Furthermore, a compound represented by the following general formula (OSC2) is preferable.

Figure 2008294341
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式中、R7又はR8は水素原子又は置換基を表し、Z1又はZ2は置換又は無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換又は無置換の芳香族複素環を表し、n1又はn2は0〜3の整数を表す。 In the formula, R 7 or R 8 represents a hydrogen atom or a substituent, Z 1 or Z 2 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring, and n1 or n2 Represents an integer of 0 to 3.

一般式(OSC2)において、R7又はR8で表される置換基は、般式(OSC1)においてR1〜R6で各々表される置換基と同義である。また、Z1又はZ2で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記R1〜R6で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。 In the general formula (OSC2), the substituent represented by R 7 or R 8 has the same meaning as the substituents represented by R 1 to R 6 in the general formula (OSC1). In addition, the aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group represented by Z 1 or Z 2 are aromatic hydrocarbon groups and aromatic groups described as substituents represented by R 1 to R 6 , respectively. Each has the same meaning as a heterocyclic group.

前記一般式(OSC2)において、さらに、置換基R7−及びR8−が一般式(SG1)で表されることが好ましい。 In the general formula (OSC2), the substituents R 7 — and R 8 — are preferably represented by the general formula (SG1).

Figure 2008294341
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式中、R9〜R11は置換基を表し、Xはケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、又はスズ(Sn)を表す。 In the formula, R 9 to R 11 represent substituents, and X represents silicon (Si), germanium (Ge), or tin (Sn).

上記一般式(SG1)において、R9〜R11で表される置換基は、前記一般式(1)におけるR1〜R3で表される置換基と同義である。 In the said general formula (SG1), the substituent represented by R < 9 > -R < 11 > is synonymous with the substituent represented by R < 1 > -R < 3 > in the said General formula (1).

以下に、前記一般式(OSC2)で表される化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound represented by the general formula (OSC2) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 2008294341
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Figure 2008294341
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また、本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。   In the present invention, for example, a material having a functional group such as acrylic acid, acetamide, dimethylamino group, cyano group, carboxyl group, nitro group, benzoquinone derivative, tetracyanoethylene and tetracyanoquino Materials that accept electrons, such as dimethane and their derivatives, materials having functional groups such as amino, triphenyl, alkyl, hydroxyl, alkoxy, and phenyl, phenylenediamine, etc. Including substituted amines, anthracene, benzoanthracene, substituted benzoanthracenes, pyrene, substituted pyrene, carbazole and derivatives thereof, tetrathiafulvalene and derivatives thereof, and the like materials that serve as donors of electrons, So-called doping treatment It may be.

前記ドーピングとは電子授与性分子(アクセプター)または電子供与性分子(ドナー)をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って,ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしては公知のものを採用することができる。   The doping means introducing an electron-donating molecule (acceptor) or an electron-donating molecule (donor) into the thin film as a dopant. Accordingly, the doped thin film is a thin film containing the condensed polycyclic aromatic compound and the dopant. A well-known thing can be employ | adopted as a dopant used for this invention.

これらの有機半導体層は、前記のように、印刷法、インクジェット法、更には、スピンコート法、ダイコート法、デイップコート法等の塗布法により、有機半導体材料溶液を前記のように表面処理された基板表面に適用することで形成することができる。   As described above, the organic semiconductor material solution was surface-treated with the organic semiconductor material solution as described above by a printing method, an inkjet method, or a coating method such as a spin coating method, a die coating method, or a dip coating method. It can be formed by applying to the substrate surface.

この中で生産性の点で、有機半導体の溶液を用いて簡単かつ精密に薄膜が形成できるインクジェット法が好ましい。   Among these, from the viewpoint of productivity, an ink jet method capable of forming a thin film easily and precisely using an organic semiconductor solution is preferable.

有機半導体材料の溶液形成に用いられる溶媒は、有機半導体材料を溶解することの出来る溶媒であれば任意のものを用いることができるが、例えば、炭化水素系、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系、グリコールエーテル系など広範囲の適度の蒸気圧或いは沸点を有する有機溶媒から、結晶性有機半導体薄膜を得ようとする有機半導体材料に応じて適宜選択されるが、沸点で、80℃以上、250℃以下の範囲に常圧沸点を有する溶媒類が、前記、結晶化界面、或いは、塗布液端面における溶媒の適度な蒸発速度をもつため好ましい。より好ましくは、80℃〜150℃である。例えば、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などの環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、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、ヘキサン、シクロヘキサン、トリデカンなどの脂肪族炭化水素溶媒、α−テルピネオール、また、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、N−メチルピロリドン、2硫化炭素等を好適に用いることができるが、特に、脂環式炭化水素系溶媒、例えばシクロヘキサン、シクロペンタン等の溶媒、また、芳香族炭化水素系溶媒、例えば、トルエン、キシレン等が好ましい溶媒として挙げられる。   As the solvent used for forming the solution of the organic semiconductor material, any solvent can be used as long as it can dissolve the organic semiconductor material. For example, hydrocarbon-based, alcohol-based, ether-based, ester-based, It is appropriately selected according to the organic semiconductor material from which a crystalline organic semiconductor thin film is to be obtained, from a wide range of organic solvents having an appropriate vapor pressure or boiling point, such as ketones and glycol ethers. Solvents having an atmospheric pressure boiling point in a range of 250 ° C. or lower are preferable because they have an appropriate evaporation rate of the solvent at the crystallization interface or the coating liquid end face. More preferably, it is 80 degreeC-150 degreeC. For example, chain ether solvents such as diethyl ether and diisopropyl ether, cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, aromatic hydrocarbon solvents such as xylene and toluene, o- Aromatic solvents such as dichlorobenzene, nitrobenzene, m-cresol, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, cyclohexane, tridecane, α-terpineol, and alkyl halide solvents such as chloroform and 1,2-dichloroethane, N -Methylpyrrolidone, carbon disulfide and the like can be preferably used, but in particular, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and cyclopentane, and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene. Etc. are preferred And the like as.

溶媒の表面エネルギーとしては25℃において、10N/m〜40N/mのものが好ましく用いられる。さらには15N/m〜30N/mである溶媒が好ましい。   The surface energy of the solvent is preferably 10 N / m to 40 N / m at 25 ° C. Furthermore, the solvent which is 15 N / m-30 N / m is preferable.

なおAdvanced Material誌 1999年 第6号、p480〜483に記載の様に、ペンタセン等前駆体が溶媒に可溶であるものは、塗布により形成した前駆体の膜を熱処理して目的とする有機材料の薄膜を形成しても良い。   In addition, as described in Advanced Material 1999 No. 6, p. 480 to 483, a precursor such as pentacene is soluble in a solvent, a target organic material formed by heat treatment of a precursor film formed by coating A thin film may be formed.

これら有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なるが、一般に1μm以下、特に10〜300nmが好ましい。   The film thickness of these organic semiconductor layers is not particularly limited, but the characteristics of the obtained transistor are often greatly influenced by the film thickness of the organic semiconductor layer, and the film thickness varies depending on the organic semiconductor. Generally, 1 μm or less, particularly 10 to 300 nm is preferable.

さらに、本発明の有機半導体素子によれば、そのゲート電極、ソース/ドレイン電極のうち少なくとも一つを本発明の有機半導体素子の製造方法によって形成することによって、低抵抗の電極を、有機半導体層材料層の特性劣化を引き起こすことなしに形成することが可能となる。   Furthermore, according to the organic semiconductor device of the present invention, at least one of the gate electrode and the source / drain electrode is formed by the method of manufacturing an organic semiconductor device of the present invention, whereby the low resistance electrode is formed into the organic semiconductor layer. It is possible to form the material layer without causing deterioration of the characteristics of the material layer.

本発明の薄膜トランジスタ素子において、ソース電極またはドレイン電極は、前記無電解メッキ法により形成されるが、ソース電極およびドレイン電極のひとつはゲート電極と共に無電解メッキによらない電極であってよい。その場合、電極は公知の方法、公知の電極材料にて形成される。電極材料として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、銀ペーストおよ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。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など)も好適に用いられる。   In the thin film transistor element of the present invention, the source electrode or the drain electrode is formed by the electroless plating method, but one of the source electrode and the drain electrode may be an electrode not using electroless plating together with the gate electrode. In that case, the electrode is formed by a known method or a known electrode material. The electrode material 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, a lithium / aluminum mixture, or the like is used. Alternatively, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, or conductive polythiophene (such as a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid) is also preferably used.

ソース電極またドレイン電極を形成する材料としては、上に挙げた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く、p型半導体の場合は特に、白金、金、銀、ITO、導電性ポリマーおよび炭素が好ましい。   As a material for forming the source electrode or the drain electrode, among the materials listed above, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable. In the case of a p-type semiconductor, platinum, gold, silver, ITO, conductive Polymer and carbon are preferred.

ソース電極またドレイン電極とする場合は、上記の導電性材料を含む、溶液、ペースト、インク、分散液などの流動性電極材料を用いて形成したもの、特に、導電性ポリマー、または白金、金、銀、銅を含有する金属微粒子を含む流動性電極材料が好ましい。また、溶媒や分散媒体としては、有機半導体へのダメージを抑制するため、水を60%以上、好ましくは90%以上含有する溶媒または分散媒体であることが好ましい。   In the case of a source electrode or a drain electrode, those formed using a fluid electrode material such as a solution, paste, ink, or dispersion containing the above conductive material, in particular, a conductive polymer, or platinum, gold, A fluid electrode material containing fine metal particles containing silver and copper is preferred. The solvent or dispersion medium is preferably a solvent or dispersion medium containing 60% or more, preferably 90% or more of water, in order to suppress damage to the organic semiconductor.

金属微粒子を含有する流動性電極材料としては、たとえば公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、好ましくは、粒子径が1〜50nm、好ましくは1〜10nmの金属微粒子を、必要に応じて分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した材料である。   As the fluid electrode material containing metal fine particles, for example, a known conductive paste or the like may be used. Preferably, metal fine particles having a particle diameter of 1 to 50 nm, preferably 1 to 10 nm are used as necessary. It is a material dispersed in a dispersion medium that is water or any organic solvent using a dispersion stabilizer.

金属微粒子の材料としては白金、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、亜鉛等を用いることができる。   Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, zinc, etc. Can be used.

このような金属微粒子の分散物の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは、特開平11−76800号、同11−80647号、同11−319538号、特開2000−239853号等に示されたコロイド法、特開2001−254185号、同2001−53028号、同2001−35255号、同2000−124157号、同2000−123634号などに記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子の分散物である。これらの金属微粒子分散物を用いて電極を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて100〜300℃、好ましくは150〜200℃の範囲で形状様に加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターンを形成するものである。   As a method for producing such a dispersion of fine metal particles, metal ions are reduced in the liquid phase, such as a physical generation method such as gas evaporation method, sputtering method, metal vapor synthesis method, colloidal method, coprecipitation method, etc. Examples of the chemical production method for producing metal fine particles include colloidal methods described in JP-A-11-76800, JP-A-11-80647, JP-A-11-319538, JP-A-2000-239853, and the like. A dispersion of fine metal particles produced by a gas evaporation method described in JP-A Nos. 2001-254185, 2001-53028, 2001-35255, 2000-124157, 2000-123634, etc. is there. After forming an electrode using these metal fine particle dispersions and drying the solvent, the metal fine particles are obtained by heating in a shape within a range of 100 to 300 ° C., preferably 150 to 200 ° C. as necessary. An electrode pattern having a target shape is formed by heat fusion.

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、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等により、レジストを形成し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、金属微粒子を含有する分散液等を直接インクジェット法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などにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや金属微粒子を含有する導電性インク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷など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, using a conductive thin film formed by 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 in which a resist is formed and etched by thermal transfer, ink jet or the like. Alternatively, a conductive polymer solution or dispersion, a dispersion containing metal fine particles, or the like may be directly patterned by an ink jet method, or may be formed from a coating film by lithography or laser ablation. Further, a method of patterning a conductive ink or conductive paste containing a conductive polymer or metal fine particles by a printing method such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing can also be used.

ソース電極及びドレイン電極は、特にフォトリソグラフ法を用いて形成することが好ましく、この場合、有機半導体保護層に接して層の全面に光感応性樹脂の溶液を塗布し、光感応性樹脂層を形成する。   The source electrode and the drain electrode are particularly preferably formed by using a photolithography method. In this case, a photo-sensitive resin solution is applied to the entire surface of the layer in contact with the organic semiconductor protective layer, and the photo-sensitive resin layer is formed. Form.

光感応性樹脂層としては、前記、保護層のパターニングに用いるポジ型、ネガ型の公知の感光性樹脂と同じものが使用できる。   As the photosensitive resin layer, the same positive and negative photosensitive resins used for patterning the protective layer can be used.

フォトリソグラフ法では、この後にソース電極及びドレイン電極の材料として金属微粒子含有分散体又は導電性ポリマーを用いてパターニングし、必要に応じて熱融着し作製する。   In the photolithographic method, after that, patterning is performed using a metal fine particle-containing dispersion or a conductive polymer as a material for a source electrode and a drain electrode, and heat fusion is performed as necessary.

光感応性樹脂の塗布溶液を形成する溶媒、光感応性樹脂層を形成する方法等、前記保護膜のパターニングに述べたとおりである。   The solvent for forming the photosensitive resin coating solution, the method for forming the photosensitive resin layer, and the like are as described in the patterning of the protective film.

光感応性樹脂層を形成後、パターニング露光に用いる光源、光感応性樹脂層の現像に用いられる現像液についても同様である。また、電極形成には他の光感応性樹脂層であるアブレーション層をもちいてもよい。アブレーション層についても、前記、保護層のパターニングに用いるものと同様のものが挙げられる。   The same applies to the light source used for patterning exposure after the formation of the photosensitive resin layer and the developer used for developing the photosensitive resin layer. In addition, an ablation layer which is another photosensitive resin layer may be used for electrode formation. As for the ablation layer, the same ones as those used for the patterning of the protective layer may be mentioned.

本発明の有機薄膜トランジスタ素子の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などが挙げられる。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 of the organic thin film transistor element of the present invention, 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 yttrium trioxide. 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、大気圧プラズマ法など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、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法など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 a spray process. Wet processes such as coating methods, spin coating methods, blade coating methods, dip coating methods, casting methods, roll coating methods, bar coating methods, die coating methods, and other wet processes such as printing and ink jet patterning methods, etc. 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、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤など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。   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.

これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法である。   Among these, the atmospheric pressure plasma method is preferable.

プラズマCVD法、或いは大気圧プラズマCVD法は、例えば特開平10−1553号公報、もしくは、特開2002−113805号、同2003−303520号、同2004−238455号公報等に開示された装置を用い実施できる。   For the plasma CVD method or the atmospheric pressure plasma CVD method, for example, an apparatus disclosed in JP-A-10-1553, JP-A-2002-113805, JP-A-2003-303520, or JP-A-2004-238455 is used. Can be implemented.

ゲート絶縁層が陽極酸化膜又は該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることも好ましい。陽極酸化膜は封孔処理されることが望ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。   It is also preferable that the gate insulating layer is composed of an anodized film or the anodized film and an insulating film. The anodized film is preferably sealed. The anodized film is formed by anodizing a metal that can be anodized by a known method.

陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウム又はタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。陽極酸化処理を行うことにより、酸化被膜が形成される。陽極酸化処理に用いられる電解液としては、多孔質酸化皮膜を形成することができるものならばいかなるものでも使用でき、一般には、硫酸、燐酸、蓚酸、クロム酸、ホウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸等あるいはこれらを2種類以上組み合わせた混酸あるいはそれらの塩が用いられる。陽極酸化の処理条件は使用する電解液により種々変化するので一概に特定し得ないが、一般的には、電解液の濃度が1〜80質量%、電解液の温度5〜70℃、電流密度0.5〜60A/dm2、電圧1〜100ボルト、電解時間10秒〜5分の範囲が適当である。好ましい陽極酸化処理は、電解液として硫酸、リン酸又はホウ酸の水溶液を用い、直流電流で処理する方法であるが、交流電流を用いることもできる。これらの酸の濃度は5〜45質量%であることが好ましく、電解液の温度20〜50℃、電流密度0.5〜20A/dm2で20〜250秒間電解処理するのが好ましい。 Examples of the metal that can be anodized include aluminum and tantalum, and the anodizing method is not particularly limited, and a known method can be used. An oxide film is formed by anodizing. Any electrolyte solution that can form a porous oxide film can be used as the anodizing treatment. Generally, sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, chromic acid, boric acid, sulfamic acid, benzenesulfone, and the like can be used. An acid or the like, a mixed acid obtained by combining two or more of these, or a salt thereof is used. The treatment conditions for anodization vary depending on the electrolyte used, and thus cannot be specified in general. In general, the electrolyte concentration is 1 to 80% by mass, the electrolyte temperature is 5 to 70 ° C., and the current density. The range of 0.5 to 60 A / dm 2 , voltage of 1 to 100 volts, and electrolysis time of 10 seconds to 5 minutes is appropriate. A preferred anodizing treatment is a method in which an aqueous solution of sulfuric acid, phosphoric acid or boric acid is used as the electrolytic solution and the treatment is performed with a direct current, but an alternating current can also be used. The concentration of these acids is preferably 5 to 45% by mass, and the electrolytic treatment is preferably performed for 20 to 250 seconds at an electrolyte temperature of 20 to 50 ° C. and a current density of 0.5 to 20 A / dm 2 .

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、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。   In addition, as the organic compound film, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo radical polymerization type, photo cation polymerization type photo curable resin, or a copolymer containing an acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, Also, cyanoethyl pullulan or the like can be used.

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。   As the method for forming the organic compound film, the wet process is preferable.

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。   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.

本発明においては、ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成する場合、ゲート絶縁層表面に、前記本発明の表面処理を施し、次いで、前記有機半導体材料含有する溶液を適用することで、有機半導体層をパターン状に形成する。   In the present invention, when an organic semiconductor layer is formed on the gate insulating layer, the surface treatment of the present invention is performed on the surface of the gate insulating layer, and then the solution containing the organic semiconductor material is applied, whereby the organic semiconductor The layer is formed in a pattern.

〔基板について〕
基板を構成する支持体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、紙、不織布などを用いることができるが、本発明において支持体は樹脂からなることが好ましく、例えばプラスチックフィルムシートを用いることができる。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。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。
[About the board]
Various materials can be used as the support material constituting the substrate. For example, ceramic substrates such as glass, quartz, aluminum oxide, sapphire, silicon nitride, silicon carbide, silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphide. In addition, a semiconductor substrate such as gallium nitrogen, paper, and non-woven fabric can be used. In the present invention, the support is preferably made of a resin, for example, a plastic film sheet can be used. Examples of plastic films include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), and cellulose. Examples include films made of triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. 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.

また本発明の有機薄膜トランジスタ素子上には素子保護層を設けることも可能である。保護層としては前述した無機酸化物又は無機窒化物等が挙げられ、上述した大気圧プラズマ法で形成するのが好ましい。これにより、有機薄膜トランジスタ素子の耐久性が向上する。   It is also possible to provide an element protective layer on the organic thin film transistor element of the present invention. Examples of the protective layer include the inorganic oxides and inorganic nitrides described above, and the protective layer is preferably formed by the atmospheric pressure plasma method described above. Thereby, durability of an organic thin-film transistor element improves.

本発明の薄膜トランジスタ素子においては、支持体がプラスチックフィルムの場合、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層、及びポリマーを含む下引き層の少なくとも一方を有することが好ましい。   In the thin film transistor element of the present invention, when the support is a plastic film, it preferably has at least one of an undercoat layer containing a compound selected from inorganic oxides and inorganic nitrides, and an undercoat layer containing a polymer.

下引き層に含有される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。また無機窒化物としては窒化ケイ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。   Inorganic oxides contained in the undercoat layer include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, titanate Examples thereof include lead lanthanum, strontium titanate, barium titanate, barium fluoride magnesium, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide. Examples of the inorganic nitride include silicon nitride and aluminum nitride.

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、窒化ケイ素である。   Of these, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, and silicon nitride are preferable.

本発明において、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層は上述した大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。   In the present invention, the undercoat layer containing a compound selected from inorganic oxides and inorganic nitrides is preferably formed by the atmospheric pressure plasma method described above.

ポリマーを含む下引き層に用いるポリマーとしては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体、ポリアミド樹脂、エチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。   Polymers used for the undercoat layer containing polymer include polyester resin, polycarbonate resin, cellulose resin, acrylic resin, polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, phenoxy resin, norbornene resin, epoxy resin, vinyl chloride-vinyl acetate Copolymer, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, copolymer of vinyl acetate and vinyl alcohol, partially hydrolyzed vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer Polymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl alcohol, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene-vinyl chloride copolymer, vinyl polymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer, polyamide resin, ethylene-butadiene resin, Tajien - rubber-based resin such as acrylonitrile resin, silicone resin, and fluorine resins.

以下、本発明の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の好ましい実施の態様について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the method for producing a thin film transistor of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

《好ましい実施の形態》
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明はこれに限定されるものではない。
<< Preferred Embodiment >>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The present invention is not limited to this.

図1に、本発明の有機半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタの作製の一例について各工程の概略断面図を示す。   In FIG. 1, the schematic sectional drawing of each process is shown about an example of preparation of the thin-film transistor using the organic-semiconductor thin film of this invention.

先ず、基板1として、ポリエーテルスルホン樹脂フィルム(200μm)を用い、この上に、先ず、50W/m2/minの条件でコロナ放電処理を施した。その後以下のように接着性向上のため下引き層を形成した。 First, a polyethersulfone resin film (200 μm) was used as the substrate 1, and first, a corona discharge treatment was performed thereon under the condition of 50 W / m 2 / min. Thereafter, an undercoat layer was formed in order to improve adhesion as follows.

(下引き層の形成)
下記組成の塗布液を乾燥膜厚2μmになるように塗布し、90℃で5分間乾燥した後、60W/cmの高圧水銀灯下10cmの距離から4秒間硬化させた。
(Formation of undercoat layer)
A coating solution having the following composition was applied to a dry film thickness of 2 μm, dried at 90 ° C. for 5 minutes, and then cured for 4 seconds from a distance of 10 cm under a 60 W / cm high-pressure mercury lamp.

ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体 60g
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート2量体 20g
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート3量体以上の成分 20g
ジエトキシベンゾフェノンUV開始剤 2g
シリコーン系界面活性剤 1g
メチルエチルケトン 75g
メチルプロピレングリコール 75g
さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理して厚さ50nmの酸化ケイ素膜を設け、これらの層を下引き層とした(図3(1))。大気圧プラズマ処理装置は、特開2003−303520号公報に記載の図6に準じた装置を用いた。
Dipentaerythritol hexaacrylate monomer 60g
Dipentaerythritol hexaacrylate dimer 20g
Dipentaerythritol hexaacrylate trimer or higher component 20g
Diethoxybenzophenone UV initiator 2g
Silicone surfactant 1g
75g of methyl ethyl ketone
Methyl propylene glycol 75g
Further, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on the layer by continuous atmospheric pressure plasma treatment under the following conditions, and these layers were used as undercoat layers (FIG. 3 (1)). As the atmospheric pressure plasma processing apparatus, an apparatus according to FIG. 6 described in JP-A No. 2003-303520 was used.

(使用ガス)
不活性ガス:ヘリウム98.25体積%
反応性ガス:酸素ガス1.5体積%
反応性ガス:テトラエトキシシラン蒸気(ヘリウムガスにてバブリング)0.25体積%
(放電条件)
放電出力:10W/cm2
(電極条件)
電源として、パール工業製高周波電源を用い、周波数13.56MHzで放電させた。
(Used gas)
Inert gas: helium 98.25% by volume
Reactive gas: oxygen gas 1.5 volume%
Reactive gas: Tetraethoxysilane vapor (bubbled with helium gas) 0.25% by volume
(Discharge conditions)
Discharge output: 10 W / cm 2
(Electrode condition)
As a power source, a high frequency power source manufactured by Pearl Industry was used and discharged at a frequency of 13.56 MHz.

電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを1mm被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にしてJIS B 0601で規定される表面粗さの最大値(Rmax)5μmとした誘電体(比誘電率10)を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。下引き層については図では省略されている。   The electrode is coated with 1 mm of alumina by ceramic spraying on a stainless steel jacket roll base material having cooling means with cooling water, and then a solution obtained by diluting tetramethoxysilane with ethyl acetate is applied and dried, and then sealed by ultraviolet irradiation. This is a roll electrode having a dielectric (relative dielectric constant of 10) having a pore surface, smoothed surface and having a maximum surface roughness (Rmax) defined by JIS B 0601 of 5 μm (relative dielectric constant 10). On the other hand, as the application electrode, a hollow rectangular stainless steel pipe was coated with the same dielectric as described above under the same conditions. The undercoat layer is omitted in the figure.

〈ゲートバスラインおよびゲート電極の形成〉
次いで、ゲートバスラインおよびゲート電極2を形成する。
<Formation of gate bus line and gate electrode>
Next, a gate bus line and a gate electrode 2 are formed.

即ち、上記の下引き層2上に、下記組成の光感応性樹脂組成液1を塗布し、100℃にて1分間乾燥させることで、厚さ2μmの光感応性樹脂層を形成したのち、発振波長830nm、出力100mWの半導体レーザーで200mJ/cm2のエネルギー密度でゲートバスラインおよびゲート電極のパターンを露光し、アルカリ水溶液で現像してレジスト像を得た。さらにその上に、スパッタ法により、厚さ300nmのアルミニウム皮膜を一面に成膜した後、MEKで上記光感応性樹脂層の残存部を除去することで、ゲートバスラインおよびゲート電極2を作製する。 That is, after the photosensitive resin composition liquid 1 having the following composition was applied on the undercoat layer 2 and dried at 100 ° C. for 1 minute, a photosensitive resin layer having a thickness of 2 μm was formed. The pattern of the gate bus line and the gate electrode was exposed with a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 830 nm and an output of 100 mW at an energy density of 200 mJ / cm 2 and developed with an alkaline aqueous solution to obtain a resist image. Furthermore, after forming an aluminum film having a thickness of 300 nm on the entire surface by sputtering, the remaining part of the photosensitive resin layer is removed by MEK, thereby producing the gate bus line and the gate electrode 2. .

(光感応性樹脂組成液1)
色素A 7部
ノボラック樹脂(フェノールとm−、p−混合クレゾールとホルムアルデヒドを共縮合させたノボラック樹脂(Mw=4000、フェノール/m−クレゾール/p−クレゾールのモル比がそれぞれ5/57/38)) 90部
クリスタルバイオレット 3部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 1000部
(Photosensitive resin composition liquid 1)
Dye A 7 parts novolak resin (novolak resin co-condensed with phenol and m-, p-mixed cresol and formaldehyde (Mw = 4000, molar ratio of phenol / m-cresol / p-cresol is 5/57/38, respectively)) 90 parts Crystal violet 3 parts Propylene glycol monomethyl ether 1000 parts

Figure 2008294341
Figure 2008294341

次いで、以下の陽極酸化皮膜形成工程により、平滑化、絶縁性向上のための補助的絶縁膜として、ゲート電極に陽極酸化被膜を形成した(図で同じく省略)。   Next, an anodic oxide film was formed on the gate electrode as an auxiliary insulating film for smoothing and improving the insulating properties by the following anodic oxide film forming step (also omitted in the figure).

(陽極酸化被膜形成工程)
ゲート電極を形成したのち基板をよく洗浄し、10質量%リン酸アンモニウム水溶液中で、2分間、30Vの低電圧電源から供給される直流を用いて、陽極酸化皮膜の厚さが120nmになるまで陽極酸化をおこなった。よく洗浄した後に、1気圧、100℃の飽和した蒸気チャンバーの中で、蒸気封孔処理を施した。この様にして陽極酸化被膜を有するゲート電極を下引き処理したポリエーテルスルホン樹脂フィルム上に作製した。
(Anodized film forming process)
After forming the gate electrode, the substrate is washed thoroughly, and the thickness of the anodic oxide film reaches 120 nm using a direct current supplied from a low-voltage power supply of 30 V in a 10 mass% ammonium phosphate aqueous solution for 2 minutes. Anodized. After thoroughly washing, steam sealing treatment was performed in a saturated steam chamber at 1 atm and 100 ° C. In this way, a gate electrode having an anodized film was produced on a polyether sulfone resin film subjected to a subbing treatment.

次いで、さらにフィルム温度200℃にて、上述した大気圧プラズマ法の使用ガスを用い厚さ30nmの酸化ケイ素層を設け、前記の陽極酸化膜(アルミナ膜)を併せゲート絶縁層3を形成した(図1の(1))。   Next, at a film temperature of 200 ° C., a silicon oxide layer having a thickness of 30 nm was provided using the above-described gas used in the atmospheric pressure plasma method, and the gate insulating layer 3 was formed by combining the anodic oxide film (alumina film). (1) of FIG.

(使用ガス)
不活性ガス:ヘリウム98.25体積%
反応性ガス:酸素ガス1.5体積%
反応性ガス:テトラエトキシシラン蒸気(ヘリウムガスにてバブリング)0.25体積%
(放電条件)
放電出力:10W/cm2
以上によりゲート電極、更にゲート絶縁膜を下引き処理したポリエーテルスルホン樹脂フィルム上に作製した。
(Used gas)
Inert gas: helium 98.25% by volume
Reactive gas: oxygen gas 1.5 volume%
Reactive gas: Tetraethoxysilane vapor (bubbled with helium gas) 0.25% by volume
(Discharge conditions)
Discharge output: 10 W / cm 2
As described above, the gate electrode and the gate insulating film were produced on a polyether sulfone resin film subjected to a subbing treatment.

次に、ゲート絶縁層上に、以下の方法によりシリコーンゴム層を形成した。   Next, a silicone rubber layer was formed on the gate insulating layer by the following method.

ゲート絶縁層3上に下記の組成物1をアイソパーE”(イソパラフィン系炭化水素、エクソン化学(株)製)単独溶媒で固形分濃度10.3質量%に希釈した液体を、SIJ装置によって有機半導体層形成領域を残すように近接したゲート電極の両側に液滴を吐出して、乾燥し、図1(2)に示すような、ゲート電極の両側の領域に、幅3μmのシリコーンゴム層からなるパターン領域A(層)4を形成した。有機半導体層のチャネル長Lは30μmをとれるように間隔は設定した。   A liquid obtained by diluting the following composition 1 on the gate insulating layer 3 with a single solvent of Isopar E ″ (isoparaffin-based hydrocarbon, manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.) to a solid content concentration of 10.3 mass% using an SIJ apparatus A droplet is discharged on both sides of the gate electrode adjacent to leave a layer formation region, dried, and made of a silicone rubber layer having a width of 3 μm in the region on both sides of the gate electrode as shown in FIG. Pattern region A (layer) 4 was formed, and the interval was set so that the channel length L of the organic semiconductor layer could be 30 μm.

(組成物1の組成)
α,ω−ジビニルポリジメチルシロキサン
(分子量約60,000) 100部
HMS−501(両末端メチル(メチルハイドロジェンシロキサン)
(ジメチルシロキサン)共重合体、SiH基数/分子量=0.69モル/g、チッソ(株)製) 7部
ビニルトリス(メチルエチルケトキシイミノ)シラン 3部
SRX−212(白金触媒、東レ・ダウコーニングシリコン(株)製、) 5部
これにより、ゲート絶縁層3の表面には、シリコーンゴム層からなるパターン領域Aに近接した有機半導体層の形成領域が開口部として残された。図1(2)はこの状態を示す断面図である。
(Composition of Composition 1)
α, ω-divinylpolydimethylsiloxane (molecular weight about 60,000) 100 parts HMS-501 (both end methyl (methylhydrogensiloxane)
(Dimethylsiloxane) copolymer, SiH group number / molecular weight = 0.69 mol / g, manufactured by Chisso Corp.) 7 parts vinyltris (methylethylketoxyimino) silane 3 parts SRX-212 (platinum catalyst, Toray Dow Corning Silicon ( 5 parts by this. On the surface of the gate insulating layer 3, the formation region of the organic semiconductor layer close to the pattern region A made of the silicone rubber layer was left as an opening. FIG. 1B is a cross-sectional view showing this state.

次に、半導体材料として、OSC2−1(下記構造)を用いて、表面処理されたゲート絶縁層上に有機半導体層を形成した。即ち、OSC2−1のトルエン溶液(0.5質量%)を調製し、ピエゾ方式のインクジェット法を用いて、チャネルを形成すべき大凡の領域にトルエン溶液4′を吐出した(図1(3))。窒素ガス中で、50℃で3分乾燥した(図3(4)〜(5))。乾燥、即ち溶媒の蒸発に従ってゲートを挟んで形成された両側のパターン領域A間に、正確に、有機半導体材料溶液液滴が集まり(図3(4))、基板上にパターン領域Aに接して、チャネル形成すべき領域に膜厚20nmの有機半導体層4がパターニングされ形成された(図1(5))。   Next, an organic semiconductor layer was formed over the surface-treated gate insulating layer using OSC2-1 (the following structure) as a semiconductor material. That is, a toluene solution (0.5% by mass) of OSC2-1 was prepared, and the toluene solution 4 ′ was ejected to an approximate region where a channel was to be formed by using a piezo ink jet method (FIG. 1 (3)). ). It dried for 3 minutes at 50 degreeC in nitrogen gas (FIG. 3 (4)-(5)). The organic semiconductor material solution droplets accurately gather between the pattern areas A on both sides formed by sandwiching the gate in accordance with drying, that is, evaporation of the solvent (FIG. 3 (4)), and contact the pattern areas A on the substrate. Then, an organic semiconductor layer 4 having a thickness of 20 nm was patterned and formed in a region where a channel was to be formed (FIG. 1 (5)).

Figure 2008294341
Figure 2008294341

〈ソース電極及びドレイン電極形成工程〉(図1の(6)、(7))
有機半導体層4形成の後、有機半導体層を形成した面に、PEDOT/PSS[ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)]の水分散液(バイエル製 Baytron P)をピエゾ方式インクジェット法により、シリコーンゴム層部分を含んで、チャネル長Lが30μmとなるよう有機半導体層上に電極材料液(5′、6′)を吐出・供給する(図1(6))。これを100℃で乾燥することでソース電極5、ドレイン電極6が形成された。シリコーンゴム層があるために電極材料液は、乾燥過程でシリコーンゴム層のある部分には乗らないため電極は形成されない。即ち図1の(7)の様なパターンが自然に形成される。
<Source and drain electrode forming step> ((6) and (7) in FIG. 1)
After the formation of the organic semiconductor layer 4, an aqueous dispersion of PEDOT / PSS [polystyrene sulfonic acid and poly (ethylenedioxythiophene)] (Baytron P manufactured by Bayer) is applied to the surface on which the organic semiconductor layer is formed by a piezoelectric inkjet method. The electrode material liquid (5 ′, 6 ′) is discharged and supplied onto the organic semiconductor layer so that the channel length L is 30 μm including the silicone rubber layer portion (FIG. 1 (6)). The source electrode 5 and the drain electrode 6 were formed by drying this at 100 degreeC. Since the silicone rubber layer is present, the electrode material liquid does not get on the portion where the silicone rubber layer is present during the drying process, so that no electrode is formed. That is, a pattern like (7) in FIG. 1 is naturally formed.

なお、電極は、ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)から成る厚さ20nmの層である。   The electrode is a 20 nm thick layer made of polystyrene sulfonic acid and poly (ethylenedioxythiophene).

《好ましい実施の形態2》
図2に、本発明の有機半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタの作製の別の一例について各工程の概略断面図を示す。
<< Preferred Embodiment 2 >>
In FIG. 2, the schematic sectional drawing of each process is shown about another example of preparation of the thin-film transistor using the organic-semiconductor thin film of this invention.

ポリエーテルスルホン樹脂フィルム(200μm)を基板として用い、この上に、実施の形態1におけると同様に、コロナ放電処理、下引き層を設け、ゲートバスラインおよびゲート電極2、更にゲート絶縁層3を形成した。(図1の(1))。   A polyethersulfone resin film (200 μm) is used as a substrate, and a corona discharge treatment and an undercoat layer are provided thereon as in the first embodiment, and a gate bus line and a gate electrode 2, and further a gate insulating layer 3 are provided. Formed. ((1) in FIG. 1).

次いで、ゲート絶縁層3上に、以下の方法によりシリコーンゴム層を形成した。   Next, a silicone rubber layer was formed on the gate insulating layer 3 by the following method.

下記の組成物1をアイソパーE”(イソパラフィン系炭化水素、エクソン化学(株)製)単独溶媒で固形分濃度10.3質量%に希釈した液体を、SIJ装置によって、有機半導体層形成領域を残すように、近接したゲート電極の両側の領域に液滴を吐出して、乾燥し、図2(1)に示すような、ゲート電極の両側に、幅3μmのシリコーンゴム層からなるパターン領域A(層)を形成した。   A liquid obtained by diluting the following composition 1 with Isopar E ″ (isoparaffinic hydrocarbon, manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.) with a single solvent to a solid content concentration of 10.3% by mass leaves an organic semiconductor layer formation region using an SIJ apparatus. As shown in FIG. 2 (1), the liquid droplets are ejected onto the regions on both sides of the adjacent gate electrode and dried. As shown in FIG. 2 (1), the pattern region A made of a silicone rubber layer having a width of 3 μm is formed on both sides of the gate electrode. Layer).

(組成物1の組成)
α,ω−ジビニルポリジメチルシロキサン
(分子量約60,000) 100部
HMS−501(両末端メチル(メチルハイドロジェンシロキサン)
(ジメチルシロキサン)共重合体、SiH基数/分子量=0.69モル/g、チッソ(株)製) 7部
ビニルトリス(メチルエチルケトキシイミノ)シラン 3部
SRX−212(白金触媒、東レ・ダウコーニングシリコン(株)製、) 5部
これにより、シリコーンゴム層からなるパターン領域Aに近接した、ゲート絶縁層3上の有機半導体薄膜の形成領域が開口部として残される。図2(1)はこの状態を示す断面図である。
(Composition of Composition 1)
α, ω-divinylpolydimethylsiloxane (molecular weight about 60,000) 100 parts HMS-501 (both end methyl (methylhydrogensiloxane)
(Dimethylsiloxane) copolymer, SiH group number / molecular weight = 0.69 mol / g, manufactured by Chisso Corp.) 7 parts vinyltris (methylethylketoxyimino) silane 3 parts SRX-212 (platinum catalyst, Toray Dow Corning Silicon ( (Made by Co., Ltd.) 5 parts Thereby, the formation region of the organic semiconductor thin film on the gate insulating layer 3 adjacent to the pattern region A made of the silicone rubber layer is left as an opening. FIG. 2A is a cross-sectional view showing this state.

次に、半導体材料として、OSC2−1を用いて、ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成した。即ち、OSC2−1のトルエン溶液(0.5質量%)を調製し、ピエゾ方式のインクジェット法を用いて、溶液4′を一部シリコーンゴム層を含むチャネルを形成すべき大凡の領域に吐出し(図2(2))、窒素ガス中50℃で3分乾燥した(図2(2)〜(5))。乾燥、即ち溶媒の蒸発に従ってゲート電極2を挟んで形成された両側のシリコーンゴム層で被覆されたパターン領域Aの間に、正確に液滴が集まり(図2(3))、基板上にパターン領域Aに接して、チャネル形成すべき領域にパターニングされた膜厚20nmの有機半導体層4が形成された(図2(4))。   Next, an organic semiconductor layer was formed over the gate insulating layer using OSC2-1 as a semiconductor material. That is, a toluene solution (0.5% by mass) of OSC2-1 was prepared, and the solution 4 ′ was discharged to an approximate area where a channel partially including a silicone rubber layer was to be formed using a piezo ink jet method. (FIG. 2 (2)), and dried in nitrogen gas at 50 ° C. for 3 minutes (FIGS. 2 (2) to (5)). Liquid droplets gather accurately between the pattern areas A covered with the silicone rubber layers on both sides formed by sandwiching the gate electrode 2 in accordance with drying, that is, evaporation of the solvent (FIG. 2 (3)), and the pattern is formed on the substrate. In contact with the region A, an organic semiconductor layer 4 having a thickness of 20 nm was formed in a region where a channel is to be formed (FIG. 2 (4)).

〈電極材料反撥層形成工程〉(図2の(5)、(6))
次に、有機半導体層4上に下記組成物2をアイソパーE”(イソパラフィン系炭化水素、エクソン化学(株)製)に溶解した溶液を水性分散液とし、固形分濃度10.3質量%に希釈したものをインクとして、ピエゾ方式のインクジェット法によりパターンに従って吐出し、加熱(100℃)、乾燥して、厚さ0.4μmのシリコーンゴム層の電極材料反撥層Rをパターニング形成した(図2(6))。
<Electrode material repellent layer forming step> ((5) and (6) in FIG. 2)
Next, a solution in which the following composition 2 is dissolved in Isopar E ″ (isoparaffinic hydrocarbon, manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.) on the organic semiconductor layer 4 is used as an aqueous dispersion, and diluted to a solid content concentration of 10.3% by mass. The obtained material was ejected in accordance with a pattern by a piezo ink jet method, heated (100 ° C.), and dried to form a 0.4 μm thick silicone rubber layer electrode material repellent layer R by patterning (FIG. 2 ( 6)).

(組成物2)
α,ω−ジビニルポリジメチルシロキサン(分子量約60,000) 100部
HMS−501(両末端メチル(メチルハイドロジェンシロキサン)(ジメチルシロキサン)共重合体、SiH基数/分子量=0.69mol/g、チッソ(株)製) 7部
ビニルトリス(メチルエチルケトキシイミノ)シラン 3部
SRX−212(白金触媒、東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製、) 5部
〈ソース電極及びドレイン電極形成工程〉(図2の(7)、(8))
電極材料反撥層R形成の後、電極材料反撥層を形成した面に、ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)の水分散液(バイエル製 Baytron P)をピエゾ方式インクジェット法により、電極材料反撥層R部分を含んで、印刷パターン部シリコーンゴム層(反撥層)間を跨ぐように有機半導体層上に吐出、供給する(図2(7))。電極材料反撥層Rがあるためにインクは、印刷後にはソース、ドレイン電極部分に分離して(図2(8))、また、電極材料反撥層のある部分にはインクが乗らない。次いで、これを100℃で乾燥させソース電極5及びドレイン電極6を形成させる。即ち、ソース電極、ドレイン電極と個別にパターニングすることなく電極パターンが自然に形成される。電極は、ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)から成る厚さ20nmの層である。図2の(9)に作製した有機薄膜トランジスタを示す。
(Composition 2)
α, ω-divinylpolydimethylsiloxane (molecular weight about 60,000) 100 parts HMS-501 (both terminal methyl (methylhydrogensiloxane) (dimethylsiloxane) copolymer, SiH group number / molecular weight = 0.69 mol / g, Chisso 7 parts Vinyl tris (methyl ethyl ketoximino) silane 3 parts SRX-212 (platinum catalyst, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) 5 parts <Source and drain electrode forming step> (( 7), (8))
After forming the electrode material repellent layer R, an aqueous dispersion of polystyrene sulfonic acid and poly (ethylenedioxythiophene) (Bayer's Baytron P) is applied to the surface on which the electrode material repellent layer is formed by a piezoelectric inkjet method. It is discharged and supplied onto the organic semiconductor layer so as to straddle the printed pattern portion silicone rubber layer (repulsion layer) including the layer R portion (FIG. 2 (7)). Since the electrode material repellent layer R is present, the ink is separated into the source and drain electrode portions after printing (FIG. 2 (8)), and the ink does not get on the portion having the electrode material repellent layer. Next, this is dried at 100 ° C. to form the source electrode 5 and the drain electrode 6. That is, the electrode pattern is naturally formed without patterning the source electrode and the drain electrode separately. The electrode is a 20 nm thick layer made of polystyrene sulfonic acid and poly (ethylenedioxythiophene). The organic thin-film transistor produced in (9) of FIG. 2 is shown.

作製した有機薄膜トランジスタは、I−V特性の飽和領域からキャリア移動度を求められるが、その結果、移動度が0.4cm2/Vs以上であり、pチャネルエンハンスメント型FETとして良好に動作することがわかった。 The fabricated organic thin film transistor requires carrier mobility from the saturation region of the IV characteristics. As a result, the mobility is 0.4 cm 2 / Vs or more, and the organic thin film transistor can operate well as a p-channel enhancement type FET. all right.

また、有機半導体薄膜の塗布形成において、有機半導体パターンの位置精度が向上するため、製造においての各半導体素子間のバラツキがなく、再現性が良好な結果を示した。   In addition, since the positional accuracy of the organic semiconductor pattern was improved in the coating formation of the organic semiconductor thin film, there was no variation between the semiconductor elements in the manufacturing, and the reproducibility was good.

本発明の有機半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタの作製工程の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the manufacturing process of the thin-film transistor using the organic-semiconductor thin film of this invention. 本発明の有機半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタの作製工程の別の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the manufacturing process of the thin-film transistor using the organic-semiconductor thin film of this invention. ノズルを有する記録ヘッド及び記録ヘッドに係る部材の断面図である。It is sectional drawing of the member which concerns on the recording head which has a nozzle, and a recording head. インクの吐出動作とインクに印加される電圧との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the discharge operation of ink, and the voltage applied to ink.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 有機半導体層
5 ソース電極
6 ドレイン電極
20 記録ヘッド
21 ノズル
22 流露
25 吐出電圧印加手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Gate electrode 3 Gate insulating layer 4 Organic semiconductor layer 5 Source electrode 6 Drain electrode 20 Recording head 21 Nozzle 22 Flow dew 25 Discharge voltage application means

Claims (3)

シロキサン化合物を含むパターン領域Aを形成後、該パターン領域Aに接する領域に有機半導体薄膜を形成したことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 An organic thin film transistor comprising an organic semiconductor thin film formed in a region in contact with the pattern region A after forming a pattern region A containing a siloxane compound. 有機半導体薄膜が有機半導体の溶液または分散液からのキャスト膜であることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ。 2. The organic thin film transistor according to claim 1, wherein the organic semiconductor thin film is a cast film from a solution or dispersion of an organic semiconductor. 有機半導体薄膜の形成領域を囲むようにパターン領域Aが形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の有機薄膜トランジスタ。 3. The organic thin film transistor according to claim 1, wherein a pattern region A is formed so as to surround a region where the organic semiconductor thin film is formed.
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