JP6821991B2 - Insulating film and organic field effect transistor device containing it - Google Patents

Insulating film and organic field effect transistor device containing it Download PDF

Info

Publication number
JP6821991B2
JP6821991B2 JP2016147337A JP2016147337A JP6821991B2 JP 6821991 B2 JP6821991 B2 JP 6821991B2 JP 2016147337 A JP2016147337 A JP 2016147337A JP 2016147337 A JP2016147337 A JP 2016147337A JP 6821991 B2 JP6821991 B2 JP 6821991B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
polymer
formula
organic
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016147337A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018018928A (en
Inventor
山川 浩
浩 山川
慎也 奥
慎也 奥
貴 福田
貴 福田
片桐史章
上田さおり
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP2016147337A priority Critical patent/JP6821991B2/en
Publication of JP2018018928A publication Critical patent/JP2018018928A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6821991B2 publication Critical patent/JP6821991B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

本発明は光架橋性、優れた電気絶縁性、低漏洩電流、高絶縁破壊強度を有し、また、架橋後には各種の有機溶剤を用いた有機半導体溶液に対する耐溶剤性を示すとともに、優れた平坦性、濡れ性をも有する重合体を用いてなる絶縁膜に関するものである。 The present invention has photocrosslinkability, excellent electrical insulation, low leakage current, and high dielectric breakdown strength, and after cross-linking, exhibits solvent resistance to organic semiconductor solutions using various organic solvents and is excellent. The present invention relates to an insulating film made of a polymer having both flatness and wettability.

有機電界効果トランジスタデバイスに用いられる高分子誘電体層(絶縁膜層)を形成するための重合体には高絶縁破壊強度、低漏洩電流、汎用有機溶剤への溶解性、耐溶剤性を発現させるための架橋性が求められ、更に架橋後の高分子誘電体層には有機溶剤に対する濡れ性と高い平坦性が要求される。 Organic field effect The polymer for forming the polymer dielectric layer (insulating film layer) used in the transistor device exhibits high dielectric breakdown strength, low leakage current, solubility in general-purpose organic solvents, and solvent resistance. Therefore, the cross-linking property is required, and the polymer dielectric layer after cross-linking is required to have wettability against an organic solvent and high flatness.

絶縁破壊強度はデバイスを構成する誘電体層を破壊させずに印加できる最大の電界値を指す。絶縁破壊強度が高いほどデバイスとしての安定性が高まる。漏洩電流密度は本来の導電経路以外の経路、例えばゲート電極から絶縁性の有る誘電体層内を通ってソース電極に流れる電流等の大きさを表す指標である。漏洩電流は金属/誘電体/金属の3層構造からなるMIMコンデンサを作製し、誘電体層内を流れる電流値を測定することで求められる。 Dielectric breakdown strength refers to the maximum electric field value that can be applied without destroying the dielectric layer that constitutes the device. The higher the dielectric breakdown strength, the higher the stability of the device. The leakage current density is an index showing the magnitude of the current flowing from the gate electrode to the source electrode through the dielectric layer having insulation properties, for example, a path other than the original conductive path. The leakage current is obtained by manufacturing an MIM capacitor having a three-layer structure of metal / dielectric / metal and measuring the current value flowing in the dielectric layer.

汎用溶剤への溶解性は印刷法により有機電界効果トランジスタデバイスを製造するのに必須の要件であるが、一方、有機電界効果トランジスタデバイスにおいては高分子誘電体層は有機半導体層等のオーバーレイ層と積層される。このため、高分子誘電体層上に溶剤を用いた印刷法によりオーバーレイ層を形成する際には、高分子誘電体は本溶剤(印刷法に用いる溶剤)に対して溶解しないことが必要である。従って、高分子誘電体層(絶縁膜層)に対しては、層を形成する際には汎用の有機溶剤に溶解し、かつ、層を形成した後には有機溶剤に対し不溶でなければならないという相反する性能が要求される。 Solubility in general-purpose solvents is an essential requirement for manufacturing organic field-effect transistor devices by the printing method, while in organic field-effect transistor devices, the polymer dielectric layer is an overlay layer such as an organic semiconductor layer. Stacked. Therefore, when the overlay layer is formed on the polymer dielectric layer by a printing method using a solvent, it is necessary that the polymer dielectric is insoluble in the present solvent (solvent used in the printing method). .. Therefore, the polymer dielectric layer (insulating film layer) must be soluble in a general-purpose organic solvent when the layer is formed, and insoluble in the organic solvent after the layer is formed. Conflicting performance is required.

このような要求に対応する技術として溶液製膜した高分子誘電体層を架橋する技術が知られている。例えば、ベンゾシクロブテン樹脂(商標サイクロテン)、ポリビニルフェノール樹脂(商標マルリンカー)が知られているが、ベンゾシクロブテン樹脂は架橋温度が250℃と高くプラスチックを基材として用いた場合、基材が熱変形を起こすため、その使用が難しく、また硬化時間が長く経済性にも劣っていた。更に、ロールTOロールプロセスへの適用が極めて難しい上に、デバイス性能を左右する膜の平坦性も十分とは言えなかった。ポリビニルフェノールは架橋剤としてメラミン樹脂等を用い150℃前後の温度において長時間の硬化反応が必要でありロールTOロールプロセスへの適用が極めて難しい。また、ポリビニルフェノール樹脂の水酸基は完全に消失せず、添加物、残存する水酸基による親水性などが原因と推定される漏洩電流の高さが問題となっている。更に、膜の平坦性も十分とは言えなかった。 As a technique for meeting such a demand, a technique for cross-linking a polymer dielectric layer formed by a solution film is known. For example, benzocyclobutene resin (trademark cycloten) and polyvinylphenol resin (trademark Marlinker) are known, but benzocyclobutene resin has a high cross-linking temperature of 250 ° C. and is a base material when plastic is used as a base material. However, it is difficult to use because it undergoes thermal deformation, and it has a long curing time and is inferior in economic efficiency. Furthermore, it is extremely difficult to apply it to the roll-to-roll process, and the flatness of the film, which affects the device performance, is not sufficient. Polyvinylphenol uses a melamine resin or the like as a cross-linking agent and requires a long-term curing reaction at a temperature of about 150 ° C., and is extremely difficult to apply to the roll-to-roll process. Further, the hydroxyl groups of the polyvinylphenol resin are not completely eliminated, and the high leakage current presumed to be caused by the additives and the hydrophilicity due to the remaining hydroxyl groups has become a problem. Furthermore, the flatness of the film was not sufficient.

また、架橋を必要としないタイプの重合体の内、高分子誘電体層(絶縁膜層)に用いられる重合体としてフッ素系環状エーテル樹脂(商標サイトップ)、ポリパラキシリレン樹脂(商標パリレン)等の利用が提案されている。フッ素系環状エーテル樹脂は製膜後、汎用の有機溶剤には溶解しないため架橋しない状態でも汎用溶剤に対し不溶であるという長所があるが、経済性に劣るものである。更に、本材料は表面張力が低いため基材に対する濡れ性が悪く、塗工または印刷できる基材にも大きな制約があった。また、濡れ性が悪いためピンホールを形成しやすく漏洩電流が高いという問題もあった。ポリパラキシリレン樹脂は真空蒸着法によりモノマーを基板上に蒸着させ、基板上で重合して製膜されるため汎用溶剤には溶解しない長所があるものの、印刷プロセス、及び、ロールTOロールプロセスに対応出来ないという致命的な欠陥を有している。上記のように従来知られている高分子誘電体層(絶縁膜層)に用いられる重合体は汎用溶剤への溶解性、架橋温度、架橋に要する時間、耐溶剤性、漏洩電流、溶剤に対する濡れ性、膜とした場合の平坦性等に関し何らかの課題を有しており、これらの課題を全て解決できる重合体及び該重合体を含む高分子誘電体層(絶縁膜層)が求められていた。 Among the types of polymers that do not require cross-linking, fluorocyclic ether resin (trademark Cytop) and polyparaxylylene resin (trademark parylene) are used as polymers for the polymer dielectric layer (insulating film layer). Etc. have been proposed. Since the fluorocyclic ether resin does not dissolve in a general-purpose organic solvent after film formation, it has an advantage that it is insoluble in a general-purpose solvent even when it is not crosslinked, but it is inferior in economic efficiency. Further, since the surface tension of this material is low, the wettability to the base material is poor, and the base material that can be coated or printed is also greatly restricted. In addition, there is also a problem that pinholes are easily formed due to poor wettability and the leakage current is high. Polyparaxylylene resin has the advantage that it does not dissolve in general-purpose solvents because the monomer is vapor-deposited on the substrate by the vacuum vapor deposition method and polymerized on the substrate to form a film, but it is suitable for printing processes and roll-to-roll processes. It has a fatal defect that it cannot be dealt with. As described above, the polymer used for the conventionally known polymer dielectric layer (insulating film layer) has solubility in a general-purpose solvent, cross-linking temperature, time required for cross-linking, solvent resistance, leakage current, and wetting with a solvent. There are some problems regarding properties, flatness when formed into a film, and the like, and a polymer capable of solving all of these problems and a polymer dielectric layer (insulating film layer) containing the polymer have been required.

低温で架橋可能であり、かつ架橋時間を短縮する手段として光架橋技術が知られている。例えば、ポリ(ヒドロキシエチルメタクリレート)、ビニルフェノール−メタクリル酸メチル共重合体、ポリメタクリル酸アセトキシエチル、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル等の水酸基を側鎖に有するポリマーに対し、シンナモイル基等の光架橋性を有する化合物を反応させた光架橋性ポリマーを高分子誘電体として用いる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、特許文献1では、前述のポリビニルフェノールと同様に上記の水酸基含有ポリマー中に存在している水酸基を全て光架橋性化合物と反応させることは難しく、水酸基の残存は避けられない。また、特許文献1では、未反応の水酸基を無水トリフルオロ酢酸と反応させてエステル化することで残存水酸基量を低減する技術についても開示している。しかし、水酸基を完全に消失させることは極めて難しい上、フッ素化合物の導入により有機溶剤に対する濡れ性が低下するという弊害がある。 Photocrosslinking technology is known as a means for crosslinking at a low temperature and shortening the crosslinking time. For example, a photocrosslinking property such as a cinnamoyl group can be obtained with respect to a polymer having a hydroxyl group in a side chain such as poly (hydroxyethyl methacrylate), vinylphenol-methyl methacrylate copolymer, polyacetoxyethyl methacrylate, polyhydroxyethyl methacrylate and the like. A technique for using a photocrosslinkable polymer obtained by reacting a compound having a compound as a polymer dielectric is disclosed (see, for example, Patent Document 1). However, in Patent Document 1, it is difficult to react all the hydroxyl groups existing in the above-mentioned hydroxyl group-containing polymer with the photocrosslinkable compound like the above-mentioned polyvinylphenol, and the residual hydroxyl groups are unavoidable. Further, Patent Document 1 also discloses a technique for reducing the amount of residual hydroxyl groups by reacting unreacted hydroxyl groups with trifluoroacetic anhydride to esterify them. However, it is extremely difficult to completely eliminate the hydroxyl group, and the introduction of the fluorine compound has an adverse effect that the wettability to the organic solvent is lowered.

また、ポリ(桂皮酸ビニル)を有機電界効果トランジスタデバイスの高分子誘電体として利用する技術が提案されているが(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照。)、溶液塗布された高分子誘電体層(絶縁膜層)の平坦性は0.7nm程度であり更なる平坦化が求められていた。 Further, a technique of using poly (vinyl silicate) as a polymer dielectric of an organic field effect transistor device has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2), but the solution-coated high molecular weight. The flatness of the molecular dielectric layer (insulating film layer) was about 0.7 nm, and further flattening was required.

これら以外にも光架橋技術、及び光架橋性樹脂を用いた技術が知られており(例えば、非特許文献3、非特許文献4参照。)、例えばレジスト材料としてポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物重合体と塩化シンナモイルを反応させた感光性のポリベンザルアセトフェノン樹脂に関する技術が1950年代に開示されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照。)。しかし、特許文献2及び特許文献3で開示されているレジスト材料を、プリンテッドエレクトロニクス技術を利用した絶縁膜へ適用する技術について、これまで何らの開示もされていなかった。 In addition to these, photocrosslinking technology and technology using a photocrosslinkable resin are known (see, for example, Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4). For example, polystyrene and poly-α-methylstyrene are known as resist materials. In the 1950s, a technique relating to a photosensitive polybenzalacetophenone resin obtained by reacting an aromatic vinyl compound polymer such as cinnamoyl chloride with cinnamoyl chloride was disclosed (see, for example, Patent Documents 2 and 3). However, no disclosure has been made so far regarding a technique for applying the resist material disclosed in Patent Documents 2 and 3 to an insulating film using printed electronics technology.

特許第5148624号Patent No. 5148624 米国特許2566302号U.S. Pat. No. 2,566,302 米国特許2708665号U.S. Pat. No. 270,665

アプライド・フィジクス・レターズ誌、92巻、143306頁(2008年)Applied Physics Letters, Vol. 92, p. 143306 (2008) アプライド・フィジクス・レターズ誌、95巻、073302頁(2009年)Applied Physics Letters, Vol. 95, p. 073302 (2009) ジャーナル・オブ・エンバイロンメンタル・ナノテクノロジー誌、3巻、3号、1頁(2014年)Journal of Environmental Nanotechnology Magazine, Volume 3, Issue 3, Page 1 (2014) ポリマー・ブレティン誌、11巻、191頁(1984年)Polymer Bulletin, Vol. 11, p. 191 (1984)

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、汎用溶剤への溶解性、架橋温度、架橋に要する時間、耐溶剤性、絶縁破壊強度、漏洩電流、溶剤に対する濡れ性、膜とした場合の平坦性の点で優れた性能を有する高分子誘電体層(絶縁膜層)を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is solubility in a general-purpose solvent, crosslinking temperature, time required for crosslinking, solvent resistance, dielectric breakdown strength, leakage current, wettability to a solvent, and a film. It is an object of the present invention to provide a polymer dielectric layer (insulating film layer) having excellent performance in terms of flatness in the case of.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の重合体を用いてなる絶縁膜により、汎用溶剤への溶解性、架橋温度、架橋に要する時間、耐溶剤性、絶縁破壊強度、漏洩電流、溶剤に対する濡れ性、膜とした場合の平坦性の点で、優れた性能を有する高分子誘電体層(絶縁膜層)が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have made an insulating film using a specific polymer, so that the insulating film is soluble in a general-purpose solvent, cross-linking temperature, time required for cross-linking, solvent resistance, and insulation. We have found that a polymer dielectric layer (insulating film layer) having excellent performance can be obtained in terms of breaking strength, leakage current, wettability to a solvent, and flatness when formed into a film, and to complete the present invention. I arrived.

即ち、本発明は式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体を用いてなる絶縁膜である。 That is, the present invention is an insulating film made of a polymer having repeating units of the formulas (1) and (2).

{(式(1)中、ArはC6〜C19のアリル基を、Yは水素、ハロゲン、シアノ基、カルボキシアルキル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、C1〜C18のアルキル基、フルオロアルキル基、またはシクロアルキル基を表す。また、kは0〜5の整数を表し、Mは式(A)または式(B)で表される有機基である。) {(In formula (1), Ar is an allyl group of C6 to C19, Y is a hydrogen, halogen, cyano group, carboxyalkyl group, alkyl ether group, aryl ether group, alkyl group of C1 to C18, fluoroalkyl group, Alternatively, it represents a cycloalkyl group. In addition, k represents an integer of 0 to 5, and M is an organic group represented by the formula (A) or the formula (B).)

(式(A)または式(B)中、Rは水素、またはC1〜C6のアルキル基を表す。)} (In formula (A) or formula (B), R 1 represents hydrogen or an alkyl group of C1 to C6.)}

{(式(2)中、ArはC6〜C19のアリル基を、Yは式(1)で定義した有機基、mは1〜5の整数、nは(p−k)を表す。ここで、pは芳香族基Ar上の置換可能な部位の総数を表す。また、Zは式(C)〜(E)から選ばれる少なくとも1つの有機基を表し、Mは式(1)と同様である。) {(In formula (2), Ar represents an allyl group of C6 to C19, Y represents an organic group defined in formula (1), m is an integer of 1 to 5, and n represents (pk). , P represent the total number of substitutable sites on the aromatic group Ar, Z represents at least one organic group selected from formulas (C) to (E), and M is the same as in formula (1). is there.)

(式(C)〜(E)中、R及びRはそれぞれ独立して水素またはC1〜C6のアルキル基を示し、R〜R17はそれぞれ独立してハロゲン、シアノ基、カルボキシアルキル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、C1〜C18のアルキル基、フルオロアルキル基、またはシクロアルキル基を表す。)}
以下に本発明を詳細に説明する。
In formulas (C) to (E), R 2 and R 3 independently represent hydrogen or an alkyl group of C1 to C6, respectively, and R 4 to R 17 independently represent a halogen, cyano group and carboxyalkyl group, respectively. , Alkyl ether group, aryl ether group, C1 to C18 alkyl group, fluoroalkyl group, or cycloalkyl group.)}
The present invention will be described in detail below.

本発明の絶縁膜は、上式(1)及び上式(2)の反復単位を有する重合体を用いてなる絶縁膜である。 The insulating film of the present invention is an insulating film made of a polymer having the repeating units of the above formulas (1) and (2).

式(1)中、ArはC6〜C19のアリル基を示す。 In formula (1), Ar represents an allyl group of C6 to C19.

式(1)中のArにおけるC6〜C19のアリル基としては特に制限がなく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ビフェニル基等が挙げられる。 The allyl group of C6 to C19 in Ar in the formula (1) is not particularly limited, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthranil group, and a biphenyl group.

式(1)中、Yは水素、ハロゲン、シアノ基、カルボキシアルキル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、C1〜C18のアルキル基、フルオロアルキル基、またはシクロアルキル基を表す。 In the formula (1), Y represents a hydrogen, a halogen, a cyano group, a carboxyalkyl group, an alkyl ether group, an aryl ether group, an alkyl group of C1 to C18, a fluoroalkyl group, or a cycloalkyl group.

式(1)中のYにおけるハロゲンとしては特に制限がなく、例えば、塩素、フッ素等が挙げられる。 The halogen in Y in the formula (1) is not particularly limited, and examples thereof include chlorine and fluorine.

式(1)中のYにおけるカルボキシアルキル基としては特に制限がなく、例えば、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基等が挙げられる。 The carboxyalkyl group in Y in the formula (1) is not particularly limited, and examples thereof include a carboxymethyl group, a carboxyethyl group, and a carboxypropyl group.

式(1)中のYにおけるアルキルエーテル基としては特に制限がなく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。 The alkyl ether group in Y in the formula (1) is not particularly limited, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group.

式(1)中のYにおけるC1〜C18のアルキル基としては特に制限がなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。 The alkyl group of C1 to C18 in Y in the formula (1) is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.

式(1)中のYにおけるフルオロアルキル基としては特に制限がなく、例えば、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロブチル基等が挙げられる。 The fluoroalkyl group in Y in the formula (1) is not particularly limited, and for example, 1,1,1-trifluoroethyl group, 1,1,1,2,2-pentafluoropropyl group, 1,1, Examples thereof include 1,2,2,3,3-heptafluorobutyl groups.

式(1)中のYにおけるシクロアルキル基としては特に制限がなく、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる
式(1)中、kは0〜5の整数を表す。
The cycloalkyl group in Y in the formula (1) is not particularly limited, and examples thereof include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. In the formula (1), k represents an integer of 0 to 5.

式(1)中、Mは上式(A)または上式(B)で表される有機基である。 In the formula (1), M is an organic group represented by the above formula (A) or the above formula (B).

式(A)または式(B)中、Rは水素またはC1〜C6のアルキル基を表す。 In formula (A) or formula (B), R 1 represents hydrogen or an alkyl group of C1 to C6.

式(1)中のRにおけるC1〜C6のアルキル基としては特に制限がなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。 There is no particular limitation on the alkyl group C1~C6 in R 1 in the formula (1), for example, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, an isopropyl group, etc. n- butyl group.

式(2)中、ArはC6〜C19のアリル基を示す。 In formula (2), Ar represents an allyl group of C6 to C19.

式(2)中のArにおけるC6〜C19のアリル基としては特に制限がなく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ビフェニル基等が挙げられる。 The allyl group of C6 to C19 in Ar in the formula (2) is not particularly limited, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthranil group, and a biphenyl group.

式(2)中、Yは式(1)で定義した有機基と同様の有機基を表す。 In formula (2), Y represents an organic group similar to the organic group defined in formula (1).

式(2)中、mは1〜5の整数を表し、nは(p−k)を表す。ここで、pは芳香族基Ar上の置換可能な部位の総数を表す。 In equation (2), m represents an integer of 1 to 5, and n represents (pk). Here, p represents the total number of substitutable sites on the aromatic group Ar.

式(2)中、Zは式(C)〜(E)から選ばれる少なくとも1つの有機基を表し、Mは式(1)と同様である。 In formula (2), Z represents at least one organic group selected from formulas (C) to (E), and M is the same as in formula (1).

式(C)〜式(E)中、R及びRはそれぞれ独立して水素またはC1〜C6のアルキル基を示し、R〜R17はそれぞれ独立してハロゲン、シアノ基、カルボキシアルキル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、C1〜C18のアルキル基、フルオロアルキル基、またはシクロアルキル基を表す。 In formulas (C) to (E), R 2 and R 3 independently represent hydrogen or an alkyl group of C1 to C6, respectively, and R 4 to R 17 independently represent a halogen, cyano group and carboxyalkyl group, respectively. , Alkyl ether group, aryl ether group, C1 to C18 alkyl group, fluoroalkyl group, or cycloalkyl group.

式(C)〜式(E)中のR、RにおけるC1〜C6のアルキル基としては特に制限がなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。 There is no particular limitation on the alkyl group C1~C6 in R 2, R 3 in the formula (C) ~ formula (E), for example, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, an isopropyl group, n- butyl group And so on.

式(C)〜式(E)中のR〜R17におけるハロゲンとしては特に制限がなく、例えば、塩素、フッ素等が挙げられる。 The halogen in R 4 to R 17 in the formulas (C) to (E) is not particularly limited, and examples thereof include chlorine and fluorine.

式(C)〜式(E)中のR〜R17におけるカルボキシアルキル基としては特に制限がなく、例えば、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基等が挙げられる。 The carboxyalkyl group in R 4 to R 17 in the formulas (C) to (E) is not particularly limited, and examples thereof include a carboxymethyl group, a carboxyethyl group, and a carboxypropyl group.

式(C)〜式(E)中のR〜R17におけるアルキルエーテル基としては特に制限がなく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。 The alkyl ether group in R 4 to R 17 in the formulas (C) to (E) is not particularly limited, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group. ..

式(C)〜式(E)中のR〜R17におけるC1〜C18のアルキル基としては特に制限がなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−デシル基、n−オクタデシル基等が挙げられる。 There is no particular limitation on the alkyl groups of C1~C18 in R 4 to R 17 in the formula (C) ~ formula (E), for example, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, an isopropyl group, n- butyl group , N-hexyl group, n-decyl group, n-octadecyl group and the like.

式(C)〜式(E)中のR〜R17におけるフルオロアルキル基としては特に制限がなく、例えば、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロブチル基等が挙げられる。 The fluoroalkyl group in R 4 to R 17 in the formulas (C) to (E) is not particularly limited, and is, for example, a 1,1,1-trifluoroethyl group, 1,1,1,2,2-. Examples thereof include a pentafluoropropyl group and a 1,1,1,1,2,2,3,3-heptafluorobutyl group.

式(C)〜式(E)中のR〜R17におけるシクロアルキル基としては特に制限がなく、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。 The cycloalkyl group in R 4 to R 17 in the formulas (C) to (E) is not particularly limited, and examples thereof include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.

具体的な式(C)で表される有機基としては、例えば、以下のものを挙げることが出来る。 Examples of the organic group represented by the specific formula (C) include the following.

具体的な式(D)で表される有機基としては、例えば、以下のものを挙げることが出来る。 Examples of the organic group represented by the specific formula (D) include the following.

具体的な式(E)で表される有機基としては、例えば、以下のものを挙げることが出来る。 Examples of the organic group represented by the specific formula (E) include the following.

本発明で用いられる具体的な式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体は芳香族基を含有し、かつ、酸クロライドと反応する水酸基、アミノ基、チオール基等を含有していなければ何ら制限なく用いることが出来る。 The polymer having the specific repeating units of the formulas (1) and (2) used in the present invention contains an aromatic group and also contains a hydroxyl group, an amino group, a thiol group and the like that react with an acid chloride. If not, it can be used without any restrictions.

本発明において、上式(1)及び上式(2)の反復単位を有する重合体の分子量に対しては何らの制限もなく、例えば、500〜10,000,000(g/モル)のものを用いることが出来る。得られる重合体の溶液粘度の観点から、好ましくは10,000〜100,000(g/モル)である。 In the present invention, there is no limitation on the molecular weight of the polymer having the repeating units of the above formulas (1) and (2), for example, 500 to 10,000,000 (g / mol). Can be used. From the viewpoint of the solution viscosity of the obtained polymer, it is preferably 10,000 to 100,000 (g / mol).

本発明で用いる上式(1)及び上式(2)の反復単位を有する重合体は公知の方法で製造することが出来、光二量化性化合物をフリーデルクラフツ・アシル化反応により芳香族基含有重合体に導入することで得られる。ここで、本発明において、該光二量化性化合物が導入されることで膜とした場合の平坦性が優れるものであり、芳香族基含有重合体のみでは平坦性に劣るものとなってしまう。 The polymers having the repeating units of the above formulas (1) and (2) used in the present invention can be produced by a known method, and a photodimerizable compound contains an aromatic group by a Friedel-Crafts acylation reaction. It is obtained by introducing it into a polymer. Here, in the present invention, the flatness of the film is excellent due to the introduction of the photodimerizable compound, and the flatness is inferior only with the aromatic group-containing polymer.

本発明において、光二量化性化合物は、下記式(3)で表される桂皮酸の酸クロリド化合物、下記式(4)で表されるベンゾイルビニル安息香酸の酸クロリド化合物、下記式(5)で表されるフェニルエテニル安息香酸の酸クロリド化合物を示す。この中で、製造が容易である桂皮酸の酸クロリドを用いるのが好ましい。また、これらの化合物は必要に応じて2種以上を併用することも出来る。 In the present invention, the photodimerizable compound is an acid chloride compound of cinnamic acid represented by the following formula (3), an acid chloride compound of benzoylvinylbenzoic acid represented by the following formula (4), and the following formula (5). The acid chloride compound of phenylethenyl benzoic acid represented is shown. Among these, it is preferable to use the acid chloride of cinnamic acid, which is easy to produce. In addition, two or more of these compounds can be used in combination as needed.

(式(3)〜(5)中、R〜R17は式(C)〜(E)で定義したものと同様である。)
式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体に対する前述の酸クロリドの仕込み量は、得られる重合体の有機溶剤に対する溶解性、及び保存安定性を高めるため、該重合体が含有するフェニル基1モルに対し0.005〜1モルであることが好ましく、さらに好ましくは0.05〜0.7モルである。反応でフェニル基に導入される光反応性基の量は、光架橋のし易さ、光架橋後の層の耐溶剤性、有機溶剤に対する溶解性、及び保存安定性の観点から、0.01〜0.6モルであることが好ましく、更に好ましくは0.2〜0.5モルである。
(Equation (3) to (5) in, R 2 to R 17 are the same as defined in formula (C) - (E).)
The amount of the above-mentioned acid chloride charged to the polymer having the repeating units of the formulas (1) and (2) is contained in the polymer in order to improve the solubility of the obtained polymer in an organic solvent and the storage stability. The amount is preferably 0.005 to 1 mol, more preferably 0.05 to 0.7 mol, based on 1 mol of the phenyl group. The amount of photoreactive groups introduced into the phenyl group in the reaction is 0.01 from the viewpoint of ease of photocrosslinking, solvent resistance of the layer after photocrosslinking, solubility in organic solvents, and storage stability. The amount is preferably ~ 0.6 mol, more preferably 0.2 to 0.5 mol.

フリーデルクラフツ・アシル化反応により導入される芳香族基含有重合体としては、例えば、ポリ−α−メチルスチレン、ポリ−p−メトキシスチレン、シンジオポリスチレン等のポリスチレン;ポリビニルナフタレン、ポリビニルビフェニル、ポリビニルアントラセン、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルフェニルケトン等のポリビニルアリルケトン;スチレンブタジエンランダム共重合体;エチレン・スチレンランダム共重合体;スチレン・アクリロニトリル共重合体;スチレン・アルキルメタアクリレート共重合体;スチレン・α−フェニルアルキルアクリレート共重合体;スチレン・無水マレイン酸共重合体;スチレン・アクリル酸共重合体;スチレン・4−ビニルピリジン共重合体;スチレン・トランス−1,3−ペンタジエン共重合体;スチレン・2,4,6−トリメチルスチレン共重合体;スチレン・p−アセトキシスチレン共重合体;スチレン・ビニル−トリス(トリメトキシシロキシ)シラン共重合体;スチレン・ビニルベンゾエート共重合体;スチレン・ビニルブチルエーテル共重合体;石油樹脂等が例示されるが、誘電率を低くして漏洩電流を低減させるため、芳香族炭化水素及び脂肪族炭化水素のみから構成されている重合体を用いるのが好ましい。また、これらの重合体は2種以上を組み合わせて使用することも出来る。 Examples of the aromatic group-containing copolymer introduced by the Friedelcrafts acylation reaction include polystyrenes such as poly-α-methylstyrene, poly-p-methoxystyrene, and syndiopolystyrene; polyvinylnaphthalene, polyvinylbiphenyl, and polyvinyl. Polypolyallyl ketones such as anthracene, polyvinylcarbazole, polyvinylphenylketone; styrene-butadiene random copolymers; ethylene / styrene random copolymers; styrene / acrylonitrile copolymers; styrene / alkyl methacrylate copolymers; styrene / α-phenyl Alkyl acrylate copolymer; styrene / maleic anhydride copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; styrene / 4-vinylpyridine copolymer; styrene / trans-1,3-pentadiene copolymer; styrene / 2, 4,6-trimethylstyrene copolymer; styrene / p-acetoxystyrene copolymer; styrene / vinyl-tris (trimethoxysiloxy) silane copolymer; styrene / vinylbenzoate copolymer; styrene / vinylbutyl ether copolymer Examples thereof include petroleum resins, but in order to lower the dielectric constant and reduce the leakage current, it is preferable to use a copolymer composed only of aromatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons. In addition, these polymers can be used in combination of two or more.

該フリーデルクラフツ・アシル化反応は、反応触媒を用いて実施することができる。 The Friedel-Crafts acylation reaction can be carried out using a reaction catalyst.

本発明で用いることが出来る反応触媒は公知のものを使用することが出来、無水の塩化鉄(III)や無水塩化アルミニウム等が例示される。該触媒の添加量は、該反応後の脱灰操作が煩雑になるのを回避し、かつ、反応率の低下を防ぐのに好適であるため上述の酸クロリドに対し0.9〜1.5倍モルであることが好ましい。 As the reaction catalyst that can be used in the present invention, known ones can be used, and anhydrous iron (III) chloride, anhydrous aluminum chloride and the like are exemplified. The amount of the catalyst added is 0.9 to 1.5 with respect to the above-mentioned acid chloride because it is suitable for avoiding complicated decalcification operation after the reaction and preventing a decrease in the reaction rate. It is preferably double molar.

該フリーデルクラフツ・アシル化反応は発熱反応であり、かつ、本反応系において光反応性基が加熱により架橋する副反応を生じさせる。本発明では、該副反応を抑制させるため、反応温度制御が容易な溶液反応により実施するのが好ましい。本発明において該溶液反応で用いられる反応溶剤にはフリーデルクラフツ反応に対して安定であれば何ら制限なく使用でき、反応に対し不活性であるため、塩素系炭化水素溶剤が好適に用いられる。塩素系炭化水素溶剤としては、塩化メチレン、四塩化炭素、1,1,2−トリクロロエタン、クロロホルム等が例示される。 The Friedel-Crafts acylation reaction is an exothermic reaction and causes a side reaction in which photoreactive groups are crosslinked by heating in this reaction system. In the present invention, in order to suppress the side reaction, it is preferable to carry out by a solution reaction in which the reaction temperature can be easily controlled. In the present invention, the reaction solvent used in the solution reaction can be used without any limitation as long as it is stable to the Friedel-Crafts reaction and is inert to the reaction. Therefore, a chlorine-based hydrocarbon solvent is preferably used. Examples of the chlorine-based hydrocarbon solvent include methylene chloride, carbon tetrachloride, 1,1,2-trichloroethane, and chloroform.

該フリーデルクラフツ・アシル化反応において、反応温度に特に制限はないが、冷却及び加熱に係る経済性の観点から0℃から40℃が好ましい。 In the Friedel-Crafts acylation reaction, the reaction temperature is not particularly limited, but 0 ° C. to 40 ° C. is preferable from the viewpoint of economic efficiency related to cooling and heating.

該フリーデルクラフツ・アシル化反応において、反応時間は特に制限はなく、例えば、5時間から100時間が挙げられる。反応率及び経済性の観点から、好ましくは10時間から50時間である。 In the Friedel-Crafts acylation reaction, the reaction time is not particularly limited, and examples thereof include 5 hours to 100 hours. From the viewpoint of reaction rate and economy, it is preferably 10 to 50 hours.

また、式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体は溶解性が損なわれない限り、重合体分子が光架橋基の二量化に基づくシクロベンゾブテン構造を含有していても良い。 Further, the polymer having the repeating units of the formulas (1) and (2) may contain a cyclobenzobutene structure based on the dimerization of photocrosslinking groups as long as the solubility is not impaired. ..

該光架橋基の二量化に基づくシクロベンゾブテン構造としては、下記式(6)〜(8)で表される構造が挙げられる。 Examples of the cyclobenzobutene structure based on the dimerization of the photocrosslinking group include structures represented by the following formulas (6) to (8).

(式(6)中、R〜Rは式(3)と同様である) (In the formula (6), R 2 ~R 8 is similar to Equation (3))

(式(7)中、R、R、R〜R14は式(4)と同様である) (In equation (7), R 2 , R 3 , and R 9 to R 14 are the same as in equation (4)).

(式(8)中、R、R、R〜R17は式(5)と同様である)
本発明の絶縁膜は、上式(1)及び上式(2)の反復単位を有する重合体を溶剤に溶解させた溶液を用いて形成するものである。
(In equation (8), R 2 , R 3 , and R 9 to R 17 are the same as in equation (5)).
The insulating film of the present invention is formed by using a solution in which a polymer having the repeating units of the above formulas (1) and (2) is dissolved in a solvent.

該溶剤としては、該重合体を溶解する溶剤であれば何ら制限なく用いることができ、例えば、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、N−ヘキシルベンゼン、テトラリン、デカリン、イソプロピルベンゼン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素;塩化メチレン、1,1,2−トリクロロエチレン等の塩素化脂肪族炭化水素化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の脂肪族環状エーテル化合物;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン化合物;エチルアセテート、ジメチルフタレート、サリチル酸メチル、アミルアセテート等のエステル化合物;N−ブタノール、エタノール、ISO−ブタノール等のアルコール類;1−ニトロプロパン、2硫化炭素等が例示され、これらの溶剤は必要に応じて混合して使用することが出来る。 The solvent can be used without any limitation as long as it is a solvent that dissolves the polymer. For example, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, N-hexylbenzene, tetralin, decalin, isopropylbenzene, etc. Aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene; chlorinated aliphatic hydrocarbon compounds such as methylene chloride and 1,1,2-trichloroethylene; aliphatic cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane; ketone compounds such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone; ethyl acetate, Ester compounds such as dimethylphthalate, methyl salicylate and amylacetate; alcohols such as N-butanol, ethanol and ISO-butanol; 1-nitropropane, carbon disulfide and the like are exemplified, and these solvents are mixed as necessary. Can be used.

本発明に係る絶縁膜は、例えば、スピンコーティング、ドロップキャスト、ディップコーティング、ドクターブレードコーティング、パッド印刷、スキージコート、ロールコーティング、ロッドバーコーティング、エアナイフコーティング、ワイヤーバーコーティング、フローコーティング、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、凸版反転印刷等を用いて形成することが出来る。なお、本発明の絶縁膜はこれらの方法を用いて形成されるものであるため、本発明の絶縁膜は汎用溶剤に対する溶解性に優れることが必要となる。 The insulating film according to the present invention includes, for example, spin coating, drop casting, dip coating, doctor blade coating, pad printing, squeegee coating, roll coating, rod bar coating, air knife coating, wire bar coating, flow coating, gravure printing, flexo. It can be formed by printing, screen printing, inkjet printing, letterpress reversal printing, or the like. Since the insulating film of the present invention is formed by using these methods, the insulating film of the present invention needs to have excellent solubility in a general-purpose solvent.

本発明に係る絶縁膜は、高分子誘電体層として用いる場合に、電界効果を大きくし、駆動電圧を下げるために薄い方が良い。本発明において、漏洩電流の増大を回避し、かつ駆動電圧が高くなるのを防ぐため、10〜2000nmが好ましく、更に好ましくは50〜1000nmである。 When the insulating film according to the present invention is used as a polymer dielectric layer, it is preferably thin in order to increase the electric field effect and reduce the driving voltage. In the present invention, in order to avoid an increase in leakage current and prevent an increase in drive voltage, 10 to 2000 nm is preferable, and more preferably 50 to 1000 nm.

また、本発明に係る絶縁膜を高分子誘電体層として用いる場合、高分子誘電体層の形成においては、光架橋性のない芳香族基含有重合体を混合して使用でき、該重合体としては、例えば、ポリ−α−メチルスチレン、ポリ−p−メトキシスチレン、シンジオポリスチレン等のポリスチレン類;ポリビニルナフタレン類、ポリビニルビフェニル類、ポリビニルアントラセン類、ポリビニルカルバゾール類、スチレンブタジエンランダム共重合体;エチレン・スチレンランダム共重合体;ポリスチレンセグメントとポリブタジエンセグメントからなる共重合体のうち、ジブロック共重合体、トリブロック共重合体、マルチブロック共重合体、スターポリマー、又はデンドリマー;スチレン−イソプレンランダム共重合体;ポリスチレンセグメントとポリイソプレンセグメントからなる共重合体のうち、ジブロック共重合体、トリブロック共重合体、マルチブロック共重合体、スターポリマー、又はデンドリマー;ポリスチレンセグメントとポリ(エチレン・ブチレン)セグメントからなる共重合体のうち、ジブロック共重合体、トリブロック共重合体、マルチブロック共重合体、スターポリマー、又はデンドリマー;ポリスチレンセグメントとポリ(エチレン・プロピレン)セグメントからなる共重合体のうち、ジブロック共重合体、トリブロック共重合体、マルチブロック共重合体、スターポリマー、又はデンドリマー;スチレン・アクリロニトリル共重合体;スチレン・アルキルアクリレート共重合体;スチレン・アルキルメタアクリレート共重合体;スチレン・α−フルオロアルキルアクリレート共重合体;スチレン・α-フェニルアルキルアクリレート共重合体;スチレン・トリフルオロメチルアクリレート共重合体;スチレン・無水マレイン酸共重合体;スチレン・アクリル酸共重合体;スチレン・酢酸ビニル共重合体;スチレン・4−ビニルピリジン共重合体;スチレン・トランス−1,3−ペンタジエン共重合体;スチレン・2,4,6−トリメチルスチレン共重合体;スチレン・p−アセトキシスチレン共重合体;ポリ(スチレン・α−メチルスチレン)共重合体;スチレン・ビニル−トリス(トリメトキシシロキシ)シラン共重合体;スチレン・ビニルベンゾエート共重合体;スチレン・ビニルブチルエーテル共重合体、ポリビニルフェニルケトン等のポリビニルアリルケトン類等が例示される。 Further, when the insulating film according to the present invention is used as the polymer dielectric layer, an aromatic group-containing polymer having no photocrosslinkability can be mixed and used in forming the polymer dielectric layer, and the polymer can be used as the polymer. For example, polystyrenes such as poly-α-methylstyrene, poly-p-methoxystyrene, syndiopolystyrene; polyvinylnaphthalene, polyvinylbiphenyl, polyvinylanthracenes, polyvinylcarbazoles, styrene-butadiene random copolymers; ethylene. -Sterene random copolymer; among copolymers composed of polystyrene segment and polybutadiene segment, diblock copolymer, triblock copolymer, multiblock copolymer, star polymer, or dendrimer; styrene-isoprene random copolymer. Combined; among copolymers consisting of polystyrene segment and polyisoprene segment, diblock copolymer, triblock copolymer, multiblock copolymer, star polymer, or dendrimer; polystyrene segment and poly (ethylene / butylene) segment Among the copolymers composed of diblock copolymers, triblock copolymers, multiblock copolymers, star polymers, or dendrimers; among copolymers composed of polystyrene segments and poly (ethylene / propylene) segments. Diblock copolymer, triblock copolymer, multiblock copolymer, star polymer, or dendrimer; styrene / acrylonitrile copolymer; styrene / alkylacrylate copolymer; styrene / alkyl methacrylate copolymer; styrene / α-Fluoroalkyl acrylate copolymer; styrene / α-phenylalkyl acrylate copolymer; styrene / trifluoromethyl acrylate copolymer; styrene / maleic anhydride copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; styrene / acetic acid Vinyl copolymer; styrene / 4-vinylpyridine copolymer; styrene / trans-1,3-pentadien copolymer; styrene / 2,4,6-trimethylstyrene copolymer; styrene / p-acetoxystyrene copolymer Combined; Poly (styrene / α-methylstyrene) copolymer; styrene / vinyl-tris (trimethoxysiloxy) silane copolymer; styrene / vinylbenzoate copolymer; styrene / vinylbutyl ether copolymer, polyvinylphenyl ketone, etc. Examples thereof include polyvinyl allyl ketones.

本発明に係る絶縁膜を高分子誘電体層として用いる場合、該膜を形成した状態、または必要に応じて光架橋して用いることができる。なお、本発明において該膜を形成した後、光架橋せずに高分子誘電体層としても用いる場合には、該膜を形成するのに用いる汎用溶剤には良好な溶解性を示し、更に、該膜の上部に該汎用溶剤とは異なる溶剤を用いて有機半導体層を形成することが出来ることが必要となる。この際、該膜が有機半導体溶液に対して耐溶剤性を持つとき、該膜を形成した状態のままで高分子誘電体層として用いることが出来る。なお、耐溶剤性に優れるものではない場合、印刷法による製膜ができず、印刷法に比べ経済性に劣る蒸着法等の方法により製膜する必要がある。 When the insulating film according to the present invention is used as the polymer dielectric layer, it can be used in a state in which the film is formed or, if necessary, photocrosslinked. In the present invention, when the film is formed and then used as a polymer dielectric layer without photocrosslinking, it exhibits good solubility in a general-purpose solvent used for forming the film, and further. It is necessary to be able to form an organic semiconductor layer on the upper part of the film using a solvent different from the general-purpose solvent. At this time, when the film has solvent resistance to the organic semiconductor solution, it can be used as the polymer dielectric layer in the state where the film is formed. If the solvent resistance is not excellent, the film cannot be formed by the printing method, and it is necessary to form the film by a method such as a thin film deposition method, which is inferior in economy to the printing method.

本発明に係る絶縁膜を高分子誘電体層として用いる場合、光架橋には放射線が用いられ、例えば、波長245〜350nmの紫外線が例示される。照射量は高分子誘電体の組成により適宜変更されるが、例えば、150〜3000mJ/cmが挙げられ、架橋度の低下を防止し、かつ、プロセスの短時間化による経済性の向上のため、好ましくは150〜1000mJ/cmである。紫外線の照射は通常大気中で行うが、必要に応じて不活性ガス中、または一定量の不活性ガス気流下で行うことも出来る。必要に応じて光増感剤を添加して光架橋反応を促進させることも出来る。用いる光増感剤には何ら制限はなく、例えば、ベンゾフェノン化合物、アントラセン化合物、アントラキノン化合物、チオキサントン化合物、ニトロフェニル化合物等が例示されるが、本発明で用いられる重合体との相溶性が高いベンゾフェノン化合物が好ましい。また、該増感剤は必要に応じて2種以上を組み合わせて使用できる。 When the insulating film according to the present invention is used as the polymer dielectric layer, radiation is used for photocrosslinking, and examples thereof include ultraviolet rays having a wavelength of 245 to 350 nm. The irradiation amount is appropriately changed depending on the composition of the polymer dielectric, and examples thereof include 150 to 3000 mJ / cm 2 , in order to prevent a decrease in the degree of cross-linking and to improve economic efficiency by shortening the process. It is preferably 150 to 1000 mJ / cm 2 . The irradiation of ultraviolet rays is usually carried out in the atmosphere, but can also be carried out in an inert gas or in a constant amount of an inert gas stream, if necessary. If necessary, a photosensitizer can be added to promote the photocrosslinking reaction. The photosensitizer used is not limited in any way, and examples thereof include benzophenone compounds, anthracene compounds, anthracene compounds, thioxanthone compounds, and nitrophenyl compounds, but benzophenone having high compatibility with the polymer used in the present invention. Compounds are preferred. In addition, two or more kinds of the sensitizer can be used in combination as needed.

本発明の絶縁膜は紫外線により架橋を行うため、架橋時の加熱は必須ではない。このため、架橋を行う際の温度は特に制限されず、0〜40℃(室温)の温度範囲で架橋を行うことができるものである。 Since the insulating film of the present invention is crosslinked by ultraviolet rays, heating at the time of crosslinking is not essential. Therefore, the temperature at which the crosslinking is performed is not particularly limited, and the crosslinking can be performed in the temperature range of 0 to 40 ° C. (room temperature).

また、本発明の絶縁膜は、短時間で効率良く架橋することができるものであり、架橋に要する時間を10分以内とすることができる。なお、架橋時間の制御に好適であることから、架橋に要する時間を1〜10分とすることが好ましい。 In addition, the insulating film of the present invention can be efficiently crosslinked in a short time, and the time required for crosslinking can be 10 minutes or less. Since it is suitable for controlling the cross-linking time, it is preferable that the time required for cross-linking is 1 to 10 minutes.

本発明に係る絶縁膜を高分子誘電体層として用いる場合、有機電界トランジスタ(FET)における高分子誘電体層として用いられることができる。該有機電界トランジスタは、例えば、基板上に、ソース電極及びドレイン電極を付設した有機半導体層とゲート電極とをゲート絶縁層(高分子誘電体層)を介して積層することにより得ることができる。 When the insulating film according to the present invention is used as a polymer dielectric layer, it can be used as a polymer dielectric layer in an organic field effect transistor (FET). The organic field transistor can be obtained, for example, by laminating an organic semiconductor layer having a source electrode and a drain electrode attached on a substrate and a gate electrode via a gate insulating layer (polymer dielectric layer).

本発明の絶縁膜は、漏電の原因となる微細な穴(ピンホール)の形成が抑制されるため、低漏洩電流である。また、本発明の絶縁膜は、高分子誘電体層として用いられる場合、有機電界効果トランジスタ(FET)素子としての実用性の観点から、漏洩電流が0.01nA以下であることが好ましい。 The insulating film of the present invention has a low leakage current because the formation of fine holes (pinholes) that cause electric leakage is suppressed. When the insulating film of the present invention is used as a polymer dielectric layer, the leakage current is preferably 0.01 nA or less from the viewpoint of practicality as an organic field effect transistor (FET) element.

本発明の絶縁膜は溶剤に対する濡れ性に優れるものであり、高分子誘電体層として用いられる場合、ボトムゲート・トップコンタクト(BGBC)型及びトップゲート・ボトムコンタクト(TGTC)型の有機電界効果トランジスタデバイスにおいて該層上のS(ソース)電極及びD(ドレイン)電極を覆う適量の有機半導体溶液を塗布したとき、電極上をくまなく覆うことができるものである。 The insulating film of the present invention has excellent wettability to a solvent, and when used as a polymer dielectric layer, it is a bottom gate top contact (BGBC) type and top gate bottom contact (TGTC) type organic field effect transistor. When an appropriate amount of the organic semiconductor solution covering the S (source) electrode and the D (drain) electrode on the layer is applied to the device, the electrode can be completely covered.

本発明の絶縁膜は優れた平坦性を有するものであり、高分子誘電体層として用いられる場合、より優れた平坦性の観点から、表面粗さ(Ra)が0.3nm以下であることが好ましい。 The insulating film of the present invention has excellent flatness, and when used as a polymer dielectric layer, the surface roughness (Ra) must be 0.3 nm or less from the viewpoint of better flatness. preferable.

本発明の絶縁膜は、高分子誘電体層として用いられる場合、有機電界効果トランジスタ(FET)素子としての実用性の観点から、該FET素子の閾値電圧が0を超えて2.0V以下、または−2.0V以上で0Vより小さいことが好ましい。 When the insulating film of the present invention is used as a polymer dielectric layer, the threshold voltage of the FET element exceeds 0 and is 2.0 V or less, or from the viewpoint of practicality as an organic field effect transistor (FET) element. It is preferably −2.0 V or higher and less than 0 V.

本発明の絶縁膜は、高分子誘電体層として用いられる場合、有機電界効果トランジスタ(FET)素子としての実用性の観点から、該FET素子の移動度が0.20cm/Vs以上であることが好ましい。 When the insulating film of the present invention is used as a polymer dielectric layer, the mobility of the FET element is 0.20 cm / Vs or more from the viewpoint of practicality as an organic field effect transistor (FET) element. preferable.

本発明の絶縁膜は、高分子誘電体層として用いられる場合、有機電界効果トランジスタ(FET)素子としての実用性の観点から、該FET素子のオン電流/オフ電流比が10以上であることが好ましい。 The insulation film of the present invention, when used as a polymer dielectric layer is from the standpoint of utility as organic field effect transistor (FET) element, on current / off current ratio of the FET elements 10 6 or more Is preferable.

本発明の絶縁膜は、高分子誘電体層として用いられる場合、有機電界効果トランジスタ(FET)素子としての実用性の観点から、該FET素子のソース・ドレイン間電流のヒステリシスが無いことが好ましい。 When the insulating film of the present invention is used as a polymer dielectric layer, it is preferable that there is no hysteresis of the source-drain current of the FET element from the viewpoint of practicality as an organic field effect transistor (FET) element.

本発明の絶縁膜は、高分子誘電体層として用いられる場合、有機電界効果トランジスタ(FET)素子としての実用性の観点から、該FET素子の絶縁破壊強度が3MV/m以上であることが好ましい。 When the insulating film of the present invention is used as a polymer dielectric layer, the dielectric breakdown strength of the FET element is preferably 3 MV / m or more from the viewpoint of practicality as an organic field effect transistor (FET) element. ..

本発明において、該有機電界トランジスタ(FET)はボトムゲート・ボトムコンタクト(BGBC)型、ボトムゲート・トップコンタクト(BGTC)型、トップゲート・ボトムコンタクト(TGBC)型、トップゲート・トップコンタクト(TGTC)型の何れでも良い。ここで、これらの各種構造の有機電界トランジスタの内、例えば、ボトムゲート−ボトムコンタクト(BGBC)型素子の構造は、図1で示される。 In the present invention, the organic field effect transistor (FET) is a bottom gate / bottom contact (BGBC) type, a bottom gate / top contact (BGTC) type, a top gate / bottom contact (TGBC) type, and a top gate / top contact (TGTC). Any type may be used. Here, among these organic field-effect transistors having various structures, for example, the structure of a bottom gate-bottom contact (BGBC) type element is shown in FIG.

本発明で用いることが出来る基材は素子を作製できる十分な平坦性を確保できれば特に制限されず、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、ハイドープシリコン、酸化シリコン、二酸化タンタル、五酸化タンタル、インジウム錫酸化物等の無機材料基板;プラスチック;金、銅、クロム、チタン、アルミニウム等の金属;セラミックス;コート紙;表面コート不織布等が挙げられ、これらの材料からなる複合材料又はこれらの材料を多層化した材料であっても良い。また、表面張力を調整するため、これらの材料表面をコーティングすることも出来る。 The base material that can be used in the present invention is not particularly limited as long as sufficient flatness for producing the device can be ensured. For example, glass, quartz, aluminum oxide, high-doped silicon, silicon oxide, tantalum dioxide, tantalum pentoxide, and indium are used. Inorganic material substrates such as tin oxide; plastics; metals such as gold, copper, chromium, titanium, aluminum; ceramics; coated paper; surface-coated non-woven fabrics, etc., and composite materials made of these materials or multiple layers of these materials. It may be a non-woven material. It is also possible to coat the surfaces of these materials in order to adjust the surface tension.

基材として用いるプラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリメチルペンテン−1、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、フッ素化環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ(ジイソプロピルフマレート)、ポリ(ジエチルフマレート)、ポリ(ジイソプロピルマレエート)、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、スチレンブロック共重合体等が例示される。また、上記のプラスチックを2種以上用いて積層して基材として用いることができる。 Plastics used as a base material include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose, polycarbonate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyethylene, ethylene / vinyl acetate copolymer, polymethylpentene-1, polypropylene. , Cyclic polyolefin, Fluorinated cyclic polyolefin, Polyester, Polyolefin, Polycarbonate, Polypolyphenol, Polyvinyl alcohol, Poly (diisopropyl fumarate), Poly (diethyl fumarate), Poly (diisopropyl maleate), Polyether sulfone, Polyphenylene sulfide, Polyphenylene Examples thereof include ether, polyester elastomer, polyurethane elastomer, polyolefin elastomer, polyamide elastomer, and styrene block copolymer. In addition, two or more of the above plastics can be laminated and used as a base material.

本発明で用いることが出来る導電性のゲート電極、ソース電極、又はドレイン電極としては、金、銀、アルミニウム、銅、チタン、白金、クロム、ポリシリコン、シリサイド、インジウム・錫・オキサイド(ITO)、酸化錫等の導電性材料が例示される。また、これらの導電材料を複数、積層して用いることもできる。 The conductive gate electrode, source electrode, or drain electrode that can be used in the present invention includes gold, silver, aluminum, copper, titanium, platinum, chromium, polysilicon, VDD, indium tin oxide (ITO), and the like. A conductive material such as tin oxide is exemplified. Further, a plurality of these conductive materials can be laminated and used.

電極の形成(回路パターンの形成)の際に、前記の高分子誘電体層をUV架橋後、遮光マスクを用い、高分子誘電体層表面に真空紫外(VUV)光を照射することで、親水化した回路パターンを形成することができる。VUV光の照射時間は用いる高分子誘電体の構造、及び光源と高分子誘電体層表面間の距離により異なるが、十分な親水化及びプロセスの短時間化による経済性の向上の観点から、1分〜10分が好ましく、更に好ましくは1分〜5分である。 When forming the electrodes (forming the circuit pattern), the polymer dielectric layer is UV-crosslinked, and then the surface of the polymer dielectric layer is irradiated with vacuum ultraviolet (VUV) light using a light-shielding mask to make it hydrophilic. It is possible to form a modified circuit pattern. The irradiation time of VUV light varies depending on the structure of the polymer dielectric used and the distance between the light source and the surface of the polymer dielectric layer, but from the viewpoint of sufficient hydrophilicity and improvement of economic efficiency by shortening the process, 1 Minutes to 10 minutes are preferable, and 1 minute to 5 minutes are more preferable.

また、BGTC型素子では前記の基材上または有機半導体層の上に電極を形成する。この場合、電極の形成方法としては特に制限はなく、蒸着、高周波スパッタリング、電子ビームスパッタリング等が挙げられ、前記導電性材料のナノ粒子を水又は有機溶剤に溶解させたインクを用いて、溶液スピンコート、ドロップキャスト、ディップコート、ドクターブレード、ダイコート、パッド印刷、ロールコーティング、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、凸版反転印刷等の方法を採用することも出来る。また、必要に応じて電極上にフルオロアルキルチオール、フルオロアリルチオール等を吸着させる処理を行っても良い。 Further, in the BGTC type element, an electrode is formed on the above-mentioned base material or the organic semiconductor layer. In this case, the method for forming the electrode is not particularly limited, and examples thereof include vapor deposition, high-frequency sputtering, electron beam sputtering, and the like, and solution spin using an ink obtained by dissolving nanoparticles of the conductive material in water or an organic solvent. Methods such as coating, drop casting, dip coating, doctor blade, die coating, pad printing, roll coating, gravure printing, flexo printing, screen printing, inkjet printing, and letterpress reversal printing can also be adopted. Further, if necessary, a treatment for adsorbing fluoroalkyl thiol, fluoroallyl thiol or the like on the electrode may be performed.

本発明で用いることが出来る有機半導体には何ら制限はなく、N型及びP型の有機半導体の何れも使用することができ、N型とP型を組み合わせたバイポーラトランジスタとしても使用できる。 The organic semiconductor that can be used in the present invention is not limited, and either N-type or P-type organic semiconductor can be used, and it can also be used as a bipolar transistor that combines N-type and P-type.

有機半導体としては、TIPS−ペンタセン(F−1)、C8−BTBT(F−2)、TES−ADT(F−3)、Dif−TES−ADT(F−4)、ポリヘキシルチオフェン(F−5)等が例示される。 Examples of organic semiconductors include TIPS-pentacene (F-1), C8-BTBT (F-2), TES-ADT (F-3), Dif-TES-ADT (F-4), and polyhexylthiophene (F-5). ) Etc. are exemplified.

本発明において、低分子量及び高分子の有機半導体の何れも用いることができ、これらを混合して使用することも出来る。 In the present invention, both low molecular weight and high molecular weight organic semiconductors can be used, and these can be mixed and used.

本発明において、有機半導体層を形成する方法としては、有機半導体を真空蒸着する方法、または有機半導体を有機溶剤に溶解させて塗布、印刷する方法等が例示されるが、有機半導体層の薄膜を形成出来る方法であれば何らの制限もない。有機半導体層を有機溶剤に溶解させた溶液を用いて塗布、または印刷する場合の溶液濃度は有機半導体の構造及び用いる溶剤により異なるが、より均一な半導体層の形成及び層の厚みの低減の観点から、0.5%〜5重量%であることが好ましい。この際の有機溶剤としては有機半導体が製膜可能な一定の濃度で溶解する限り何ら制限はなく、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、デカリン、インダン、1−メチルナフタレン、2−エチルナフタレン、1,4−ジメチルナフタレン、ジメチルナフタレン異性体混合物、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン、メシチレン、イソプロピルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、テトラリン、オクチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、γ−ブチロラクトン、1,3−ブチレングリコール、エチレングリコール、ベンジルアルコール、グリセリン、シクロヘキサノールアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、アニソール、シクロヘキサノン、メシチレン、3−メトキシブチルアセテート、シクロヘキサノールアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,4−ブタンジオールジアセテート、エチルアセテート、フェニルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−N−プロピルエーテル、テトラデカヒドロフェナントレン、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナントレン、デカヒドロ−2−ナフトール、1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフトール、α−テルピネオール、イソホロントリアセチンデカヒドロ−2−ナフトール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、2,6−ジメチルアニソール、1,2−ジメチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,4−ジメチルアニソール、1−ベンゾチオフェン、3−メチルベンゾチオフェン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、ジオキサン、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセトフェノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等が例示されるが、好ましい性状の結晶膜を得るためには有機半導体の溶解力が高く、沸点が100℃以上の溶剤が適しており、キシレン、イソプロピルベンゼン、アニソール、シクロヘキサノン、メシチレン、1,2−ジクロロベンゼン、3,4−ジメチルアニソール、ペンチルベンゼン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、デカヒドロ−2−ナフトールが好ましい。また、前述の溶剤2種以上を適切な割合で混合した混合溶剤も用いることが出来る。 In the present invention, examples of the method for forming the organic semiconductor layer include a method of vacuum-depositing an organic semiconductor, a method of dissolving an organic semiconductor in an organic solvent, coating and printing, and the like, and the thin film of the organic semiconductor layer is formed. There are no restrictions as long as it can be formed. The solution concentration when coating or printing with a solution of an organic semiconductor layer in an organic solvent varies depending on the structure of the organic semiconductor and the solvent used, but from the viewpoint of forming a more uniform semiconductor layer and reducing the thickness of the layer. Therefore, it is preferably 0.5% to 5% by weight. The organic solvent at this time is not limited as long as the organic semiconductor is dissolved at a constant concentration capable of forming a film, and is hexane, heptane, octane, decane, dodecane, tetradecane, decalin, indan, 1-methylnaphthalene, 2-ethyl. Naphthalene, 1,4-dimethylnaphthalene, dimethylnaphthalene isomer mixture, toluene, xylene, ethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, mesityrene, isopropylbenzene, pentylbenzene, hexylbenzene, tetraline, octylbenzene, cyclohexylbenzene, 1 , 2-Dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, trichlorobenzene, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, γ-butyrolactone, 1,3-butylene glycol, ethylene glycol , Benzene alcohol, glycerin, cyclohexanol acetate, 3-methoxybutyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, anisole, cyclohexanone, mesitylene, 3-methoxybutyl acetate, cyclohexanol acetate, Dipropylene glycol diacetate, dipropylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, 1,6-hexanediol diacetate, 1,3-butylene glycol diacetate, 1,4-butanediol diacetate , Ethylacetate, phenylacetate, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl-N-propyl ether, tetradecahydrophenylene, 1,2,3,4,5,6,7,8-octahydrophenylene, decahydro-2 -Naftor, 1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthol, α-terpineol, isophorontriacetindecahydro-2-naphthol, dipropylene glycol dimethyl ether, 2,6-dimethylanisole, 1,2-dimethylanisole, 2 , 3-Dimethylanisole, 3,4-dimethylanisole, 1-benzothiophene, 3-methylbenzothiophene, 1,2-dichloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran , 1,2-Dimethoxyethane, dioxane, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, diisopropyl ketone, acetophenone, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like, but the crystal film having preferable properties. A solvent having a high dissolving power of an organic semiconductor and a boiling point of 100 ° C. or higher is suitable for obtaining the above, and xylene, isopropylbenzene, anisole, cyclohexanone, mesityrene, 1,2-dichlorobenzene, 3,4-dimethylanisole, Pentylbenzene, tetraline, cyclohexanbenzene and decahydro-2-naphthol are preferred. Further, a mixed solvent in which two or more of the above-mentioned solvents are mixed at an appropriate ratio can also be used.

有機半導体層には必要に応じて各種有機・無機の高分子若しくはオリゴマー、又は有機・無機ナノ粒子を添加でき、上記高分子誘電体層上に高分子溶液を塗布して保護膜を形成出来る。更に、必要に応じて本保護膜上に各種防湿コーティング、耐光性コーティング等を行うことが出来る。 Various organic / inorganic polymers or oligomers, or organic / inorganic nanoparticles can be added to the organic semiconductor layer as needed, and a polymer solution can be applied onto the polymer dielectric layer to form a protective film. Further, various moisture-proof coatings, light-resistant coatings and the like can be applied on the protective film as needed.

本発明により汎用溶剤への溶解性、架橋温度、架橋に要する時間、耐溶剤性、漏洩電流密度、溶剤に対する濡れ性、膜とした場合の平坦性の点で、優れた性能を有する高分子誘電体層を提供できる。 According to the present invention, a polymer dielectric having excellent performance in terms of solubility in a general-purpose solvent, cross-linking temperature, time required for cross-linking, solvent resistance, leakage current density, wettability to a solvent, and flatness when formed into a film. Can provide a body layer.

;ボトムゲート−ボトムコンタクト(BGBC)型素子の断面形状による構造を示す図である。It is a figure which shows the structure by the cross-sectional shape of the bottom gate-bottom contact (BGBC) type element.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例において用いた有機半導体(ジ−n−ヘキシルジチエノベンゾジチオフェン)は、特開2015−224238号公報の製造方法により得た。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The organic semiconductor (di-n-hexyldithienobenzodithiophene) used in the examples was obtained by the production method of JP2015-224238A.

実施例において、スピンコート、膜厚測定、UV照射、真空蒸着については、以下に示す装置で実施した。
<スピンコート>
ミカサ株式会社製MS―A100を用いた。
<膜厚測定>
ブルカー社製DektakXTスタイラスプロファイラーを用いて測定した。
<UV照射>
入江(株)製 理化学用水銀灯起動装置H−400−A/B、及び高圧水銀灯H−400P(東芝ライテック社製)を用いた。
<真空蒸着>
アルバック機工社製 小型真空蒸着装置VTR−350M/ERHを用いた。
In the examples, spin coating, film thickness measurement, UV irradiation, and vacuum deposition were carried out with the following devices.
<Spin coating>
MS-A100 manufactured by Mikasa Co., Ltd. was used.
<Film thickness measurement>
The measurement was performed using a Bruker Dectak XT stylus profiler.
<UV irradiation>
A mercury lamp activation device for physics and chemistry H-400-A / B manufactured by Irie Co., Ltd. and a high-pressure mercury lamp H-400P (manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corporation) were used.
<Vacuum vapor deposition>
A small vacuum vapor deposition apparatus VTR-350M / ERH manufactured by ULVAC, Inc. was used.

実施例において、高分子誘電体層の濡れ性、絶縁破壊強度、FET(電界効果トランジスタ)素子の評価については、以下に示す条件で実施した。
<高分子誘電体層の濡れ性>
高分子誘電体(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体)層上に表面張力が異なる5種の溶剤、トルエン、テトラリン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼンをそれぞれ1μl滴下し、S電極及びD電極を覆う適量の有機半導体溶液を塗布したとき、液滴を塗布した瞬間の形状を維持するか、又は濡れ広がれば、電極上をくまなく覆うことが出来るため、この場合を良好(1点)、一方、該液滴が収縮する場合、及び/又は移動する場合には電極上を覆うことが出来なくなるため、液が収縮及び/又は移動した場合を不良(0点)として評価した。全ての溶剤で良好な結果が得られた場合5点となる。
<絶縁破壊強度>
洗浄、乾燥した30×30mmのガラス(コーニング社製Eagle XG)に銀を真空蒸着し、厚み30nmのゲート電極を形成した。その後、ゲート電極を形成した基材上に誘電体(絶縁体)を製膜し、誘電体層上に金電極を真空蒸着してMIMコンデンサを作製して上記の銀−金電極間に電圧をかけて、絶縁破壊により電流が誘電体層内部を流れ始める電圧を測定し、誘電体層の厚みで割った値を絶縁破壊強度とした。
<FET素子の評価>
有機電界効果トランジスタの一形態であるボトムゲート・ボトムコンタクト(BGBC)型素子を作製し、ケースレイ社製半導体パラメータアナライザーSCS4200を用い、ソース・ドレイン間電圧―60ボルトの条件でゲート電圧を変化させて、移動度、低漏洩電流密度、オン電流/オフ電流比、ソース・ドレイン間電流のヒステリシス、閾値電圧を評価した。
In the examples, the wettability of the polymer dielectric layer, the dielectric breakdown strength, and the evaluation of the FET (field effect transistor) element were evaluated under the following conditions.
<Wetability of polymer dielectric layer>
1 μl each of 5 kinds of solvents having different surface tensions, toluene, tetraline, xylene, mesitylene, and chlorobenzene was added dropwise onto the polymer dielectric (polymer having repeating units of formulas (1) and (2)), and S When an appropriate amount of organic semiconductor solution covering the electrodes and D electrode is applied, if the shape at the moment when the droplet is applied is maintained or if it spreads wet, it can cover the entire electrode, which is good in this case ( 1 point) On the other hand, when the droplet shrinks and / or moves, it becomes impossible to cover the electrode, so the case where the liquid shrinks and / or moves is evaluated as a defect (0 point). .. A score of 5 will be given if good results are obtained with all solvents.
<Dielectric breakdown strength>
Silver was vacuum-deposited on a washed and dried 30 × 30 mm 2 glass (Eagle XG manufactured by Corning Inc.) to form a gate electrode having a thickness of 30 nm. After that, a dielectric (insulator) is formed on the base material on which the gate electrode is formed, and the gold electrode is vacuum-deposited on the dielectric layer to prepare a MIM capacitor, and the voltage is applied between the silver and gold electrodes. Then, the voltage at which the current starts to flow inside the dielectric breakdown due to dielectric breakdown was measured, and the value divided by the thickness of the dielectric breakdown was defined as the dielectric breakdown strength.
<Evaluation of FET element>
A bottom gate bottom contact (BGBC) type element, which is a form of an organic electric current effect transistor, is manufactured, and the gate voltage is changed under the condition of a source-drain voltage of -60 volt using a semiconductor parameter analyzer SCS4200 manufactured by Caseley. The mobility, low leakage current density, on-current / off-current ratio, source-drain current hysteresis, and threshold voltage were evaluated.

以下に合成例1〜合成例7を示すが、反応、精製、乾燥は全てイエローライト下、又は遮光下で行った。なお、合成例において、イエローライト下又は遮光下で行ったのは、光二量化性化合物の架橋反応、及び光二量化性化合物が導入された重合体の光架橋反応を防ぐためである。
[合成例1] 重合体1(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体1)の合成
200mlのシュレンク管に重量平均分子量28万のポリスチレン(試薬、アルドリッチ)2.8gを仕込み、超脱水塩化メチレン(試薬、東京化成)38gを加えて溶解させた。この溶液に無水塩化アルミニウム(試薬、和光純薬)0.47gを加え、フラスコを氷冷した上で30分撹拌した。この溶液に桂皮酸の酸クロリド化合物であるシンナモイルクロリド(試薬、東京化成)4.45gを超脱水塩化メチレン10gに溶解させた溶液を徐々に加え、氷冷下で10分間反応させた後、室温で35時間反応させた。反応液を撹拌下で氷100gを入れたビーカー中に徐々に注ぎ、反応をクエンチした。全ての氷が融解後、エバポレータにより反応液から塩化メチレンを除き、ピンク色の固体と水を分離した。固体を50mlの水で2回、50mlのメタノールで3回洗浄した。この固体をトルエン100mlに溶解させ、テフロンフィルターを用いて濾過した上で、撹拌下700mlのメタノールに注いで重合体を再沈殿させ、テフロンフィルターを用いて分離した。重合体の再沈操作を更に3回繰り返した後、室温で減圧乾燥して2.7gの重合体1を得た。
[合成例2] 重合体2(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体2)の合成
100mlのシュレンク管に重量平均分子量2500のポリスチレン(試薬、アルドリッチ)0.9gを仕込み、超脱水塩化メチレン(試薬、東京化成)10gを加えて溶解させた。この溶液に無水塩化アルミニウム(試薬、和光純薬)0.17gを加え、フラスコを氷冷した上で30分撹拌した。この溶液に桂皮酸の酸クロリド化合物であるシンナモイルクロリド(試薬、東京化成)0.16gを超脱水塩化メチレン5gに溶解させた溶液を徐々に加え、氷冷下で10分間反応させた後、室温で141時間反応させた。撹拌下で反応液を氷100gを入れたビーカー中に徐々に注ぎ、反応をクエンチした。全ての氷が融解後、エバポレータにより塩化メチレンを除き、濾過により薄茶色の固体と水を分離した。得られた固体を水で2回洗浄した後、メタノールで3回洗浄した。この固体をトルエン50mlに溶解させ、テフロンフィルターを用いて濾過した上で、撹拌下で500mlのメタノールを注いで重合体を沈殿させ、濾別して得た重合体を室温で減圧乾燥して1gの重合体2を得た。
[合成例3] 重合体3(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体3)の合成
100mlのシュレンク管に重量平均分子量3万のポリビニルナフタレン(試薬、アルドリッチ)1gを仕込み、超脱水塩化メチレン(試薬、東京化成)15gを加えて溶解させた。この溶液に無水塩化アルミニウム(試薬、和光純薬)0.2gを加え、フラスコを氷冷した上で30分撹拌した。この溶液に桂皮酸の酸クロリド化合物であるシンナモイルクロリド(試薬、東京化成)0.2gを超脱水塩化メチレン5gに溶解させた溶液を徐々に加え、氷冷下で10分間反応させた後、室温で43時間反応させた。反応液を氷100gを入れたビーカー中に徐々に注ぎ、反応をクエンチした。全ての氷が融解後、エバポレータにより反応液から塩化メチレンを除き、淡茶色固体と水を分離した。固体を濾過して分離後、50mlの水で2回、50mlのメタノールで4回洗浄した。この固体をトルエン50mlに溶解させ、テフロンフィルターを用いて濾過した上で、撹拌下500mlのメタノールに注いで重合体を再沈殿させ、テフロンフィルターにより分離した。同様の再沈操作を更に3回繰り返した後、室温で減圧乾燥して0.9gの重合体3を得た。
[合成例4] 重合体4(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体4)の合成:ポリ(スチレン−メチルメタクリレート)共重合体(スチレン・アルキルメタアクリレート共重合体)の合成
100mlのシュレンク管に重量平均分子量12万のポリ(スチレン−メチルメタクリレート)共重合体(試薬、アルドリッチ)1gを仕込み、超脱水塩化メチレン(試薬、東京化成)25gを加えて溶解させた。この溶液に無水塩化アルミニウム(試薬、和光純薬)0.16gを加え、フラスコを氷冷した上で30分撹拌した。この溶液に桂皮酸の酸クロリド化合物であるシンナモイルクロリド(試薬、東京化成)0.15gを超脱水塩化メチレン5gに溶解させた溶液を徐々に加え、氷冷下で10分間反応させた後、室温で35時間反応させた。反応液を氷100gを入れたビーカー中に徐々に注ぎ、反応をクエンチした。全ての氷が融解後、エバポレータにより反応液から塩化メチレンを除き、淡黄色固体と水を分離した。固体を濾過して分離後、50mlの水で2回、50mlのメタノールで4回洗浄した。この固体をトルエン50mlに溶解させ、テフロンフィルターを用いて濾過した上で、撹拌下600mlのメタノールに注いで重合体を再沈殿させ、テフロンフィルターにより分離した。同様の再沈操作を更に3回繰り返した後、室温で減圧乾燥して0.85gの重合体4を得た。
[合成例5] 重合体5(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体5)の合成
100mlのシュレンク管に重量平均分子量30万のポリ(α−メチルスチレン)(ポリスチレン類)(試薬、アルドリッチ)1gを仕込み、超脱水塩化メチレン(試薬、東京化成)25gを加えて溶解させた。この溶液に無水塩化アルミニウム(試薬、和光純薬)0.2gを加え、フラスコを氷冷した上で30分撹拌した。この溶液に桂皮酸の酸クロリド化合物であるシンナモイルクロリド(試薬、東京化成)0.2gを超脱水塩化メチレン5gに溶解させた溶液を徐々に加え、氷冷下で10分間反応させた後、室温で36時間反応させた。反応液を氷100gを入れたビーカー中に徐々に注ぎ、反応をクエンチした。全ての氷が融解後、エバポレータにより反応液から塩化メチレンを除き、淡黄色固体と水を分離した。固体を濾過して分離後、50mlの水で2回、50mlのメタノールで4回洗浄した。この固体をトルエン50mlに溶解させ、テフロンフィルターを用いて濾過した上で、撹拌下600mlのメタノールに注いで重合体を再沈殿させ、テフロンフィルターにより分離した。同様の再沈操作を更に3回繰り返した後、室温で減圧乾燥して0.91gの重合体5を得た。
[合成例6] 重合体6(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体6)の合成
100mlのシュレンク管にポリ(スチレン・α−メチルスチレン)共重合体(試薬、アルドリッチ)1gを仕込み、超脱水塩化メチレン(試薬、東京化成)20gを加えて溶解させた。この溶液に無水塩化アルミニウム(試薬、和光純薬)0.2gを加え、フラスコを氷冷して上で30分撹拌した。この溶液に桂皮酸の酸クロリド化合物であるシンナモイルクロリド(試薬、東京化成)0.2gを超脱水塩化メチレン5gに溶解させた溶液を徐々に加え、氷冷下で10分間反応させた後、室温で35時間反応させた。反応液を氷100gを入れたビーカー中に徐々に注ぎ、反応をクエンチした。全ての氷が融解後、エバポレータによりた反応液から塩化メチレンを除き、淡黄色固体と水を分離した。固体を濾過して分離後、50mlの水で2回、50mlのメタノールで4回洗浄した。この固体をトルエン50mlに溶解させ、テフロンフィルターを用いて濾過した上で、撹拌下600mlのメタノールに注いで重合体を再沈殿させ、テフロンフィルターにより分離した。同様の再沈操作を更に3回繰り返した後、室温で減圧乾燥して0.93gの重合体6を得た。
[合成例7] 重合体7(式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体7)の合成
(ビニルフェニルケトンの合成)
窒素気流下で500mlの3つ口フラスコに3−クロロプロピオフェノン(試薬、アルドリッチ)16.8g、クロロホルム(試薬、東京化成)200mlを仕込み、24.7gのトリエチルアミン(試薬、東京化成)を30分間かけて滴下した後、室温で18時間反応させた。反応液を分液ロートに入れ、0.1Nの塩酸水溶液200mlで2回、純水200mlで2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液200mlで2回洗浄した。有機層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥後、ヒドロキノンを少量加えてエバポレータで濃縮した。得られた濃縮液を減圧蒸留して4mmHgの圧力下、113〜115℃の成分を分留し、ビニルフェニルケトン13gを得た。なお、上記の合成操作は全てイエローライト下で行った。
H−NMR(CDCl,21℃):δ=7.94(D,2H),7.56(T,H),7.47(T,2H),7.16(DD,1H),6.44(D,H),5.94(D,H)。
Synthesis Examples 1 to 7 are shown below, but the reaction, purification, and drying were all carried out under yellow light or under shading. In addition, in the synthesis example, the reason why it was carried out under yellow light or under shading is to prevent the cross-linking reaction of the photodimerizable compound and the photocrosslinking reaction of the polymer into which the photodimerizable compound was introduced.
[Synthesis Example 1] Synthesis of Polymer 1 (Polymer 1 having repeating units of formulas (1) and (2)) 2.8 g of polystyrene (reagent, Aldrich) having a weight average molecular weight of 280,000 was placed in a 200 ml Schlenk tube. It was charged and 38 g of super-dehydrated methylene chloride (reagent, Tokyo Kasei) was added and dissolved. 0.47 g of anhydrous aluminum chloride (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution, and the flask was ice-cooled and stirred for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 4.45 g of cinnamoyl chloride (reagent, Tokyo Kasei), which is an acid chloride compound of cinnamic acid, in 10 g of ultra-dehydrated methylene chloride is gradually added to this solution, and the mixture is reacted under ice-cooling for 10 minutes. The reaction was carried out at room temperature for 35 hours. The reaction solution was gradually poured into a beaker containing 100 g of ice under stirring to quench the reaction. After all the ice had melted, methylene chloride was removed from the reaction solution by an evaporator, and the pink solid and water were separated. The solid was washed twice with 50 ml of water and three times with 50 ml of methanol. This solid was dissolved in 100 ml of toluene, filtered using a Teflon filter, poured into 700 ml of methanol under stirring to reprecipitate the polymer, and separated using a Teflon filter. After repeating the reprecipitation operation of the polymer three more times, the polymer was dried under reduced pressure at room temperature to obtain 2.7 g of the polymer 1.
[Synthesis Example 2] Synthesis of Polymer 2 (Polymer 2 having Repeating Units of Formulas (1) and (2)) 0.9 g of polystyrene (reagent, aldrich) having a weight average molecular weight of 2500 was charged into a 100 ml Schlenk tube. , 10 g of super-dehydrated methylene chloride (reagent, Tokyo Kasei) was added and dissolved. 0.17 g of anhydrous aluminum chloride (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution, and the flask was ice-cooled and stirred for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 0.16 g of cinnamoyl chloride (reagent, Tokyo Kasei), which is an acid chloride compound of cinnamic acid, in 5 g of super-dehydrated methylene chloride is gradually added to this solution, and the mixture is reacted under ice-cooling for 10 minutes. The reaction was carried out at room temperature for 141 hours. The reaction was quenched by gradually pouring the reaction solution into a beaker containing 100 g of ice under stirring. After all the ice had melted, methylene chloride was removed by an evaporator and the light brown solid and water were separated by filtration. The obtained solid was washed twice with water and then three times with methanol. This solid is dissolved in 50 ml of toluene, filtered using a Teflon filter, and then 500 ml of methanol is poured under stirring to precipitate the polymer, and the polymer obtained by filtration is dried under reduced pressure at room temperature to a weight of 1 g. Combined 2 was obtained.
[Synthesis Example 3] Synthesis of Polymer 3 (Polymer 3 having Repeating Units of Formulas (1) and (2)) 1 g of polyvinylnaphthalene (reagent, aldrich) having a weight average molecular weight of 30,000 was charged into a 100 ml Schlenk tube. , 15 g of super-dehydrated methylene chloride (reagent, Tokyo Kasei) was added and dissolved. 0.2 g of anhydrous aluminum chloride (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution, and the flask was ice-cooled and stirred for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 0.2 g of cinnamoyl chloride (reagent, Tokyo Kasei), which is an acid chloride compound of cinnamic acid, in 5 g of ultra-dehydrated methylene chloride is gradually added to this solution, and the mixture is reacted under ice-cooling for 10 minutes. The reaction was carried out at room temperature for 43 hours. The reaction was quenched by gradually pouring the reaction into a beaker containing 100 g of ice. After all the ice had melted, methylene chloride was removed from the reaction solution by an evaporator, and the light brown solid and water were separated. After the solid was filtered and separated, it was washed twice with 50 ml of water and four times with 50 ml of methanol. This solid was dissolved in 50 ml of toluene, filtered using a Teflon filter, and then poured into 500 ml of methanol under stirring to reprecipitate the polymer and separated by a Teflon filter. The same reprecipitation operation was repeated three more times, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 0.9 g of polymer 3.
[Synthesis Example 4] Synthesis of polymer 4 (polymer 4 having repeating units of formulas (1) and (2)): Poly (styrene-methylmethacrylate) copolymer (styrene-alkyl methacrylate copolymer) Synthesis of 1 g of a poly (styrene-methylmethacrylate) copolymer (reagent, aldrich) having a weight average molecular weight of 120,000 was charged into a 100 ml Schlenk tube, and 25 g of superdehydrated methylene chloride (reagent, Tokyo Kasei) was added and dissolved. 0.16 g of anhydrous aluminum chloride (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution, and the flask was ice-cooled and stirred for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 0.15 g of cinnamoyl chloride (reagent, Tokyo Kasei), which is an acid chloride compound of cinnamic acid, in 5 g of ultra-dehydrated methylene chloride is gradually added to this solution, and the mixture is reacted under ice-cooling for 10 minutes. The reaction was carried out at room temperature for 35 hours. The reaction was quenched by gradually pouring the reaction into a beaker containing 100 g of ice. After all the ice had melted, methylene chloride was removed from the reaction solution by an evaporator, and the pale yellow solid and water were separated. After the solid was filtered and separated, it was washed twice with 50 ml of water and four times with 50 ml of methanol. This solid was dissolved in 50 ml of toluene, filtered using a Teflon filter, and then poured into 600 ml of methanol under stirring to reprecipitate the polymer and separated by a Teflon filter. The same reprecipitation operation was repeated three more times, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 0.85 g of polymer 4.
[Synthesis Example 5] Synthesis of Polymer 5 (Polymer 5 having repeating units of formulas (1) and (2)) Poly (α-methylstyrene) (polystyrenes) having a weight average molecular weight of 300,000 in a 100 ml Schlenk tube. ) (Reagent, Aldrich) was charged, and 25 g of super-dehydrated methylene chloride (Reagent, Tokyo Kasei) was added and dissolved. 0.2 g of anhydrous aluminum chloride (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution, and the flask was ice-cooled and stirred for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 0.2 g of cinnamoyl chloride (reagent, Tokyo Kasei), which is an acid chloride compound of cinnamic acid, in 5 g of ultra-dehydrated methylene chloride is gradually added to this solution, and the mixture is reacted under ice-cooling for 10 minutes. The reaction was carried out at room temperature for 36 hours. The reaction was quenched by gradually pouring the reaction into a beaker containing 100 g of ice. After all the ice had melted, methylene chloride was removed from the reaction solution by an evaporator, and the pale yellow solid and water were separated. After the solid was filtered and separated, it was washed twice with 50 ml of water and four times with 50 ml of methanol. This solid was dissolved in 50 ml of toluene, filtered using a Teflon filter, and then poured into 600 ml of methanol under stirring to reprecipitate the polymer and separated by a Teflon filter. The same reprecipitation operation was repeated three more times, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 0.91 g of polymer 5.
[Synthesis Example 6] Synthesis of polymer 6 (polymer 6 having repeating units of formulas (1) and (2)) Poly (styrene / α-methylstyrene) copolymer (reagent, aldrich) in a 100 ml Schlenk tube. ) 1 g was charged, and 20 g of super-dehydrated methylene chloride (reagent, Tokyo Kasei) was added and dissolved. 0.2 g of anhydrous aluminum chloride (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution, and the flask was ice-cooled and stirred above for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 0.2 g of cinnamoyl chloride (reagent, Tokyo Kasei), which is an acid chloride compound of cinnamic acid, in 5 g of ultra-dehydrated methylene chloride is gradually added to this solution, and the mixture is reacted under ice-cooling for 10 minutes. The reaction was carried out at room temperature for 35 hours. The reaction was quenched by gradually pouring the reaction into a beaker containing 100 g of ice. After all the ice had melted, methylene chloride was removed from the reaction solution by the evaporator, and the pale yellow solid and water were separated. After the solid was filtered and separated, it was washed twice with 50 ml of water and four times with 50 ml of methanol. This solid was dissolved in 50 ml of toluene, filtered using a Teflon filter, and then poured into 600 ml of methanol under stirring to reprecipitate the polymer and separated by a Teflon filter. The same reprecipitation operation was repeated three more times, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 0.93 g of polymer 6.
[Synthesis Example 7] Synthesis of polymer 7 (polymer 7 having repeating units of formulas (1) and (2)) (synthesis of vinylphenyl ketone)
16.8 g of 3-chloropropiophenone (reagent, Aldrich) and 200 ml of chloroform (reagent, Tokyo Kasei) were charged in a 500 ml three-necked flask under a nitrogen stream, and 24.7 g of triethylamine (reagent, Tokyo Kasei) was added to 30 After dropping over 1 minute, the reaction was carried out at room temperature for 18 hours. The reaction solution was placed in a separatory funnel and washed twice with 200 ml of a 0.1 N hydrochloric acid aqueous solution, twice with 200 ml of pure water, and twice with 200 ml of a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution. The organic layer was separated, dried over sodium sulfate, a small amount of hydroquinone was added, and the mixture was concentrated on an evaporator. The obtained concentrated solution was distilled under reduced pressure to fractionate the components at 113 to 115 ° C. under a pressure of 4 mmHg to obtain 13 g of vinylphenyl ketone. All of the above synthesis operations were performed under yellow light.
1 H-NMR (CDCl 3, 21 ℃): δ = 7.94 (D, 2H), 7.56 (T, 1 H), 7.47 (T, 2H), 7.16 (DD, 1H) , 6.44 (D, 1 H) , 5.94 (D, 1 H).

(ポリビニルフェニルケトンの合成)
撹拌機を備えた50mlフラスコに窒素下で10gのビニルフェニルケトンを仕込み、60℃に加熱した。ビニルフェニルケトンが溶融した状態で真空ポンプを用いて窒素置換操作を3回繰り返した。窒素気流下で反応器にラウロイルパーオキサイド32mgをトルエン1mlに溶解させた溶液を一括で添加し、60℃で4時間反応させた。内容物を50℃に冷却した後、撹拌下でトルエン20mlを加えた。その後、反応器を室温まで冷却して、250mlのメタノールを入れた500mlのビーカーに注いでポリマーを沈殿、濾過した。得られたポリマーをトルエン20mlに再度溶解させてメタノールで再沈させる操作を3回繰り返し、30℃で減圧乾燥して2.5gのポリビニルフェニルケトンを得た。GPC測定による重量平均分子量は5.3万であった。なお、上記の操作は全てイエローライト下で行った。
(Synthesis of polyvinylphenyl ketone)
10 g of vinyl phenylketone was charged under nitrogen into a 50 ml flask equipped with a stirrer and heated to 60 ° C. The nitrogen substitution operation was repeated three times using a vacuum pump with the vinyl phenylketone melted. A solution prepared by dissolving 32 mg of lauroyl peroxide in 1 ml of toluene was collectively added to the reactor under a nitrogen stream, and the reaction was carried out at 60 ° C. for 4 hours. After cooling the contents to 50 ° C., 20 ml of toluene was added under stirring. The reactor was then cooled to room temperature and poured into a 500 ml beaker containing 250 ml of methanol to precipitate and filter the polymer. The operation of re-dissolving the obtained polymer in 20 ml of toluene and reprecipitating it with methanol was repeated three times, and the mixture was dried under reduced pressure at 30 ° C. to obtain 2.5 g of polyvinylphenyl ketone. The weight average molecular weight measured by GPC was 53,000. All the above operations were performed under yellow light.

(重合体7の合成)
300mlのシュレンク管にポリビニルフェニルケトン(ポリビニルアリルケトン類)5gを仕込み、超脱水塩化メチレン(試薬、東京化成)100gを加えて溶解させた。この溶液に無水塩化アルミニウム(試薬、和光純薬)1.1gを加え、フラスコを氷冷した上で30分撹拌した。この溶液に桂皮酸の酸クロリド化合物であるシンナモイルクロリド(試薬、東京化成)1.0gを超脱水塩化メチレン20gに溶解させた溶液を徐々に加え、氷冷下で10分間反応させた後、室温で50時間反応させた。反応液を氷500gを入れたビーカー中に徐々に注ぎ、反応をクエンチした。全ての氷が融解後、エバポレータにより反応液から塩化メチレンを除き、淡黄色固体と水を分離した。固体を濾過して分離後、500mlの水で2回、500mlのメタノールで6回洗浄した。この固体をトルエン300mlに溶解させ、テフロンフィルターを用いて濾過した上で、撹拌下1500mlのメタノールに注いで重合体を再沈殿させ、テフロンフィルターにより分離した。同様の再沈操作を更に6回繰り返した後、室温で減圧乾燥して0.93gの重合体7を得た。
(Synthesis of Polymer 7)
5 g of polyvinylphenylketone (polyvinylallyl ketone) was charged into a 300 ml Schlenk tube, and 100 g of super-dehydrated methylene chloride (reagent, Tokyo Kasei) was added and dissolved. 1.1 g of anhydrous aluminum chloride (reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this solution, and the flask was ice-cooled and stirred for 30 minutes. A solution prepared by dissolving 1.0 g of cinnamoyl chloride (reagent, Tokyo Kasei), which is an acid chloride compound of cinnamic acid, in 20 g of super-dehydrated methylene chloride is gradually added to this solution, and the mixture is reacted under ice-cooling for 10 minutes. The reaction was carried out at room temperature for 50 hours. The reaction was quenched by gradually pouring the reaction into a beaker containing 500 g of ice. After all the ice had melted, methylene chloride was removed from the reaction solution by an evaporator, and the pale yellow solid and water were separated. After the solid was filtered and separated, it was washed twice with 500 ml of water and six times with 500 ml of methanol. This solid was dissolved in 300 ml of toluene, filtered using a Teflon filter, and then poured into 1500 ml of methanol under stirring to reprecipitate the polymer and separated by a Teflon filter. The same reprecipitation operation was repeated 6 times, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain 0.93 g of polymer 7.

[実施例1] 絶縁膜及び有機電界効果トランジスタ
洗浄、乾燥した30×30mmのガラス(基材)(コーニング社製Eagle XG)に銀を真空蒸着し、厚み30nmのゲート電極を形成した。ゲート電極が形成された基材の上に、合成例1で得た重合体1のトルエン溶液(3wt%)を500rpm×5秒、1000rpm×20秒の条件でスピンコートし、40℃で1分ベークした後(絶縁膜の形成)、788mJ/cmの紫外線を照射して架橋した膜厚535nmの高分子誘電体層を形成した。ゲート電極及び高分子誘電体層が形成された基材上に金を真空蒸着して厚み30nm、チャンネル長50μm、電極幅500μmのソース電極、及びドレイン電極を形成した。その後、直ちにペンタフルオロベンゼンチオール30mmolのイソプロパノール溶液に浸漬し、5分間経過した時点で取り出し、イソプロパノールで洗浄後、ブロー乾燥した。その後、有機半導体(ジ−n−ヘキシルジチエノベンゾジチオフェン)の0.5wt%トルエン溶液をドロップキャストした。溶剤を揮発させ乾燥した後、ボトムゲート・ボトムコンタクト(BGBC)型の有機電界効果トランジスタデバイスを作製した。作製した有機電界効果トランジスタデバイスの構成、評価結果等を表1に示す。
[Example 1] Insulating film and organic field effect transistor Silver was vacuum-deposited on a 30 × 30 mm 2 glass (base material) (Eagle XG manufactured by Corning Inc.) that had been washed and dried to form a gate electrode having a thickness of 30 nm. A toluene solution (3 wt%) of the polymer 1 obtained in Synthesis Example 1 was spin-coated on the substrate on which the gate electrode was formed under the conditions of 500 rpm × 5 seconds and 1000 rpm × 20 seconds, and spin-coated at 40 ° C. for 1 minute. After baking (formation of an insulating film), an ultraviolet ray of 788 mJ / cm 2 was irradiated to form a crosslinked polymer dielectric layer having a film thickness of 535 nm. Gold was vacuum-deposited on a substrate on which a gate electrode and a polymer dielectric layer were formed to form a source electrode having a thickness of 30 nm, a channel length of 50 μm, and an electrode width of 500 μm, and a drain electrode. Immediately after that, it was immersed in an isopropanol solution of 30 mmol of pentafluorobenzenethiol, taken out after 5 minutes, washed with isopropanol, and blow-dried. Then, a 0.5 wt% toluene solution of an organic semiconductor (di-n-hexyldithienobenzodithiophene) was drop-cast. After the solvent was volatilized and dried, a bottom gate / bottom contact (BGBC) type organic field effect transistor device was produced. Table 1 shows the configuration, evaluation results, etc. of the produced organic field-effect transistor device.

ドレイン・ソース間電圧VDSを−60ボルトとして、ゲート・ソース間電圧を変化させて本素子を評価した結果、移動度は0.3cm/V・S、漏洩電流密度は0.01nA/cm、ソース・ドレイン間の電流にはヒステリシスが見られず、オン電流/オフ電流比は10以上、絶縁破壊強度は3MV/cm以上であり、漏洩電流密度、ヒステリシス、オン電流/オフ電流比、絶縁破壊強度の何れにも優れていた。 The drain-source voltage V DS as -60 volts, a result of evaluating the present device by varying the gate-source voltage, mobility 0.3 cm 2 / V · S, the leakage current density 0.01nA / cm 2, the current between the source and drain not observed hysteresis on current / off current ratio of 10 5 or more, the dielectric breakdown strength is at 3 MV / cm or more, the leakage current density, hysteresis on current / off current ratio , It was excellent in all of the dielectric breakdown strength.

[実施例2〜7]
合成例2〜7により製造した重合体(重合体2〜重合体7)を用いて実施例1と同様の手法を用いて絶縁膜の形成後、有機電界効果トランジスタデバイスを作製した。作製した有機電界効果トランジスタデバイスの構成、評価結果等を表1に合わせて示す。
[Examples 2 to 7]
An organic field-effect transistor device was produced after forming an insulating film using the polymer (polymer 2 to polymer 7) produced in Synthesis Examples 2 to 7 by the same method as in Example 1. Table 1 shows the configuration, evaluation results, etc. of the produced organic field-effect transistor device.

実施例1と同様に有機電界効果トランジスタデバイスとして優れた性能を有することが確認された。 It was confirmed that it has excellent performance as an organic field effect transistor device as in Example 1.

[比較例1〜3]
高分子誘電体層としてパリレン−C(日本パリレン合同会社製)(比較例1)、サイクロテン(ダウ・エレクトリック・マテリアルズ製)(比較例2)、サイトップ(AGC旭硝子(株)製)(比較例3)を用いて有機電界効果トランジスタデバイスを作製した。ここで、パリレン−C(比較例1)以外は実施例1と同様の手法を用いて絶縁膜の形成後、有機電界効果トランジスタデバイスを作製した。パリレン−C(比較例1)についてはSCSラボコータ2(日本パリレン合同会社製(型式PDS2010))を用いて真空蒸着法により製膜した以外は、実施例1と同様の手法を用いて有機電界効果トランジスタデバイスを作製した。作製した有機電界効果トランジスタデバイスの構成、評価結果等を表1に合わせて示す。
[Comparative Examples 1 to 3]
As the polymer dielectric layer, Parylene-C (manufactured by Japan Parylene LLC) (Comparative Example 1), Cycloten (manufactured by Dow Electric Materials) (Comparative Example 2), Cytop (manufactured by AGC Asahi Glass Co., Ltd.) ( An organic field effect transistor device was manufactured using Comparative Example 3). Here, an organic field-effect transistor device was produced after forming an insulating film using the same method as in Example 1 except for Parylene-C (Comparative Example 1). For parylene-C (Comparative Example 1), the organic field effect was produced by the same method as in Example 1 except that the film was formed by the vacuum deposition method using SCS Lab Coater 2 (manufactured by Nippon Parylene LLC (model PDS2010)). A transistor device was manufactured. Table 1 shows the configuration, evaluation results, etc. of the produced organic field-effect transistor device.

パリレン−C(比較例1)は有機溶剤に溶解しないため、蒸着で重合製膜する必要があり、製膜性に劣るものであった。また、サイトップ(比較例3)は汎用溶剤に対する耐溶剤性を有するものの、経済性に著しく劣る溶剤のみにしか溶解性を示さなかった。なお、フッ素系溶剤は表面張力が低く、サイトップを用いるとき、有機半導体層との積層性にも問題を有するものであった。 Since parylene-C (Comparative Example 1) does not dissolve in an organic solvent, it is necessary to polymerize the film by vapor deposition, which is inferior in film forming property. Further, although Cytop (Comparative Example 3) has solvent resistance to a general-purpose solvent, it shows solubility only in a solvent which is significantly inferior in economic efficiency. It should be noted that the fluorine-based solvent has a low surface tension, and when Cytop is used, it has a problem in stackability with the organic semiconductor layer.

有機電界効果トランジスタデバイス層(高分子誘電体層性能)としては、パリレン−C(比較例1)は架橋温度、架橋時間、及び表面粗さ(平坦性)の点で劣り、サイクロテン(比較例2)は架橋温度、架橋時間、閾値電圧、オン電流/オフ電流比、及びヒステリシスの点で劣り、サイトップ(比較例3)は溶剤の濡れ性、閾値電圧、及び移動度の点で劣っていることが確認された。 As for the organic electric current effect transistor device layer (polymer dielectric layer performance), Parylene-C (Comparative Example 1) is inferior in terms of cross-linking temperature, cross-linking time, and surface roughness (flatness), and cycloten (Comparative Example 1). 2) is inferior in terms of cross-linking temperature, cross-linking time, threshold voltage, on-current / off-current ratio, and hysteresis, and Cytop (Comparative Example 3) is inferior in terms of solvent wettability, threshold voltage, and mobility. It was confirmed that there was.

[比較例4]
洗浄、乾燥した30×30mmのガラス(基材)(コーニング社製Eagle−XG)に銀を真空蒸着し、厚み30nmのゲート電極を形成した。ゲート電極が形成された基材の上に、重量平均分子量2.5万のポリビニルフェノール(丸善石油(株)製マルリンカーM)の濃度20重量%の2−アセトキシー1−メトキシプロパン(PGMEA)(アルドリッチ製)溶液0.1ml、架橋剤としてポリ(メラミン-co−ホルムムアルデヒド)メチル化物(試薬:アルドリッチ)の84重量%ブタノール溶液(アルドリッチ製)を濃度10重量%となるようPGMEAで希釈した溶液0.2mlを混合し、300回転で5秒、700回転で30秒の条件でスピンコートした後、90℃、10分、150℃で1時間架橋させて厚み550nmの架橋膜を得た。ゲート電極及び架橋膜が形成された基材に金を真空蒸着して厚み30nm、チャンネル長50μm、電極幅500μmのソース電極、及びドレイン電極を形成した。その後、直ちにペンタフルオロベンゼンチオール30mmolのイソプロパノール溶液に浸漬し、5分間経過した時点で取り出し、イソプロパノールで洗浄後、ブロー乾燥した。その後、有機半導体(ジ−n−ヘキシルジチエノベンゾジチオフェン)の0.5wt%トルエン溶液をドロップキャストした。溶剤を揮発させ乾燥した後、ボトムゲート・ボトムコンタクト(BGBC)型の有機電界効果トランジスタデバイスを作製した。作製した有機電界効果トランジスタデバイスの構成、評価結果等を表1に合わせて示す。
[Comparative Example 4]
Silver was vacuum-deposited on a washed and dried 30 × 30 mm 2 glass (base material) (Eagle-XG manufactured by Corning Inc.) to form a gate electrode having a thickness of 30 nm. 2-Acetoxy1-methoxypropane (PGMEA) having a weight average molecular weight of 25,000 polyvinylphenol (Marlinker M manufactured by Maruzen Petroleum Co., Ltd.) having a concentration of 20% by weight on a substrate on which a gate electrode is formed (PGMEA) 0.1 ml of Aldrich) solution, 84% by weight butanol solution (made by Aldrich) of poly (melamine-co-formumaldehyde) methylated product (reagent: Aldrich) as a cross-linking agent diluted with PGMEA to a concentration of 10% by weight. 0.2 ml was mixed, spin-coated at 300 rpm for 5 seconds and 700 rpm for 30 seconds, and then crosslinked at 90 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 1 hour to obtain a crosslinked film having a thickness of 550 nm. Gold was vacuum-deposited on the substrate on which the gate electrode and the crosslinked film were formed to form a source electrode having a thickness of 30 nm, a channel length of 50 μm, and an electrode width of 500 μm, and a drain electrode. Immediately after that, it was immersed in an isopropanol solution of 30 mmol of pentafluorobenzenethiol, taken out after 5 minutes, washed with isopropanol, and blow-dried. Then, a 0.5 wt% toluene solution of an organic semiconductor (di-n-hexyldithienobenzodithiophene) was drop-cast. After the solvent was volatilized and dried, a bottom gate / bottom contact (BGBC) type organic field effect transistor device was produced. Table 1 shows the configuration, evaluation results, etc. of the produced organic field-effect transistor device.

有機電界効果トランジスタデバイス層(高分子誘電体層性能)としては、ポリビニルフェノールは架橋温度、架橋時間、閾値電圧、オン電流/オフ電流比、ヒステリシスの点で劣っていることが確認された。 As for the organic field effect transistor device layer (polymer dielectric layer performance), it was confirmed that polyvinylphenol was inferior in terms of cross-linking temperature, cross-linking time, threshold voltage, on-current / off-current ratio, and hysteresis.

プリンテッドエレクトロニクス技術により製造出来る高品質の有機電界効果トランジスタデバイスに好適な絶縁膜を提供できる。 It is possible to provide an insulating film suitable for a high quality organic field effect transistor device that can be manufactured by printed electronics technology.

Claims (2)

式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体を用いてなる絶縁膜を高分子誘電体層として含むことを特徴とする有機電界効果トランジスタデバイス。
{(式(1)中、ArはC6〜C19のアリール基を、Yは水素、ハロゲン、シアノ基、カルボキシアルキル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、C1〜C18のアルキル基、フルオロアルキル基、またはシクロアルキル基を表す。また、kは0〜5の整数を表し、Mは式(A)または式(B)で表される有機基である。)
(式(A)または式(B)中、Rは水素、またはC1〜C6のアルキル基を表す。)}
{(式(2)中、ArはC6〜C19のアリール基を、Yは式(1)で定義した有機基、mは1〜5の整数、nは(p−)を表す。ここで、pは芳香族基Ar上の置換可能な部位の総数を表す。また、Zは式(C)〜(E)から選ばれる少なくとも1つの有機基を表し、Mは式(1)と同様である。)
(式(C)〜(E)中、R及びRはそれぞれ独立して水素またはC1〜C6のアルキル基を示し、R〜R17はそれぞれ独立して水素、ハロゲン、シアノ基、カルボキシアルキル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、C1〜C18のアルキル基、フルオロアルキル基、またはシクロアルキル基を表す。)}
An organic field-effect transistor device comprising an insulating film made of a polymer having the repeating units of the formulas (1) and (2) as a polymer dielectric layer.
{(In formula (1), Ar is an aryl group of C6 to C19, Y is a hydrogen, halogen, cyano group, carboxyalkyl group, alkyl ether group, aryl ether group, alkyl group of C1 to C18, fluoroalkyl group, Alternatively, it represents a cycloalkyl group. In addition, k represents an integer of 0 to 5, and M is an organic group represented by the formula (A) or the formula (B).)
(In formula (A) or formula (B), R 1 represents hydrogen or an alkyl group of C1 to C6.)}
{(Wherein (2), Ar is an aryl group of C6~C19, Y is an organic group as defined in formula (1), m is an integer of from 1 to 5, n represents represents a (p-m). Here , P represent the total number of substitutable moieties on the aromatic group Ar, Z represents at least one organic group selected from formulas (C)-(E), and M is similar to formula (1). is there.)
(In formulas (C) to (E), R 2 and R 3 independently represent hydrogen or an alkyl group of C1 to C6, respectively, and R 4 to R 17 independently represent hydrogen, halogen, cyano group, and carboxy, respectively. Represents an alkyl group, an alkyl ether group, an aryl ether group, an alkyl group of C1 to C18, a fluoroalkyl group, or a cycloalkyl group.)}
式(1)及び式(2)の反復単位を有する重合体を用いてなり、かつ、該重合体が架橋構造を含有する絶縁膜を高分子誘電体層として含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電界効果トランジスタデバイス。 Claim 1 is characterized in that a polymer having repeating units of the formulas (1) and (2) is used, and the polymer contains an insulating film containing a crosslinked structure as a polymer dielectric layer. The organic field effect transistor device according to.
JP2016147337A 2016-07-27 2016-07-27 Insulating film and organic field effect transistor device containing it Active JP6821991B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016147337A JP6821991B2 (en) 2016-07-27 2016-07-27 Insulating film and organic field effect transistor device containing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016147337A JP6821991B2 (en) 2016-07-27 2016-07-27 Insulating film and organic field effect transistor device containing it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018018928A JP2018018928A (en) 2018-02-01
JP6821991B2 true JP6821991B2 (en) 2021-01-27

Family

ID=61082033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016147337A Active JP6821991B2 (en) 2016-07-27 2016-07-27 Insulating film and organic field effect transistor device containing it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6821991B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6992545B2 (en) * 2018-01-26 2022-02-03 東ソー株式会社 Photocrosslinkable polymer, insulating film, repellent patterning film and organic transistor containing them
WO2018168676A1 (en) * 2017-03-16 2018-09-20 東ソー株式会社 Photocrosslinkable polymer, insulating film, planarization film, lyophilic/liquid repellent patterned film, and organic field effect transistor device comprising same
JP6953986B2 (en) * 2017-10-13 2021-10-27 東ソー株式会社 Photocrosslinkable polymers, insulating films and organic field effect transistor devices containing them
JP6992546B2 (en) * 2017-03-16 2022-02-03 東ソー株式会社 Photocrosslinkable polymers, insulating films, flattening films, repellent patterning films and organic field effect transistor devices containing them
WO2019181954A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 東ソー株式会社 Polymerizable compound, photocurable polymer, insulating film, protective film, and organic transistor device
JP2023064968A (en) * 2021-10-27 2023-05-12 東ソー株式会社 Photo-crosslinkable polymer, insulation film, and organic electric field effect transistor device including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018018928A (en) 2018-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6821991B2 (en) Insulating film and organic field effect transistor device containing it
TWI510567B (en) Organic semiconductor ink composition and process for manufacturing organic semiconductor pattern using the same
JP6801374B2 (en) Polymers, insulating films and organic field effect transistor devices containing them
TWI604016B (en) Field-effect transistor, composition and production method of field-effect transistor using the same
KR102121960B1 (en) Field effect transistor, manufacturing method thereof, wireless communication device using it, and product tag
JP6992546B2 (en) Photocrosslinkable polymers, insulating films, flattening films, repellent patterning films and organic field effect transistor devices containing them
TWI573194B (en) Insulation film for semiconductor and organic film transister using the same
JP2019178191A (en) Fluorine resin
EP3597673B1 (en) Photocrosslinkable polymer, insulating film, planarization film, lyophilic/liquid repellent patterned film, and organic field effect transistor device comprising same
WO2022210326A1 (en) Fluorine resin, composition, photocrosslinked product, and electronic device provided therewith
JP7480484B2 (en) Resin composition
WO2018168676A1 (en) Photocrosslinkable polymer, insulating film, planarization film, lyophilic/liquid repellent patterned film, and organic field effect transistor device comprising same
JP6992545B2 (en) Photocrosslinkable polymer, insulating film, repellent patterning film and organic transistor containing them
JP6953986B2 (en) Photocrosslinkable polymers, insulating films and organic field effect transistor devices containing them
WO2023074606A1 (en) Resin, insulating film and organic field effect transistor comprising same
WO2019181954A1 (en) Polymerizable compound, photocurable polymer, insulating film, protective film, and organic transistor device
TW201213345A (en) Optical-energy crosslinkable organic thin film transistor insulation layer material, overcoat insulation layer and organic thin film transistor
WO2024070915A1 (en) Resin, composition, photocrosslinked product, pattern, and electronic device comprising same
JP7243180B2 (en) Photocrosslinkable polymer, insulating layer and organic transistor device containing the same
KR20240093507A (en) Resin, insulating film, and organic field effect transistor device comprising the same
JP2022108813A (en) Composition for forming protective film
JP7283035B2 (en) Polymers, insulating films, liquid-repellent films, and electronic devices
JP2021161378A (en) Fluorine-based resin, composition, light crosslinkable substance, and electronic device including the same
JP2019199593A (en) Polymerizable compound, photo-crosslinkable polymer, insulation film, and organic transistor device
JP2022067447A (en) Photo cross-linkable resin, insulation layer, and organic transistor provided with the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190611

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200331

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201221

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6821991

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151