JPWO2006038459A1 - Organic thin film transistor material, organic thin film transistor, field effect transistor and switching element - Google Patents

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Abstract

下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料。一般式(1) A1−L−A2(式中、A1、A2は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含有する共役構造を表し、Lは2価の連結基または単結合を表す。但し、A1、A2はLを挟んで(線)対称の関係にあり、それぞれに繰り返しの部分構造を有していない。)An organic thin film transistor material comprising a compound represented by the following general formula (1): General formula (1) A1-L-A2 (wherein A1 and A2 represent a conjugated structure containing an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle, and L represents a divalent linking group or a single bond. , A1 and A2 have a (line) symmetrical relationship across L, and each does not have a repetitive partial structure.)

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタ材料、有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子に関する。   The present invention relates to an organic thin film transistor material, an organic thin film transistor, a field effect transistor, and a switching element.

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

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

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

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

また、このような従来からのSi材料を用いたTFT素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料でなければならない。   In addition, since the conventional TFT element using the Si material includes a process at a high temperature, the substrate material must be a material that can withstand the process temperature.

このため実際上はガラスを用いざるをえず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイを、こうした従来知られたTFT素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にTFT素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。   Therefore, in practice, glass must be used, and when the above-described thin display such as electronic paper or digital paper is configured using such a conventionally known TFT element, the display is heavy and flexible. Products that may break due to chipping or dropping impact. These characteristics resulting from the formation of TFT elements on a glass substrate are undesirable in satisfying the need for an easy-to-carry-type thin display accompanying the progress of computerization.

一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機EL素子用の電荷輸送性材料のほか、有機レーザー発振素子(例えば、非特許文献1。)や、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタへの応用が期待されている(例えば、非特許文献2。)。   On the other hand, in recent years, organic semiconductor materials have been energetically studied as organic compounds having high charge transport properties. In addition to charge transport materials for organic EL devices, these compounds are expected to be applied to organic laser oscillation devices (for example, Non-Patent Document 1) and organic thin film transistors reported in many papers. (For example, nonpatent literature 2.).

これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、更にはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のSi系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも、例えば、TFT素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にTFT素子を形成し、そのTFT素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない(もしくは非常に割れにくい)ディスプレイとすることができるであろう。   If these organic semiconductor devices can be realized, there is a possibility of obtaining a semiconductor that can be made into a solution by simplifying the manufacturing process by vacuum or low-pressure deposition at a relatively low temperature and further improving the molecular structure appropriately. It is conceivable that the organic semiconductor solution is made into an ink and manufactured by a printing method including an ink jet method. Manufacturing by these low-temperature processes has been considered impossible for conventional Si-based semiconductor materials, but there is a possibility for devices using organic semiconductors, so the above-mentioned restrictions on substrate heat resistance are relaxed. For example, a TFT element may be formed on the transparent resin substrate. If a TFT element is formed on a transparent resin substrate and the display material can be driven by the TFT element, the display is lighter and more flexible than conventional ones, and will not crack even if dropped (or very difficult to break) It could be a display.

しかしながら、こうしたTFT素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、ペンタセンやテトラセンといったアセン類(例えば、特許文献1参照。)、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物(例えば、特許文献2参照。)や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン6量体を代表例とする芳香族オリゴマー(例えば、特許文献3参照。)、ナフタレン、アントラセンに5員の複素芳香環が対称に縮合した化合物(例えば、特許文献4参照。)、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン(例えば、特許文献5参照。)、更にはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−p−フェニレンビニレンといった共役高分子など限られた種類の化合物(例えば、非特許文献1〜3参照。)でしかなく、高いキャリア移動度を示す新規な電荷輸送性材料を用いた半導体性組成物の開発が待望されていた。   However, organic semiconductors for realizing such TFT elements have been studied so far such as acenes such as pentacene and tetracene (see, for example, Patent Document 1), phthalocyanines including lead phthalocyanine, perylene and its tetra. Low molecular weight compounds such as carboxylic acid derivatives (for example, see Patent Document 2), aromatic oligomers typically represented by thiophene hexamers called α-thienyl or sexithiophene (for example, see Patent Document 3), naphthalene, Compounds in which a 5-membered heteroaromatic ring is condensed symmetrically on anthracene (for example, see Patent Document 4), mono, oligo and polydithienopyridines (for example, see Patent Document 5), polythiophene, polythienylene vinylene, poly -Conjugated polymers such as p-phenylene vinylene Etc. limited number of compounds (e.g., see Non-Patent Documents 1 to 3.) Have only in the development of the semiconductor composition using the novel charge-transporting material showing high carrier mobility has been awaited.

従来公知の有機半導体材料として良好なTFT特性が報告されているペンタセン誘導体含有層を蒸着工程を経て形成するのではなく、インクジェット法等の溶液塗布が適用できれば製造上大きなコストメリットが期待できるが、種々の有機溶媒への溶解性が十分ではなく、また溶液調製後に結晶化や沈殿生成がおこりやすい等、塗布液安定性が十分ではないという、製造上の問題点が指摘されていた。そこで溶解性向上、塗布液安定性向上を目的として、置換基を導入したペンタセン誘導体を用いた有機TFT材料に関する技術(例えば、特許文献9、10参照。)が開示されている。しかしながら、アルキル基等の導入では十分な溶解性を得ることは難しく、塗布時の温度制御等の操作性等が困難であり、均一な塗膜作製が困難であるという問題があった。   Rather than forming a pentacene derivative-containing layer, which has been reported as a well-known organic semiconductor material, through a vapor deposition step, a large cost merit can be expected in manufacturing if a solution coating such as an inkjet method can be applied. It has been pointed out that the coating solution is not sufficiently stable, such as insufficient solubility in various organic solvents and crystallization and precipitation after solution preparation. Therefore, for the purpose of improving solubility and coating solution stability, techniques relating to organic TFT materials using a pentacene derivative having a substituent introduced therein (for example, see Patent Documents 9 and 10) are disclosed. However, it is difficult to obtain sufficient solubility by introducing an alkyl group or the like, operability such as temperature control at the time of coating is difficult, and it is difficult to produce a uniform coating film.

また、特開2003−292588号公報、米国特許出願公開第2003/136958号明細書、同2003/160230号明細書、同2003/164495号明細書では「マイクロエレクトロニクス用の集積回路論理素子にポリマーTFTを用いると、その機械的耐久性が大きく向上し、その使用可能寿命が長くなる。しかしながら、半導体ポリチオフェン類の多くは周囲の酸素によって酸化的にドープされ、導電率が増大してしまうため空気に触れると安定ではないと考えられる。この結果、これらの材料から製造したデバイスのオフ電流は大きくなり、そのため電流オン/オフ比は小さくなる。従ってこれらの材料の多くは、材料加工とデバイス製造の間に環境酸素を排除して酸化的ドーピングを起こさない、あるいは最小とするよう厳重に注意しなければならない。この予防措置は製造コストを押し上げるため、特に大面積デバイスのための、アモルファスシリコン技術に代わる経済的な技術としてのある種のポリマーTFTの魅力が削がれてしまう。これら及びその他の欠点は本発明の実施の形態において回避され、あるいは最小となる。従って、酸素に対して強い対抗性を有し、比較的高い電流オン/オフ比を示すエレクトロニックデバイスが望まれている」との記載があり、その解決手段が種々提案されている(例えば、特許文献6〜8参照。)が、改善のレベルは満足できるものではなく、更なる改良が望まれている。
特開平5−55568号公報 特開平5−190877号公報 特開平8−264805号公報 特開平11−195790号公報 特開2003−155289号公報 特開2003−261655号公報 特開2003−264327号公報 特開2003−268083号公報 国際公開第03/016599号パンフレット 米国特許出願公開第2003/0105365号明細書 『サイエンス』(Science)誌289巻、599ページ(2000) 『ネイチャー』(Nature)誌403巻、521ページ(2000) 『アドバンスド・マテリアル』(Advanced Material)誌、2002年、第2号、99ページ
In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-292588, US Patent Application Publication Nos. 2003/136958, 2003/160230, and 2003/164495, “a polymer TFT in an integrated circuit logic element for microelectronics” is disclosed. However, most of the semiconductor polythiophenes are oxidatively doped with ambient oxygen, which increases the conductivity, and thus increases the electrical conductivity. As a result, devices made from these materials have higher off-currents and therefore lower current on / off ratios, so many of these materials are used in material processing and device manufacturing. Eliminate or minimize environmental oxygen in the meantime to prevent or minimize oxidative doping This precautionary measure raises manufacturing costs, and the appeal of certain polymer TFTs as an economical alternative to amorphous silicon technology, especially for large area devices, is diminished. These and other disadvantages are avoided or minimized in embodiments of the present invention, and electronic devices that have a strong resistance to oxygen and that exhibit a relatively high current on / off ratio are desired. Although there is a description of “rarely” and various solutions have been proposed (see, for example, Patent Documents 6 to 8), the level of improvement is not satisfactory, and further improvement is desired. .
JP-A-5-55568 Japanese Patent Laid-Open No. 5-190877 JP-A-8-264805 JP-A-11-195790 JP 2003-155289 A JP 2003-261655 A JP 2003-264327 A JP 2003-268083 A International Publication No. 03/016599 Pamphlet US Patent Application Publication No. 2003/0105365 “Science” 289, 599 (2000) “Nature” 403, 521 (2000) Advanced Material, 2002, No. 2, page 99

本発明の目的は、トランジスタとしての特性が良好であり、更に経時劣化が抑えられた有機薄膜トランジスタ材料、それを用いた有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide an organic thin film transistor material which has good characteristics as a transistor and further suppresses deterioration with time, an organic thin film transistor, a field effect transistor and a switching element using the organic thin film transistor material.

本発明の上記目的を達成するための態様の一つは、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料にある。   One aspect for achieving the above object of the present invention is an organic thin film transistor material containing a compound represented by the following general formula (1).

一般式(1) A1−L−A2
(式中、A1、A2は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含有する共役構造を表し、Lは2価の連結基または単結合を表す。但し、A1、A2はLを挟んで(線)対称の関係にあり、それぞれに繰り返しの部分構造を有していない。)
General formula (1) A1-L-A2
(In the formula, A1 and A2 represent a conjugated structure containing an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle, L represents a divalent linking group or a single bond, provided that A1 and A2 sandwich L ( Line) Symmetrical relationship, each with no repeated partial structure.)

本発明に係る有機TFTの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the organic TFT which concerns on this invention. 本発明の有機TFTの概略等価回路図の1例である。It is an example of the schematic equivalent circuit schematic of the organic TFT of this invention.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。
(1) 下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料。
The above object of the present invention has been achieved by the following constitution.
(1) An organic thin film transistor material comprising a compound represented by the following general formula (1).

一般式(1)
A1−L−A2
(式中、A1、A2は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含有する共役構造を表し、Lは2価の連結基または単結合を表す。但し、A1、A2はLを挟んで(線)対称の関係にあり、それぞれに繰り返しの部分構造を有していない。)
(2) 前記Lが表す2価の連結基が置換もしくは無置換の炭素鎖、−O−、−S−、−N(R)−(Rは水素またはアルキル基)、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表すことを特徴とする前記(1)に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
(3) 前記A1、A2中の芳香族炭化水素環または芳香族複素環が5員環および6員環の少なくとも1つを表すことを特徴とする前記(1)または(2)に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
(4) 前記5員環および6員環の少なくとも1つが無置換であることを特徴とする前記(3)に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
(5) 前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料をチャネル層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
(6) 有機電荷輸送性材料と該有機電荷輸送性材料に直接または間接に接するゲート電極から構成され、該ゲート電極及び前記有機電荷輸送性材料の間に電荷を印加することで、前記有機電荷輸送性材料中の電流を制御する電界効果トランジスタにおいて、該有機電荷輸送性材料が前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
(7) 前記(5)に記載の有機薄膜トランジスタまたは前記(6)に記載の電界効果トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。
General formula (1)
A1-L-A2
(In the formula, A1 and A2 represent a conjugated structure containing an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle, L represents a divalent linking group or a single bond, provided that A1 and A2 sandwich L ( Line) Symmetrical relationship, each with no repeated partial structure.)
(2) The divalent linking group represented by L is a substituted or unsubstituted carbon chain, -O-, -S-, -N (R)-(R is hydrogen or an alkyl group), an aromatic hydrocarbon ring or The organic thin film transistor material according to (1), which represents an aromatic heterocyclic ring.
(3) The organic according to (1) or (2) above, wherein the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring in A1 and A2 represents at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring Thin film transistor material.
(4) The organic thin film transistor material according to (3), wherein at least one of the 5-membered ring and the 6-membered ring is unsubstituted.
(5) An organic thin film transistor, wherein the organic thin film transistor material according to any one of (1) to (4) is used for a channel layer.
(6) An organic charge transporting material and a gate electrode that is in direct or indirect contact with the organic charge transporting material, and applying the charge between the gate electrode and the organic charge transporting material, A field effect transistor for controlling a current in a transporting material, wherein the organic charge transporting material is the organic thin film transistor material according to any one of (1) to (4). .
(7) A switching element using the organic thin film transistor according to (5) or the field effect transistor according to (6).

本発明の有機TFT材料においては、前記(1)〜(4)のいずれか1項に規定される構成を用いることにより、薄膜トランジスタ用途に有用な有機TFT材料を得ることができる。また、該有機TFT材料を用いて作製した本発明の有機TFT、本発明の電界効果トランジスタはキャリア移動度が高く、ゲート電圧を変化させた際の最大電流値と最小電流値の比、即ちON/OFF特性が良好である等、優れたトランジスタ特性を示しながら、且つ高耐久性であることがわかった。また、該有機TFTまたは該電界効果トランジスタを用いて作製されたスイッチング素子は良好なスイッチング特性を示すことが判った。   In the organic TFT material of the present invention, an organic TFT material useful for a thin film transistor can be obtained by using the configuration defined in any one of the above (1) to (4). Further, the organic TFT of the present invention manufactured using the organic TFT material and the field effect transistor of the present invention have high carrier mobility, and the ratio between the maximum current value and the minimum current value when the gate voltage is changed, that is, ON. It was found that the transistor exhibited excellent transistor characteristics such as good / OFF characteristics and high durability. Moreover, it turned out that the switching element produced using this organic TFT or this field effect transistor shows a favorable switching characteristic.

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

対称構造を有する化合物は一般的に結晶性がよく、膜形成した際にも容易に配列する特性を示しやすい。従って、本発明に係る一般式(1)で表される化合物はLに対して(線)対称であり、これを用いることで理想的に配列した半導体層が得られ、トランジスタ特性の向上が期待できる。一方、化合物の構造内に繰り返しの部分構造があると、構造によっては溶剤溶解性が悪くなる傾向がみられ、半導体層を塗布形成する際にはマイナス要因となる。   A compound having a symmetric structure generally has good crystallinity and tends to exhibit a property of being easily arranged even when a film is formed. Therefore, the compound represented by the general formula (1) according to the present invention is (line) symmetric with respect to L, and by using this, an ideally arranged semiconductor layer can be obtained, and improvement in transistor characteristics is expected. it can. On the other hand, if there is a repeated partial structure in the structure of the compound, the solvent solubility tends to deteriorate depending on the structure, which becomes a negative factor when the semiconductor layer is formed by coating.

《有機薄膜トランジスタ材料》
本発明の有機薄膜トランジスタ材料について説明する。
<< Organic thin film transistor materials >>
The organic thin film transistor material of the present invention will be described.

前記一般式(1)において、A1、A2中の芳香族複素環としては、例えば、ピリジン、ピリミジン、フラン、ピロール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、ピラゾール、ピラジン、トリアゾール(例えば、1,2,4−トリアゾール、1,2,3−トリアゾール等)、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、チアゾール、イソオキサゾール、イソチアゾール、チオフェン、キノリン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、インドリール、カルバゾール、カルボリル、ジアザカルバゾール(カルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリン、ピリダジン、トリアジニン、キナゾリン、フタラジン等が挙げられる。   In the general formula (1), examples of the aromatic heterocycle in A1 and A2 include pyridine, pyrimidine, furan, pyrrole, imidazole, benzimidazole, pyrazole, pyrazine, and triazole (for example, 1,2,4-triazole). , 1,2,3-triazole, etc.), oxazole, benzoxazole, thiazole, isoxazole, isothiazole, thiophene, quinoline, benzofuran, dibenzofuran, benzothiophene, dibenzothiophene, indoyl, carbazole, carbolyl, diazacarbazole (carboline) And one of the carbon atoms constituting the ring is replaced with a nitrogen atom), quinoxaline, pyridazine, triazinine, quinazoline, phthalazine and the like.

また、上記の芳香族複素環は無置換でもよく置換基を有していてもよいが、該置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシル基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)等が挙げられる。これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。   The aromatic heterocyclic ring may be unsubstituted or may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group). Group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (for example, vinyl group, allyl group, etc.) ), Alkynyl groups (eg, ethynyl group, propargyl group, etc.), aryl groups (eg, phenyl group, naphthyl group, etc.), aromatic heterocyclic groups (eg, furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group) , Pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, quinazolinyl group, Tarazinyl group, etc.), heterocyclic group (eg, pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxyl group (eg, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group) Group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxyl group (eg, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio group (eg, methylthio group, ethylthio group, Propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), Lucoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group) ), Sulfamoyl group (for example, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl) Group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl) Group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyl group) Oxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, Pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, Phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group) 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido) Groups, octylureido groups, dodecylureido groups, phenylureido groups, naphthylureido groups, 2-pyridylaminoureido groups, etc.), sulfinyl groups (examples) For example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group (for example, Methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group (phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (For example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino Group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group) , Pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxyl group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.). These substituents may be further substituted with the above substituents. In addition, a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.

前記一般式(1)において、A1、A2中の表す芳香族炭化水素環としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ペンタフェン、ペンタセン等が挙げられ、これら芳香族炭化水素環は上記の置換基で置換されていてもよい。   In the general formula (1), examples of the aromatic hydrocarbon ring represented by A1 and A2 include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pentaphen, and pentacene. These aromatic hydrocarbon rings are the above-described substituents. May be substituted.

前記一般式(1)において、A1、A2は上記芳香族炭化水素環、芳香族複素環が共役構造を構成しており、芳香族炭化水素環、芳香族複素環が5員環または6員環で共役構造を構成してもよく、また5員環及び6員環で共役構造を構成してもよい。   In the general formula (1), A1 and A2 are the above aromatic hydrocarbon rings and aromatic heterocycles constituting a conjugated structure, and the aromatic hydrocarbon rings and aromatic heterocycles are 5-membered or 6-membered rings. A conjugated structure may be formed, and a conjugated structure may be formed by a 5-membered ring and a 6-membered ring.

またA1、A2はLを挟んで(線)対称の関係にあり、更にそれぞれに繰り返しの部分構造を有していないことが特徴である。ここで「繰り返しの部分構造を有していない」とは、A1、A2のいずれにも、例えば、−(B)n−(Bは繰り返しの単位構造を表し、nは2以上の整数を表す。)のように表しうる部分がないことを言う。Further, A1 and A2 are in a (line) symmetrical relationship with L interposed therebetween, and further, each of them does not have a repeated partial structure. Here, “does not have a repetitive partial structure” means that for both A1 and A2, for example, — (B) n — (B represents a repetitive unit structure, and n represents an integer of 2 or more. .) Says that there is no part that can be expressed.

以下、本発明に係る前記一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the specific example of a compound represented by the said General formula (1) based on this invention is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2006038459
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Figure 2006038459
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本発明に係る前記一般式(1)で表される化合物の合成の一例として、化合物〈11〉の合成例を下記に示すが、本発明はこれらに限定されない。また、合成法としては、従来公知の有機金属化合物の合成手法を参考にして合成することができる。   As an example of the synthesis of the compound represented by the general formula (1) according to the present invention, a synthesis example of the compound <11> is shown below, but the present invention is not limited thereto. Moreover, as a synthesis method, it can synthesize | combine with reference to the synthesis method of a conventionally well-known organometallic compound.

合成例1
化合物〈11〉の合成
Synthesis example 1
Synthesis of compound <11>

Figure 2006038459
Figure 2006038459

200ml3つ口フラスコを窒素置換し、塩化〔1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン〕ニッケル(II)0.1g、化合物〈11−1〉(Tetrahedron,48,32,1992,6701−6708記載化合物)2.0g、テトラヒドロフラン50mlを入れ、撹拌下、化合物〈11−2〉(Chem.Lett.,6,1996,495−496記載化合物)4.0gのテトラヒドロフラン溶液20mlをゆっくり滴下し、滴下終了後、8時間加熱還流した。反応終了後、室温にてケイソウ土ろ過を行い、ろ液を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮した。残留物をカラムクロマトグラフィーで精製し、黄色固体1.2gを得た。1H−NMR及びmassスペクトルで化合物〈11−3〉と矛盾しないことを確認した。The 200 ml three-necked flask was replaced with nitrogen, 0.1 g of [1,3-bis (diphenylphosphino) propane] nickel (II) chloride, compound <11-1> (Tetrahedron, 48, 32, 1992, 6701-6708) Compound) 2.0 g and 50 ml of tetrahydrofuran were added, and 20 ml of a tetrahydrofuran solution of 4.0 g of compound <11-2> (compound described in Chem. Lett., 6, 1996, 495-496) was slowly added dropwise with stirring. Thereafter, the mixture was heated to reflux for 8 hours. After completion of the reaction, diatomaceous earth filtration was performed at room temperature, and the filtrate was washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and then concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator. The residue was purified by column chromatography to obtain 1.2 g of a yellow solid. It was confirmed by 1 H-NMR and mass spectrum that there was no conflict with compound <11-3>.

200ml3つ口フラスコに、化合物〈11−3〉1.2g、ジクロロメタン20ml、酢酸20mlを入れ、5℃以下に冷却し、N−ブロモスクシンイミド0.4gを徐々に添加し、添加終了後、2時間撹拌した。反応終了後、反応液を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、ロータリーエバポレータで減圧濃縮した。残留物をカラムクロマトグラフィーで精製し、黄色固体1.0gを得た。1H−NMR及びmassスペクトルで化合物〈11−4〉と矛盾しないことを確認した。In a 200 ml three-necked flask, 1.2 g of compound <11-3>, 20 ml of dichloromethane, and 20 ml of acetic acid are added and cooled to 5 ° C. or lower, and 0.4 g of N-bromosuccinimide is gradually added. Stir. After completion of the reaction, the reaction solution was washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator. The residue was purified by column chromatography to obtain 1.0 g of a yellow solid. It was confirmed by 1 H-NMR and mass spectrum that there was no conflict with compound <11-4>.

200ml3つ口フラスコを窒素置換し、化合物〈11−4〉1.0g、ベンゼン−1,4−ジボロン酸0.1g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.1g、テトラヒドロフラン50ml、炭酸カリウム2.0gの水溶液10mlを加え、6時間加熱還流した。反応終了後、室温にてケイソウ土ろ過を行い、ろ液を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮した。残留物をカラムクロマトグラフィーで精製し、黄色固体0.7gを得た。1H−NMR及びmassスペクトルで化合物〈11〉と矛盾しないことを確認した。A 200 ml three-necked flask was purged with nitrogen, 1.0 g of compound <11-4>, 0.1 g of benzene-1,4-diboronic acid, 0.1 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 50 ml of tetrahydrofuran, potassium carbonate 10 ml of a 2.0 g aqueous solution was added and heated to reflux for 6 hours. After completion of the reaction, diatomaceous earth filtration was performed at room temperature, and the filtrate was washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and then concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator. The residue was purified by column chromatography to obtain 0.7 g of a yellow solid. It was confirmed by 1 H-NMR and mass spectrum that there was no conflict with compound <11>.

《有機TFT、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子》
本発明の有機TFT、電界効果トランジスタ及びそれらを用いるスイッチング素子について説明する。ここで、スイッチング素子は、その使用形態により有機TFT素子といわれることもあり、また電界効果トランジスタ素子と呼ばれることがある。
<< Organic TFT, field effect transistor and switching element >>
The organic TFT, the field effect transistor and the switching element using them according to the present invention will be described. Here, the switching element is sometimes referred to as an organic TFT element depending on its usage, and is sometimes referred to as a field effect transistor element.

本発明の有機TFT材料は、有機TFTや電界効果トランジスタのチャネル層に用いられることにより、良好に駆動するスイッチング素子(トランジスタ装置ともいう)を提供することができる。有機TFT(有機薄膜トランジスタ)は、支持体上にチャネルとして有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。   The organic TFT material of the present invention can be used for a channel layer of an organic TFT or a field effect transistor, thereby providing a switching element (also referred to as a transistor device) that is driven satisfactorily. An organic TFT (organic thin film transistor) has a source electrode and a drain electrode connected by a semiconductor semiconductor channel as a channel on a support, and a top gate type having a gate electrode on the support and a support on the support First, it is roughly classified into a bottom gate type having a gate electrode and having a source electrode and a drain electrode connected by an organic semiconductor channel through a gate insulating layer.

本発明に係る前記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料を、有機TFTまたは電界効果トランジスタを用いたスイッチング素子のチャネル(チャネル層ともいう)に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶剤に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置することが好ましい。   An organic thin film transistor material containing the compound represented by the general formula (1) according to the present invention is placed in a channel (also referred to as a channel layer) of a switching element using an organic TFT or a field effect transistor. Can be placed on the substrate by vacuum deposition, but the solution prepared by dissolving in an appropriate solvent and adding additives as necessary is cast substrate, spin coating, printing, inkjet method, ablation method, etc. It is preferable to install on top.

この場合、本発明の有機TFT材料を溶解する溶剤は、該有機TFT材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサンなどの環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、o−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、m−クレゾール等の芳香族系溶媒、N−メチルピロリドン、2硫化炭素等を挙げることができる。   In this case, the solvent for dissolving the organic TFT material of the present invention is not particularly limited as long as the organic TFT material can be dissolved to prepare a solution having an appropriate concentration. Specifically, diethyl ether or diisopropyl is used. Chain ether solvents such as ether, cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, alkyl halide solvents such as chloroform and 1,2-dichloroethane, toluene, o-dichlorobenzene, Aromatic solvents such as nitrobenzene and m-cresol, N-methylpyrrolidone, carbon disulfide and the like can be mentioned.

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

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

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

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

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

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

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

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

以下に、本発明の有機TFT材料を用いて形成された有機薄膜を用いた電界効果トランジスタについて説明する。   Below, the field effect transistor using the organic thin film formed using the organic TFT material of this invention is demonstrated.

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

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

図2は、有機TFTシートの概略等価回路図の1例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a schematic equivalent circuit diagram of an organic TFT sheet.

有機TFTシート10はマトリクス配置された多数の有機TFT11を有する。7は各TFT11のゲートバスラインであり、8は各TFT11のソースバスラインである。各TFT11のソース電極には、出力素子12が接続され、この出力12は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。13は蓄積コンデンサ、14は垂直駆動回路、15は水平駆動回路である。   The organic TFT sheet 10 has a large number of organic TFTs 11 arranged in a matrix. 7 is a gate bus line of each TFT 11, and 8 is a source bus line of each TFT 11. An output element 12 is connected to the source electrode of each TFT 11, and this output 12 is, for example, a liquid crystal, an electrophoretic element or the like, and constitutes a pixel in the display device. The pixel electrode may be used as an input electrode of the photosensor. In the illustrated example, a liquid crystal as an output element is shown by an equivalent circuit composed of a resistor and a capacitor. 13 is a storage capacitor, 14 is a vertical drive circuit, and 15 is a horizontal drive circuit.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, the embodiment of this invention is not limited to these.

実施例1
《有機薄膜トランジスタ素子1の作製》
ゲート電極としての抵抗率0.01Ω・cmのSiウェハーに、厚さ0.2μmの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。比較化合物〈1〉(ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(regioregular、アルドリッチ社製、平均分子量89000、PHT))のクロロホルム溶液をアプリケーターを用いて塗布し、自然乾燥することによりキャスト膜(厚さ50nm)を形成して、窒素雰囲気下で50℃、30分間の熱処理を施した。更にこの膜の表面にマスクを用いて金を蒸着して、ソース及びドレイン電極を形成した。ソース及びドレイン電極は幅100μm、厚さ200nmで、チャネル幅W=3mm、チャネル長L=20μmの有機薄膜トランジスタ素子1を作製した。
Example 1
<< Preparation of Organic Thin Film Transistor Element 1 >>
A 0.2 μm thick thermal oxide film was formed on a Si wafer having a resistivity of 0.01 Ω · cm as a gate electrode to form a gate insulating layer, and then a surface treatment with octadecyltrichlorosilane was performed. A cast film (thickness 50 nm) was prepared by applying a chloroform solution of comparative compound <1> (poly (3-hexylthiophene) (regioregular, Aldrich, average molecular weight 89000, PHT)) using an applicator and air-drying. And was heat-treated at 50 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. Furthermore, gold was deposited on the surface of this film using a mask to form source and drain electrodes. An organic thin film transistor element 1 having a width of 100 μm, a thickness of 200 nm, a channel width W = 3 mm, and a channel length L = 20 μm was prepared.

《有機薄膜トランジスタ素子2〜8の作製》
比較化合物〈1〉を比較化合物〈2〉(ペンタセン、アルドリッチ社製市販試薬を昇華精製して用いた)に代えた他は、有機薄膜トランジスタ素子1と同様の方法で有機薄膜トランジスタ素子2を作製した。更に比較化合物〈1〉を表1に示した本発明に係る例示化合物に代えた他は、有機薄膜トランジスタ素子1と同様の方法で有機薄膜トランジスタ素子3〜8を作製した。
<< Production of Organic Thin Film Transistor Elements 2-8 >>
Organic thin film transistor element 2 was produced in the same manner as organic thin film transistor element 1 except that comparative compound <1> was replaced with comparative compound <2> (pentacene, a commercially available reagent manufactured by Aldrich was used after sublimation purification). Furthermore, organic thin-film transistor elements 3-8 were produced by the same method as the organic thin-film transistor element 1, except that the comparative compound <1> was replaced with the exemplary compounds according to the present invention shown in Table 1.

Figure 2006038459
Figure 2006038459

《有機薄膜トランジスタ素子1〜8の評価》
以上のように作製した有機薄膜トランジスタ素子1〜8は、pチャネルのエンハンスメント型FETの良好な動作特性を示した。更に有機薄膜トランジスタ素子1〜8について、I−V特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、更にON/OFF比(ドレインバイアス−50Vとし、ゲートバイアス−50V及び0Vにしたときのドレイン電流値の比率)を求めた。また得られた素子を大気中で1ヶ月放置し、再度キャリア移動度とON/OFF比を求めた。結果を表1に示す。
<< Evaluation of Organic Thin Film Transistor Elements 1-8 >>
The organic thin film transistor elements 1 to 8 produced as described above showed good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET. Further, for the organic thin film transistor elements 1 to 8, the carrier mobility is obtained from the saturation region of the IV characteristic, and further the ON / OFF ratio (the drain bias value is the ratio of the drain current when the gate bias is -50V and 0V, assuming the drain bias is -50V. ) The obtained element was left in the atmosphere for one month, and the carrier mobility and the ON / OFF ratio were obtained again. The results are shown in Table 1.

Figure 2006038459
Figure 2006038459

表1より、比較例に比べて、本発明の有機薄膜トランジスタ素子はトランジスタとしての特性が良好であり、更に経時劣化が抑えられていることが分かった。   From Table 1, it was found that the organic thin film transistor element of the present invention has better characteristics as a transistor and further suppresses deterioration over time as compared with the comparative example.

本発明により、トランジスタとしての特性が良好であり、更に経時劣化が抑えられた有機薄膜トランジスタ材料、それを用いた有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子を提供することができた。   According to the present invention, it was possible to provide an organic thin film transistor material that has favorable characteristics as a transistor and further suppresses deterioration over time, an organic thin film transistor, a field effect transistor, and a switching element using the organic thin film transistor material.

Claims (7)

下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料。
一般式(1) A1−L−A2
(式中、A1、A2は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含有する共役構造を表し、Lは2価の連結基または単結合を表す。但し、A1、A2はLを挟んで(線)対称の関係にあり、それぞれに繰り返しの部分構造を有していない。)
An organic thin film transistor material comprising a compound represented by the following general formula (1):
General formula (1) A1-L-A2
(In the formula, A1 and A2 represent a conjugated structure containing an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle, L represents a divalent linking group or a single bond, provided that A1 and A2 sandwich L ( Line) Symmetrical relationship, each with no repeated partial structure.)
前記Lが表す2価の連結基が置換もしくは無置換の炭素鎖、−O−、−S−、−N(R)−(Rは水素またはアルキル基)、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表すことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。   The divalent linking group represented by L is a substituted or unsubstituted carbon chain, —O—, —S—, —N (R) — (R is hydrogen or an alkyl group), an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle. The organic thin film transistor material according to claim 1, wherein the organic thin film transistor material represents a ring. 前記A1、A2中の芳香族炭化水素環または芳香族複素環が5員環および6員環の少なくとも1つを表すことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。   2. The organic thin film transistor material according to claim 1, wherein the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle in A <b> 1 and A <b> 2 represents at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. 前記5員環および6員環の少なくとも1つが無置換であることを特徴とする請求の範囲第3項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。   The organic thin film transistor material according to claim 3, wherein at least one of the 5-membered ring and the 6-membered ring is unsubstituted. 請求の範囲第1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料をチャネル層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。   An organic thin film transistor comprising the organic thin film transistor material according to claim 1 as a channel layer. 有機電荷輸送性材料と該有機電荷輸送性材料に直接または間接に接するゲート電極から構成され、該ゲート電極及び前記有機電荷輸送性材料の間に電荷を印加することで、前記有機電荷輸送性材料中の電流を制御する電界効果トランジスタにおいて、該有機電荷輸送性材料が請求の範囲第1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料であることを特徴とする電界効果トランジスタ。   An organic charge transporting material and a gate electrode that is in direct or indirect contact with the organic charge transporting material, and applying an electric charge between the gate electrode and the organic charge transporting material, the organic charge transporting material A field effect transistor for controlling a current in the field effect transistor, wherein the organic charge transporting material is the organic thin film transistor material according to claim 1. 請求の範囲第1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料をチャネル層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタまたは有機電荷輸送性材料と該有機電荷輸送性材料に直接または間接に接するゲート電極から構成され、該ゲート電極及び前記有機電荷輸送性材料の間に電荷を印加することで、前記有機電荷輸送性材料中の電流を制御する電界効果トランジスタにおいて、該有機電荷輸送性材料が請求の範囲第1項に記載の有機薄膜トランジスタ材料であることを特徴とする電界効果トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。   The organic thin film transistor material according to claim 1 is used for a channel layer, and is composed of an organic thin film transistor or an organic charge transport material and a gate electrode in direct contact with or indirectly in contact with the organic charge transport material, In the field effect transistor which controls electric current in the organic charge transporting material by applying a charge between a gate electrode and the organic charge transporting material, the organic charge transporting material is defined in claim 1. A switching element using a field-effect transistor characterized by being the organic thin film transistor material described.
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