JPWO2019009152A1 - 薄膜トランジスタおよび高分子化合物 - Google Patents

薄膜トランジスタおよび高分子化合物 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019009152A1
JPWO2019009152A1 JP2019527650A JP2019527650A JPWO2019009152A1 JP WO2019009152 A1 JPWO2019009152 A1 JP WO2019009152A1 JP 2019527650 A JP2019527650 A JP 2019527650A JP 2019527650 A JP2019527650 A JP 2019527650A JP WO2019009152 A1 JPWO2019009152 A1 JP WO2019009152A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
polymer compound
formula
carbon atoms
repeating unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019527650A
Other languages
English (en)
Inventor
優季 横井
優季 横井
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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 Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication of JPWO2019009152A1 publication Critical patent/JPWO2019009152A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06Hydrocarbons
    • C08F212/08Styrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06Hydrocarbons
    • C08F212/12Monomers containing a branched unsaturated aliphatic radical or a ring substituted by an alkyl radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/32Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing two or more rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/22Esters containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/22Esters containing halogen
    • C08F220/24Esters containing halogen containing perhaloalkyl radicals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/36Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/365Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate containing further carboxylic moieties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6283Polymers of nitrogen containing compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80Masked polyisocyanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80Masked polyisocyanates
    • C08G18/8061Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80Masked polyisocyanates
    • C08G18/8061Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/807Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen with nitrogen containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80Masked polyisocyanates
    • C08G18/8061Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/807Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen with nitrogen containing compounds
    • C08G18/8077Oximes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D125/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D125/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C09D125/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C09D125/08Copolymers of styrene
    • C09D125/14Copolymers of styrene with unsaturated esters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/464Lateral top-gate IGFETs comprising only a single gate
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)

Abstract

キャリア移動度が良好な薄膜トランジスタを与え、かつ、耐溶剤性の高いゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜に有用な高分子化合物、または該高分子化合物を含む組成物を提供することを課題とする。本発明は、特定の2種以上の繰り返し単位と、下記式(1)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物、または該高分子化合物を含む組成物からなるゲート絶縁膜であって、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が75モル%以上である高分子化合物であり、前記組成物は、前記高分子化合物の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物に対して4.5質量%以下である、ゲート絶縁膜を提供する。(1)

Description

本発明は、薄膜トランジスタおよび高分子化合物に関する。
エレクトロルミネッセンス素子のような発光素子を駆動する駆動素子として、ゲート電極に印加される電圧(本明細書では、ゲート電圧と記載することがある)がゲート絶縁層を介して半導体層に作用して、ドレイン電流のオン、オフを制御する、薄膜電界効果トランジスタ(本明細書では、薄膜トランジスタと記載することがある)が注目されている。
薄膜トランジスタとして、例えば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層およびゲート絶縁層を有する薄膜トランジスタであって、
ゲート絶縁層が、高分子化合物を含む組成物からなる層であり、
前記高分子化合物が、架橋性基を有する繰り返し単位と、下記式で表される繰り返し単位とを含み、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式で表される繰り返し単位の含有量が50モル%である高分子化合物である、薄膜トランジスタが報告されている(非特許文献1)。
Figure 2019009152
特表2013−504186号公報 Journal of Materials Chemistry C、2014、2、p.3517−3520
薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁層の上にさらに保護層を積層させた薄膜トランジスタが望ましいことが知られている(特許文献1)。このような薄膜トランジスタにおいては、ゲート絶縁膜上に保護層の材料となるインクを塗布して保護膜を形成するため、ゲート絶縁膜の耐溶剤性を向上させることが求められている。
本発明の目的は、キャリア移動度が良好な薄膜トランジスタを与え、かつ、耐溶剤性の高いゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜に有用な高分子化合物、または該高分子化合物を含む組成物を提供することにある。
即ち、本発明は、下記[1]〜[9]を提供する。
[1]式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(4)で表される繰り返し単位と、下記式(1)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物、または該高分子化合物を含む組成物からなるゲート絶縁膜であって、
前記高分子化合物は、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計と、式(4)で表される繰り返し単位とのモル比が、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計の仕込み量(モル量)を100として、モル比で、50/100〜200/100であり、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が75モル%以上である高分子化合物であり、
前記組成物は、前記高分子化合物の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物に対して4.5質量%以下である、ゲート絶縁膜。
Figure 2019009152
(1)
(式(1)中、
、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、複数のRが一緒になってそれらが結合している炭素原子とともに環を形成していてもよい。
n1は、0〜5の整数を表す。)
Figure 2019009152
Figure 2019009152
(式(2)および(3)中、
、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、酸素原子または硫黄原子を表す。
〜R11は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
は、炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
Xは、酸素原子、または−NR−で表される基を表す。
は、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
lは、1〜6の整数を表す。
が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
Figure 2019009152
(式(4)中、
12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、炭素原子数1〜20の2価の有機基、−O−で表される基、−CO−で表される基、−COO−で表される基、−NHCO−で表される基または−NHCOO−で表される基を表す。これらの基のそれぞれ2つの結合手は、どちらがR12が結合する炭素原子側に位置していてもよい。
は、単結合または炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
mは、0〜6の整数を表す。
は、ヒドロキシ基またはカルボキシ基を表す。
が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
[2]前記高分子化合物が、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)または(3)で表される繰り返し単位と、式(4)で表される繰り返し単位との合計含有量が90モル%以上である高分子化合物である、[1]に記載のゲート絶縁膜。
[3]式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位と、下記式(1)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物もしくはその硬化物、または高分子化合物含む組成物もしくはその硬化物からなるゲート絶縁膜であって、
前記高分子化合物は、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計と、式(6)で表される繰り返し単位とのモル比が、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計の仕込み量(モル量)を100として、モル比で、50/100〜200/100であり、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が75モル%以上である高分子化合物であり、
前記組成物は、前記高分子化合物の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物に対して4.5質量%以下である、ゲート絶縁膜。
[4]ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層およびゲート絶縁層を有する薄膜トランジスタであって、
ゲート絶縁層が、[1]〜[3]のいずれか1項に記載のゲート絶縁膜からなる有機薄膜トランジスタ。
[5]前記半導体層が、有機半導体層である、[4]に記載の薄膜トランジスタ。
[6]前記有機半導体層が、下記式(5)で表される構造を含む化合物を含有する、[5]に記載の薄膜トランジスタ。
Figure 2019009152
(式(5)中、
S1、RS2、RS3およびRS4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基、アルキル基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、アルキル基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基、炭素原子数2〜22のアルキニル基または炭素原子数2〜22のアルケニル基を表す。
環Aは、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、またはチエノチオフェン環を表し、2つの環Aは同一であっても異なっていてもよい。
環Bは、芳香環、芳香族複素環、または芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる2〜4個の環が縮合した縮合環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。)[7]トップゲート型構造を有する、[4]〜[6]のいずれか1つに記載の薄膜トランジスタ。
[8]式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位とを含み、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が75モル%以上である高分子化合物。
Figure 2019009152
(1)
(式(1)中、
、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、複数のRが一緒になってそれらが結合している炭素原子とともに環を形成していてもよい。
n1は、0〜5の整数を表す。)
Figure 2019009152
Figure 2019009152

(式(2)および(3)中、
、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、酸素原子または硫黄原子を表す。
〜R11は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
は、炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
Xは、酸素原子または−NR−で表される基を表す。
は、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
lは、1〜6の整数を表す。
が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
Figure 2019009152
(式(6)中、
12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
n2は、1〜5の整数を表す。)
[9][8]に記載の高分子化合物及び有機溶媒を含むインク。
本発明によれば、キャリア移動度が良好な薄膜トランジスタを与え、かつ、耐溶剤性の高いゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜に有用な高分子化合物、または該高分子化合物を含む組成物を提供することができる。
ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を模式的に示す概略的な図である。 ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を模式的に示す概略的な図である。 トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を模式的に示す概略的な図である。 トップゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を模式的に示す概略的な図である。
次に、本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。なお、参照される各図面は、発明が理解できる程度に、構成要素の形状、大きさおよび配置が概略的に示されているに過ぎない。本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、各構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。説明に用いられる図面において、同様の構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明については省略する場合がある。また、本発明の実施形態にかかる構成は、必ずしも図面に示された配置で、製造されたり、使用されたりするわけではない。
<共通する用語の説明>
本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
「繰り返し単位」とは、高分子化合物中に2個以上存在する単位構造を意味する。
「複素環式化合物」とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素、ヒ素等のヘテロ原子を環内に含むものを意味する。
「共役」とは、不飽和結合−単結合−不飽和結合の順に連鎖し、π軌道の2個のπ結合が隣り合い、それぞれのπ電子が平行に配置し、不飽和結合上にπ電子が局在するのではなく、隣の単結合上にπ電子が広がってπ電子が非局在化している状態のことを意味する。ここで不飽和結合とは、二重結合や三重結合を意味する。
「高分子化合物」とは、ポリスチレン換算の数平均分子量が1,000以上である化合物を意味する。
「低分子化合物」とは、分子量分布を有さず、分子量が1×10以下の化合物を意味する。
「アミノ基」とは、−NHで表される基を意味する。
「ハロゲン原子」は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。
「非ハロゲン高分子化合物」とは、ハロゲン原子を含まない高分子化合物を意味する。
炭素原子数1〜20の1価の有機基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれの態様であってもよく、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよい。
炭素原子数1〜20の1価の有機基としては、例えば、
炭素原子数1〜20の1価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜20の1価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数6〜20のアリールオキシ基、炭素原子数2〜20のアシル基、炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、および炭素原子数7〜20のアリールオキシカルボニル基が挙げられる。
炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない(本明細書において、以下同様である。
)。
これらの基は、基中の水素原子が、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、またはハロゲン原子で置換されていてもよい。
炭素原子数1〜20の1価の有機基の具体例としては、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチニル基、シクロヘキシニル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、トリル基、キシリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、ジエチルフェニル基、トリエチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、メチルナフチル基、ジメチルナフチル基、トリメチルナフチル基、ビニルナフチル基、エテニルナフチル基、メチルアントリル基、エチルアントリル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、メトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ベンジル基などが挙げられる。
炭素原子数1〜20の1価の有機基としては、炭素原子数1〜20のアルキル基、または炭素原子数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
炭素原子数1〜20のアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれでもよい。
炭素原子数1〜20のアルキル基としては、例えば、
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、2−エチルブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−プロピルヘプチル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルオクチル基、2−ヘキシルデシル基、ドデシル基が挙げられる。
炭素原子数1〜20のアルキル基は、置換基として、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、またはフッ素原子を有していてもよい。
置換基を有する炭素原子数1〜20のアルキル基としては、例えば、
トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、ベンジル基、2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基、3−(4−メチルフェニル)プロピル基、3−(3,5−ジ−ヘキシルフェニル)プロピル基、6−エチルオキシヘキシル基、メトキシメチル基、エトキシエチル基が挙げられる。
炭素原子数3〜20のシクロアルキル基としては、例えば、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
炭素原子数3〜20のシクロアルキル基は、置換基として、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、またはフッ素原子を有していてもよい。
炭素原子数1〜20の2価の有機基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれの態様であってもよく、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよい。
炭素原子数1〜20の2価の有機基としては、例えば、
炭素原子数1〜20の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜20の2価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜20の2価の脂環式炭化水素基、炭素原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
これらの基は、基中の水素原子が、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、またはハロゲン原子で置換されていてもよい。
中でも、炭素原子数1〜20の2価の有機基としては、
炭素原子数1〜6の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜6の2価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3〜6の2価の脂環式炭化水素基、炭素原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基が好ましい。
これらの基は、基中の水素原子が炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、またはハロゲン原子で置換されていてもよい。
2価の脂肪族炭化水素基、および2価の脂環式炭化水素基の具体例としては、
メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、シクロプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、s−ブチレン基、t−ブチレン基、シクロブチレン基、1−メチル−シクロプロピレン基、2−メチル−シクロプロピレン基、n−ペンチレン基、1−メチル−n−ブチレン基、2−メチル−n−ブチレン基、3−メチル−n−ブチレン基、1,1−ジメチル−n−プロピレン基、1,2−ジメチル−n−プロピレン基、2,2−ジメチル−n−プロピレン基、1−エチル−n−プロピレン基、シクロペンチレン基、n−ヘキシレン基、1−メチル−n−ペンチレン基、シクロヘキシレン基、1−メチル−シクロペンチレン基、2−メチル−シクロペンチレン基、3−メチル−シクロペンチレン基などが挙げられる。
炭素原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、
フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ジメチルフェニレン基、トリメチルフェニレン基、エチレンフェニレン基、ジエチレンフェニレン基、トリエチレンフェニレン基、プロピレンフェニレン基、ブチレンフェニレン基、メチルナフチレン基、ジメチルナフチレン基、トリメチルナフチレン基、ビニルナフチレン基、エテニルナフチレン基、メチルアントリレン基、エチルアントリレン基などが挙げられる。
<薄膜トランジスタ>
本発明の薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層と、ゲート絶縁層とを有する。
薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、無機半導体層と、ゲート絶縁層とを有する薄膜トランジスタであってもよく、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、ゲート絶縁層とを有する薄膜トランジスタ(本明細書では、有機薄膜トランジスタと記載することがある。)であってもよい。
本発明の実施態様としては、製造が容易である、曲げ性が良い、塗布による製造が可能である等の観点から、有機薄膜トランジスタであることが好ましい。
<ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極>
ゲート電極を構成する材料、ソース電極を構成する材料、およびドレイン電極を構成する材料としては、クロム、金、銀、アルミニウム等が挙げられる。
<半導体層>
本発明の薄膜トランジスタが備える半導体層の形成材料は、特に限定はなく、従来公知のトランジスタで半導体層として用いられている無機半導体及び有機半導体が各種利用可能である。
<無機半導体層>
無機半導体層に用いられる無機半導体材料としては、例えば、InGaZnOやITO、ZnO、NiO、SnO、TiO、VO、InおよびSrTiOなどの酸化物半導体、窒化物半導体、Si、並びにGeなどが挙げられる。
<有機半導体層>
本発明の実施形態において、有機薄膜トランジスタが備える有機半導体層は、有機半導体化合物を含有する層であり、該有機半導体化合物は、通常、溶媒可溶性の有機半導体化合物である。
有機半導体化合物としては、低分子半導体化合物、および高分子半導体化合物が挙げられる。
低分子半導体化合物としては、縮合多環芳香族化合物、金属フタロシアニン、テトラチアペンタレンおよびその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、縮合環テトラカルボン酸ジイミド、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブ並びに色素が挙げられる。
縮合多環芳香族化合物としては、例えば、ナフタセン、ペンタセン(2,3,6,7−ジベンゾアントラセン)、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン等のアセン、アントラジチオフェン、ピレン、ベンゾピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセン、ポリアントラセン、トリフェニレンが挙げられる。
上記縮合多環芳香族化合物は、炭素原子の一部が窒素原子、硫黄原子、酸素原子等で置換されていてもよい。上記縮合多環芳香族化合物は、炭素原子に結合している少なくとも1つの水素原子がカルボニル基等の官能基で置換されていてもよい。炭素原子に結合している少なくとも1つの水素原子が他の原子または官能基で置換された縮合多環芳香族化合物としては、ジオキサアンタントレン系化合物、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−6,15−キノン、キナクリドン等が挙げられる。ジオキサアンタントレン系化合物としては、ペリキサンテノキサンテンおよびその誘導体が挙げられる。
金属フタロシアニンとしては、銅フタロシアニンが挙げられる。
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドとしては、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド)、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ジオクチルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミド等が挙げられる。
縮合環テトラカルボン酸ジイミドとしては、アントラセン−2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミド等が挙げられる。
フラーレンとしては、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレンおよびこれらの誘導体が挙げられる。
カーボンナノチューブとしては、SWNT(Single−wall nanotubes)等が挙げられる。
色素としては、メロシアニン色素、ヘミシアニン色素およびこれらの誘導体等が挙げられる。
高分子半導体化合物としては、例えば、ポリピロールおよびその置換体、ポリジケトピロールおよびその置換体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリイソチアナフテン、ポリチエニレンビニレン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアズレン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリセレノフェン、ポリフラン、ポリ(p−フェニレン)、ポリインドール、ポリピリダジン、ポリテルロフェン、ポリナフタレン、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィド、縮合多環芳香族化合物の重合体等を挙げることができる。
ポリチオフェンの誘導体としては、特に限定されないが、例えば、ポリチオフェンにヘキシル基を導入したポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)等が挙げられ、これらはオリゴマーであってもよい(例えば、オリゴチオフェン)。
縮合多環芳香族化合物の重合体等としては、特に限定されないが、例えば、ジケトピロロピロール部位を有する高分子化合物、イソインジゴ部位を有する高分子化合物、ナフタレンジイミド部位を有する高分子化合物、ベンゾチアジアゾール部位を有する高分子化合物、渡環ビチオフェン部位を有する高分子化合物、式(5)で表される構造単位を有する高分子化合物などが挙げられる。
有機半導体層は、より高い移動度が得られるという点から、式(5)で表される構造を有する化合物を含有することがより好ましい。
Figure 2019009152
(式(5)中、
S1、RS2、RS3およびRS4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基、アルキル基を置換基として有する炭素原子数7〜20の1価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数7〜20の1価の芳香族炭化水素基、アルキル基を置換基として有する炭素原子数3〜20の1価の複素環基、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数3〜20の1価の複素環基、炭素原子数2〜22のアルキニル基または炭素原子数2〜22のアルケニル基を表す。
環Aは、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、またはチエノチオフェン環を表し、2つの環Aは同一であっても異なっていてもよい。
環Bは、芳香環、芳香族複素環、または芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる2〜4個の環が縮合した縮合環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。)
(置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。該アルキル基が有する炭素原子数は、式(5)で表される構造単位を有する高分子化合物の溶媒溶解性がより優れるという観点から、6〜20であることが好ましく、10〜20であることがより好ましい。
直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基等が挙げられる。分岐アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、2−エチルヘキシル基、2−ブチルオクチル基、2−オクチルドデシル等が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらのアルキル基は、置換基を有していてもよい。
(置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基と酸素原子とが結合した基が挙げられる。炭素原子数1〜20のアルコキシ基としては、直鎖アルコキシ基、分岐アルコキシ基、シクロアルコキシ基が挙げられる。
直鎖アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基等が挙げられる。
分岐アルコキシ基としては、イソプロポキシ基、イソブチルオキシ基、sec−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、2−ブチルオクチルオキシ基、2−ヘキシルデシルオキシ基、2−オクチルドデシルオキシ基等が挙げられる。シクロアルコキシ基としては、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。これらのアルコキシ基は、置換基を有していてもよい。
(置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキルチオ基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキルチオ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基と硫黄原子とが結合した基が挙げられる。炭素原子数1〜20のアルキルチオ基としては、直鎖アルキルチオ基、分岐アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基が挙げられる。
直鎖アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、n−ペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、n−ヘプチルチオ基、n−オクチルチオ基、n−ドデシルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基等が挙げられる。分岐アルキルチオ基としては、イソプロピルチオ基、イソブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、2−ブチルオクチルチオ基、2−ヘキシルデシルチオ基、2−オクチルドデシルチオ基等が挙げられる。シクロアルキルチオ基としては、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等が挙げられる。これらのアルキルチオ基は、置換基を有していてもよい。
(置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基とカルボニル基とが結合した基が挙げられる。炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基としては、直鎖アシル基、分岐アシル基、シクロアルキルカルボニル基が挙げられる。
直鎖アシル基としては、アセチル基、n−プロパノイル基、n−ブタイル基、n−ペンタロイル基、n−ヘキサノイル基、n−ヘプタノイル基、n−オクタノイル基、n−ドデカノイル基、n−ヘキサデカノイル基等が挙げられる。分岐アシル基としては、イソブタノイル基、sec−ブタノイル基、tert−ブトキシカルボニル基、2−エチルヘキサノイル基、2−ブチルオクタノイル基、2−ヘキシルデカノイル基、2−オクチルドデカノイル基等が挙げられる。シクロアルキルカルボニル基としては、シクロペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基等が挙げられる。これらのアルキルカルボニル基は、置換基を有していてもよい。
(置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基とカルボニル基とが結合した基が挙げられる。炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基としては、直鎖アルコキシカルボニル基、分岐アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基が挙げられる。
直鎖アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロピルカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、n−ドデシルオキシカルボニル基、n−ヘキサデシルオキシカルボニル基等が挙げられる。分岐アルコキシカルボニル基としては、イソプロポキシカルボニル基、イソプチルオキシカルボニル基、sec−ブチルオキシカルボニル基、tert−ブチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、2−ブチルオクチルオキシカルボニル基、2−ヘキシルデシルオキシカルボニル基、2−オクチルドデシルオキシカルボニル基等が挙げられる。シクロアルコキシカルボニル基としては、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等が挙げられる。これらのアルコキシカルボニル基は、置換基を有していてもよい。
(置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20ジアルキルアミノ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基2つと窒素原子とが結合した基が挙げられる。
炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基およびジドデシルアミノ基などの直鎖アルキル基で置換されたジアルキルアミノ基、ビス(2−エチルヘキシル)アミノ基およびビス(2−ヘキシルデシル)アミノ基などの分岐アルキル基で置換されたジアルキルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基などのシクロアルキル基で置換されたアミノ基が挙げられる。これらのジアルキルアミノ基は、置換基を有していてもよい。
(アルキル基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、アルキル基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、直鎖アルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基、分岐アルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基、およびシクロアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基が挙げられる。芳香族炭化水素基が有するアルキル基の炭素原子数は、1〜20である。炭素原子数1〜20のアルキル基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基が挙げられる。
1価の芳香族炭化水素基は、芳香族炭化水素から芳香環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団である。該芳香族炭化水素基は、ベンゼン環を有する基、2以上の芳香環が縮合した縮合環を有する基、独立したベンゼン環および2以上の芳香環が縮合した縮合環から選ばれる2個以上が直接結合した基を含む。芳香族炭化水素基の炭素原子数は、6〜14であることが好ましい。
炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、4−フルオレニル基等が挙げられ、フェニル基が好ましい。
置換基を含めた芳香族炭化水素基の全体の炭素原子数は、7〜40である。炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基は、複数の炭素原子数1〜20のアルキル基で置換されていてもよい。複数ある炭素原子数1〜20のアルキル基は、同一でも異なっていてもよい。
(アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、直鎖アルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基、分岐アルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基、およびシクロアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基が挙げられる。芳香族炭化水素基が有するアルキル基の炭素原子数は1〜20である。炭素原子数1〜20のアルコキシ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基が挙げられる。
アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基の置換基を含めた全体の炭素原子数は、7〜40である。炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基は、複数の炭素原子数1〜20のアルコキシ基で置換されていてもよい。複数ある炭素原子数1〜20のアルコキシ基は、同一でも異なっていてもよい。
1価の芳香族炭化水素基についての説明および例示は上述と同様である。
(アルキル基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、アルキル基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基としては、直鎖アルキル基を置換基として有する複素環基、分岐アルキル基を置換基として有する複素環基、シクロアルキル基を置換基として有する複素環基が挙げられる。1価の複素環基が有するアルキル基の炭素原子数は1〜20である。炭素原子数1〜20のアルキル基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基が挙げられる。
1価の複素環基は、複素環式化合物から、複素環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団である。1価の複素環基は、複素環と、複素環および芳香環からなる群より選ばれる1以上の環とが縮合した縮合環を有する基、独立した複素環と、芳香環、複素環または芳香環および複素環からなる群より選ばれる2以上が縮合した縮合環とが直接結合した基を含む。1価の複素環基の炭素原子数は、3〜14であることが好ましい。また、1価の複素環基としては、1価の芳香族複素環基であることが好ましい。
炭素原子数2〜20の1価の複素環基としては、2−フリル基、3−フリル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、2−オキサゾリル基、2−チアゾリル基、2−イミダゾリル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ベンゾフリル基、2−ベンゾチエニル基、2−チエノチエニル基等が挙げられ、2−チエニル基が好ましい。
アルキル基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基の置換基を含めた全体の炭素原子数は3〜40である。炭素原子数2〜20の1価の複素環基は、複数の炭素原子数1〜20のアルキル基で置換されていてもよい。複数ある炭素原子数1〜20のアルキル基は、同一でも異なっていてもよい。
(アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基としては、直鎖アルコキシ基を置換基として有する複素環基、分岐アルコキシ基を置換基として有する複素環基、シクロアルコキシ基を置換基として有する複素環基が挙げられる。1価の複素環基が有するアルコキシ基の炭素原子数は1〜20である。炭素原子数1〜20のアルコキシ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基が挙げられる。
1価の複素環基についての説明および例示は上述と同様である。
(炭素原子数2〜22のアルキニル基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される、炭素原子数2〜22のアルキニル基としては、直鎖アルキニル基、分岐アルキニル基、およびシクロアルキニル基が挙げられる。アルキニル基の炭素原子数は、式(5)で表される構造単位を有する高分子化合物の溶媒溶解性がより優れるという観点から、6〜20であることが好ましく、10〜20であることがより好ましい。
炭素原子数2〜22のアルキニル基の具体例としては、プロピニル基、n−ブチニル基、n−ペンチニル基、n−ヘキシニル基、n−オクチニル基、n−ドデシニル基、n−ヘキサデシニル基、sec−ブチニル基、イソブチニル基、シクロヘキシルエチニル基等が挙げられる。
(炭素原子数2〜22のアルケニル基)
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される炭素原子数2〜22のアルケニル基としては、直鎖アルケニル基、分岐アルケニル基、およびシクロアルケニル基が挙げられる。アルケニル基の炭素原子数は、式(5)で表される構造単位を有する高分子化合物の溶媒溶解性がより優れるという観点から、6〜20であることが好ましく、10〜20であることがより好ましい。
炭素原子数2〜22のアルケニル基の具体例としては、プロペニル基、n−ブテニル基、n−ペンテニル基、n−ヘキセニル基、n−オクテニル基、n−ドデセニル基、n−ヘキサデセニル基、sec−ブテニル基、イソブテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
(置換基)
前記炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基および炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基が有していていてもよい置換基は、
フッ素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子数2〜20の1価の複素環基、炭素原子数2〜22のアルケニル基、炭素原子数2〜22のアルキニル基または炭素原子数3〜20の置換シリル基である。
該炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基は、置換基を有していないこと以外は、それぞれ既に説明した
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキルチオ基および置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基と同義である。
炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子数2〜20の1価の複素環基、炭素原子数2〜22のアルケニル基、炭素原子数2〜22のアルキニル基は既に述べたとおりである。
炭素原子数3〜20の置換シリル基としては、炭素原子数1〜20のアルキル基および炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基からなる群より選ばれる1以上の基を有するシリル基が挙げられる。
置換シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基等が挙げられる。
炭素原子数1〜20のアルキル基は、置換基を有していないこと以外は、既に説明した置換基を有していてもよいアルキル基と同義であり、炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基は既に述べたとおりである。
式(5)中、RS1、RS2、RS3およびRS4としては、より高いキャリア移動度を発現するという点から、炭素原子数6〜20のアルキル基が好ましく、炭素原子数6〜20の直鎖アルキル基がより好ましい。
式(5)中、環Bは、芳香環であってもよく、芳香族複素環であってもよく、芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる2〜4個の環が縮合した縮合環であってもよい。
式(5)中、環Bで表される芳香環としては、ベンゼン環が挙げられる。
芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる2〜4個の環が縮合した縮合環としては、ナフタレン環、アントラセン環、ナフタセン環、チエノチオフェン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジチオフェン環、ベンゾチエノベンゾチオフェン環が挙げられる。
これらの環は置換基を有していてもよい。
これらの環が有していてもよい置換基としては、
フッ素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、 炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基、
炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子数2〜20の1価の複素環基、炭素原子数2〜22のアルケニル基、および炭素原子数2〜22のアルキニル基が挙げられる。
当該炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基は、置換基を有していないこと以外は、RS1、RS2、RS3およびRS4で表される基としてそれぞれ既に説明した置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキルチオ基および置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基と同義である。
炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、炭素原子数2〜20の1価の複素環基、炭素原子数2〜22のアルケニル基、炭素原子数2〜22のアルキニル基は既に述べたとおりである。
有機半導体層は、得られる有機薄膜トランジスタの特性が均一であるという点から、高分子半導体化合物を含有することが好ましく、より高い移動度が得られるという点から、式(5)で表される構造を有する高分子半導体化合物を含有することがより好ましい。
式(5)で表される構造は、化合物中に一種のみ含まれていてもよく、二種以上含まれていてもよい。式(5)で表される構造を有する高分子半導体化合物は、共役高分子半導体化合物であることがさらに好ましい。
以下に、式(5)で表される構造を有する化合物の具体例を例示する。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
有機半導体層に含有される高分子半導体化合物は、例えばWO2015/025981やWO2010/020329に記載の方法によって製造することができる。
<ゲート絶縁層>
本発明の薄膜トランジスタが有するゲート絶縁層は、高分子化合物もしくはその硬化物、または高分子化合物含む組成物もしくはその硬化物からなる層であり、
前記高分子化合物が、架橋性基を有する繰り返し単位と、下記式(1)で表される繰り返し単位とを含み、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が71モル%以上である高分子化合物であり(本明細書では、高分子化合物Aと記載することがある。)、
前記組成物は、前記高分子化合物の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物に対して4.5質量%以下である。
Figure 2019009152
(1)
(式(1)中、
、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、複数のRが一緒になってそれらが結合している炭素原子とともに環を形成していてもよい。
n1は、0〜5の整数を表す。)
組成物に含まれる高分子化合物Aは、組成物全体に対し好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%上であり、特に好ましくは98質量%以上である。
組成物は、架橋性基を有する繰り返し単位および式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物A以外のその他の成分を含んでいてもよい。
その他の成分としては、例えばアミノ基を2つ以上有する化合物、ヒドロキシ基を2つ以上有する化合物、有機溶媒および前記高分子化合物A以外の高分子化合物が挙げられる。
組成物に含まれるアミノ基を2つ以上有する化合物の総質量は、高分子化合物Aに対して好ましくは2.0質量%以下であり、より好ましくは1.0質量%下であり、さらに好ましくは0.5質量%以下である。
該アミノ基を2つ以上含む低分子化合物としては、oーフェニレンジアミン、mーフェニレンジアミン、pーフェニレンジアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、pーキシレンジアミンなどが挙げられる。
組成物は、ヒドロキシ基を2つ以上含む化合物を含んでいてもよい。
組成物に含まれるヒドロキシ基を2つ以上有する化合物の総質量は、4.5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは2.0質量%以下であり、さらに好ましくは1.0質量%下であり、特に好ましくは0.5質量%以下である。
該ヒドロキシ基を2つ以上有する低分子化合物としては、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ベンゼンジメタノール、α,α−ジヒドロキシ−1,4−ジイソプロピルベンゼンなどが挙げられる。
組成物は、有機溶媒を含んでいてもよい。有機溶媒としては、後述するゲート絶縁層の製造方法において用いられる有機溶媒が挙げられる。
組成物は、高分子化合物を架橋させる際に通常用いられる添加剤などを含んでいてもよい。
(高分子化合物A)
架橋性基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを含み、高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、式(1)で表される繰り返し単位の含有量が71モル%以上である高分子化合物(高分子化合物A)について説明する。
組成物に含まれる前記高分子化合物Aは、2種以上であってもよい。
高分子化合物Aは、架橋性基を有する繰り返し単位および式(1)で表される繰り返し単位以外のその他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
高分子化合物Aは非ハロゲン高分子化合物であることが好ましい。
高分子化合物Aは非ハロゲン溶媒に可溶であることが好ましい。
高分子化合物は、架橋結合を形成することで硬化し、高分子化合物Aは、250℃以下で硬化する高分子化合物であることが好ましく、200℃以下で硬化する硬化する高分子化合物であることがより好ましく、180℃以下で硬化する高分子化合物であることがさらに好ましい。
前記高分子化合物は、重量平均分子量が3,000〜1,000,000であることが好ましく、5,000〜500,000であることがより好ましく、9,000〜300,000であることがさらに好ましい。
式(1)で表される繰り返し単位
前記式(1)中、R、RおよびRは、互いに独立に、水素原子であることが好ましい。
前記式(1)中、は、n1は0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
で表される炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれの態様であってもよく、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよい。
は、炭素原子数1〜4の1価の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素原子数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基であることがより好ましい。
で表される炭素原子数1〜6の炭化水素基としては、
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、2−エチルブチル基、ヘキシル基、フェニル基などが挙げられる。
高分子化合物Aに含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、高分子化合物A中の前記式(1)で表される繰り返し単位の含有量は、薄膜トランジスタの移動度が向上できる観点から、好ましくは71モル%以上99モル%以下であり、より好ましくは75モル%以上98モル%以下であり、さらに好ましくは80モル%以上95モル%以下であり、特に好ましくは85モル%以上95モル%以下である。
高分子化合物Aに含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物Aの製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
架橋性基を有する繰り返し単位
架橋性基を有する繰り返し単位としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、イソシアナト基、イソチオシアナト基、ブロック化イソシアナト基、ブロック化イソチオシアナト基、ビニル基、アリル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アルコキシシリル基、オキサゾリン基、アクリル基、メタクリル基、およびカルボン酸無水物からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位が挙げられる。
これらの中でも、低温かつ短時間で熱硬化膜を形成するという点から、ヒドロキシ基、カルボキシ基、イソシアナト基、ブロック化イソシアナト基、ブロック化イソチオシアナト基、アルコキシシリル基、アクリル基、メタクリル基、およびエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する繰り返し単位が好ましく、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ブロック化イソシアナト基、およびブロック化イソチオシアナト基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位がより好ましい。
前記高分子化合物Aに含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、高分子化合物A中の架橋性基を有する繰り返し単位の含有量は、薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、0.1モル%以上29モル%以下であることが好ましく、より好ましくは1モル%以上20モル%以下であり、さらに好ましくは1モル%以上15モル%以下である。
高分子化合物Aに含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物Aの製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
ブロック化イソシアナト基を有する繰り返し単位、およびブロック化イソチオシアナト基を有する繰り返し単位としては、式(2)または式(3)で表される繰り返し単位が挙げられる。
ヒドロキシ基を有する繰り返し単位、およびカルボキシ基を有する繰り返し単位としては、式(4)で表される繰り返し単位が挙げられる。
高分子化合物は、架橋性基を有する繰り返し単位として、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(4)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位とを含むことが好ましい。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
(式(2)および(3)中、
、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、酸素原子または硫黄原子を表す。
〜R11は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
は、炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
Xは、酸素原子または−NR−で表される基を表す。
は、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
lは、1〜6の整数を表す。
が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
およびRは、互いに独立に、水素原子であることが好ましい。
Xは、酸素原子または−NH−で表される基を表される基が好ましい。
は、酸素原子であることが好ましい。
は、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基またはn−ブチレン基が好ましい。
本発明の一実施形態では、前記式(2)中のRおよびRは、それぞれ独立に、メチル基およびエチル基からなる群から選択される基であることが好ましい。また、他の実施形態では、前記式(3)中のRおよびR11はメチル基であり、R10は水素原子であることが好ましい。
前記高分子化合物Aに含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、高分子化合物中の式(2)または(3)で表される繰り返し単位の含有量は、薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、0.1モル%以上29モル%以下であることが好ましく、1モル%以上20モル%以下であることがより好ましく、1モル%以上15モル%以下であることがさらに好ましく、1モル%以上8モル%以下であることが特に好ましい。
高分子化合物Aに含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物Aの製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
Figure 2019009152
(式(4)中、
12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、炭素原子数1〜20の2価の有機基、−O−で表される基、−CO−で表される基、−COO−で表される基、−NHCO−で表される基または−NHCOO−で表される基を表す。これらの基のそれぞれ2つの結合手は、どちらがR12が結合する炭素原子側に位置していてもよい。
は、単結合または炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
mは、0〜6の整数を表す。
は、ヒドロキシ基またはカルボキシ基を表す。
が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
前記式(4)中、R13、R14は、それぞれ独立に、水素原子であることが好ましい。
前記式(4)中、Rは、単結合、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基またはフェニレン基であることが好ましい。
前記式(4)中、mは、0〜2の整数であることが好ましい。
前記式(4)中、Xは、カルボキシ基であることが好ましい。
前記式(4)中、Rは、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基又はフェニレン基、−COO−で表される基、−NHCO−で表される基、または−NHCOO−で表される基であることが好ましい。
前記式(4)の好ましい態様としては、
13およびR14が、水素原子であり、mが1であり、Rが−COO−で表される基であり、Rが炭素原子数1〜10の2価の脂肪族炭化水素基である態様、ならびに
13およびR14が、水素原子であり、mが0であり、Rが炭素原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基である態様が挙げられる。該2価の芳香族炭化水素基はフェニレン基であることがさらに好ましい。
前記高分子化合物Aに含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、高分子化合物A中の式(4)で表される繰り返し単位の含有量は、薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、0.1モル%以上29モル%以下であることが好ましく、1モル%以上20モル%以下であることがより好ましく、1モル%以上15モル%以下であることがさらに好ましく、1モル%以上8モル%以下であることが特に好ましい。
高分子化合物Aに含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
本発明の実施形態において、式(2)で表される繰り返し単位および(3)で表される繰り返し単位の合計と、式(4)で表される繰り返し単位とのモル比は、式(2)で表される繰り返し単位および(3)で表される繰り返し単位の合計の仕込み量(モル量)を100として、モル比で、好ましくは1/100〜1000/100、より好ましくは10/100〜1000/100、さらに好ましくは50/100〜200/100である。
式(2)で表される繰り返し単位および(3)で表される繰り返し単位の合計と、式(4)で表される繰り返し単位とのモル比をこの範囲に調節することにより、本発明の実施形態によって得られる高分子化合物Aを含む組成物を硬化した硬化物は、内部に架橋構造が十分に形成され、耐溶剤性が向上する。
前記高分子化合物Aは、高分子化合物Aに含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)または(3)で表される繰り返し単位と、式(4)で表される繰り返し単位との合計含有量が90モル%以上であることが好ましい。
前記高分子化合物Aは、式(1)で表される繰り返し単位、式(2)または(3)で表される繰り返し単位、および式(4)で表される繰り返し単位、のみからなる高分子化合物であることが好ましい。
式(4)で表される繰り返し単位は、式(6)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure 2019009152
(式(6)中、
12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
n2は、1〜5の整数を表す。)
前記式(6)中、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子であることが好ましい。また、n2は、1であることが好ましい。
高分子化合物Aは、式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物であることが好ましい。
式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aまたは高分子化合物Aを含む組成物は、低温で硬化させることができるため、これらの硬化物からなる層は、薄膜トランジスタだけでなく、有機LED、センサーなどの種々の電子デバイスに用いることができる。該硬化物からなる層は、有機薄膜トランジスタに用いることが好ましく、ゲート絶縁層として用いることがより好ましい。該硬化物からなる層は、絶縁性、封止性、密着性および耐溶剤性に優れるので、有機薄膜トランジスタのゲート絶縁層だけでなく、オーバーコート層、アンダーコート層などの保護層としても好ましい。
架橋性基を有する繰り返し単位および式(1)で表される繰り返し単位
ヒドロキシ基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
カルボキシ基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
アミノ基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
イソシアナト基またはイソチオシアナト基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
ブロック化イソシアナト基またはブロック化イソチオシアナト基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr4〜Rr6は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
ビニル基またはアリル基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
メルカプト基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
アクリル基またはメタクリル基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
エポキシ基またはオキセタニル基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位と、を有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
アルコキシシリル基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
r1〜Rr3、およびRr12〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
オキサゾリン基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
r1〜Rr3は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
カルボン酸無水物を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位と、を有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
r1〜Rr3は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
ブロック化イソシアナト基またはブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、ヒドロキシ基およびカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
高分子化合物Aは、前記式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、前記式(6)で表される繰り返し単位と、前記式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物であることが好ましい。
式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位と、式(1)で表される繰り返し単位とを有する高分子化合物Aとしては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
高分子化合物Aは、例えば、式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマー(重合性モノマー)と、架橋性基を有する繰り返し単位の原料となるモノマー(重合性モノマー)とを、共重合させる方法により製造することができる。
高分子化合物Aが、さらにその他の繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する場合、式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーと、架橋性基を有する繰り返し単位の原料となるモノマーと、その他の繰り返し単位の原料となるモノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種のモノマーとを、共重合させる方法により製造することができる。
重合反応の方法としては、特に制限はなく、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの公知の重合法を採用することができるが、特に、溶液重合法によることが好ましい。重合には通常光重合開始剤または熱重合開始剤が用いられ、光ラジカル重合開始剤または熱ラジカル重合開始剤が好適に用いられる。なお、重合開始剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよく、連鎖移動剤を併用してもよい。重合開始剤の量は、モノマーの種類やその割合等に応じて、適宜決定すればよい。典型的には、重合性モノマー100モル%に対して0.01〜10モル%程度である。
重合の温度は重合が進行する温度であれば特に限定されないが、40〜150℃であることが好ましく、より好ましくは50〜130℃であり、さらに好ましくは60〜100℃であり、特に好ましくは60〜90℃である。
重合濃度(重合濃度=[(全てのモノマーの総質量)/(全てのモノマーの総質量+溶媒の質量)]×100とする)は、使用するモノマー成分の種類や比率、目標とする高分子化合物の分子量によって異なるが、5〜80質量%が好ましく、10〜60質量%がより好ましい。
前記モノマーの重合において溶媒を用いる場合には、溶媒として通常の重合反応で使用される溶媒を用いるようにすればよい。
具体的には、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等のエステル溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、2−エトキシエタノール等のアルコール溶媒;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素溶媒;クロロホルム;ジメチルスルホキシド;等が挙げられる。これら溶媒は、1種のみを用いても2種以上を併用してもよい。
重合開始剤
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、4−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾフェノン、メチル(o−ベンゾイル)ベンゾエート、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインオクチルエーテル、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、ジアセチル等のカルボニル化合物;メチルアントラキノン、クロロアントラキノン、クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン等のアントラキノン誘導体およびチオキサントン誘導体;ジフェニルジスルフィド、ジチオカーバメート等の硫黄化合物が挙げられる。
共重合を開始させるエネルギーとして光エネルギーを用いる場合、重合性モノマーに照射する光の波長は、通常、360nm以上であり、好ましくは、360nm以上450nm以下である。
熱重合開始剤としては、ラジカル重合の開始剤が好ましく、例えば、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビスイソバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリックアシッド)、1、1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)2塩酸塩等のアゾ化合物;メチルエチルケトンパーオキシド、メチルイソブチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、アセチルアセトンパーオキシド等のケトンパーオキシド化合物;イソブチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキシド、o−メチルベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、p−クロロベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド化合物;2,4,4−トリメチルペンチル−2−ヒドロパーオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、tert−ブチルヒドロパーオキシド等のヒドロパーオキシド化合物;ジクミルパーオキシド、tert−ブチルクミルパーオキシド、ジ−tert−ブチルパーオキシド、トリス(tert−ブチルパーオキシ)トリアジン等のジアルキルパーオキシド化合物;1,1−ジ−tert−ブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール化合物;tert−ブチルパーオキシピバレート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、ジ−tert−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ−tert−ブチルパーオキシアゼレート、tert−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−tert−ブチルパーオキシトリメチルアジペート等のアルキルパーエステル化合物;ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシカーボネート化合物が挙げられる。
式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマー
式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーの例としては、スチレン、2,4−ジメチル−α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、2,6−ジメチルスチレン、3,4−ジメチルスチレン、3,5−ジメチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、2,4,5−トリメチルスチレン、ペンタメチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、2−ビニルビフェニル、3−ビニルビフェニル、4−ビニルビフェニル、α−メチルスチレン、2,4−ジメチル−α−メチルスチレン、2,3−ジメチル−α−メチルスチレン、3,5−ジメチル−α−メチルスチレン、p−イソプロピル−α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン等が挙げられる。
架橋性基を有する繰り返し単位の原料となるモノマー
本明細書において、架橋性基とは、ラジカル、酸、熱、水、酸素等の作用により、架橋構造を形成しうる基を意味する。例えば、高分子化合物Aが有する架橋性基同士が架橋反応することにより、および/または、高分子化合物Aが有する架橋性基と、高分子化合物A以外の化合物であって架橋性基と反応可能な官能基(反応性基ともいう)を有する化合物の反応性基とが架橋反応することにより、架橋構造が形成される。
架橋反応を行う架橋性基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、イソシアネナト基、イソチオシアナト基、ブロック化イソシアナト基、ブロック化イソチオシアナト基、ビニル基、エチニル基、プロパギル基、アジド基、アリル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アルコキシシリル基、オキサゾリン基、アクリル基、メタクリル基、およびカルボン酸無水物が挙げられる。これらの中でも、低温かつ短時間で熱硬化膜を形成するという点から、ヒドロキシ基、カルボキシ基、イソシアナト基、ブロック化イソシアナト基、ブロック化イソチオシアナト基、アルコキシシリル基、アクリル基、メタクリル基、およびエポキシ基が好ましく、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ブロック化イソシアナト基、およびブロック化イソチオシアナト基がより好ましい。
これらの架橋性基は、架橋性基を有するメタクリル系モノマー、アクリル系モノマー、ビニル系モノマー、スチレン系モノマー、マレイミド系モノマー等の不飽和二重結合を有するモノマーを用いてポリマー中に導入することができる。メタアクリル酸の熱架橋性基含有アルキルエステル、アクリル酸の熱架橋性基含有アルキルエステル、またはスチレン誘導体を用いてポリマー中に導入することが好ましい。
ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルアクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、カプロラクトン2−(アクリロイルオキシ)エチルエステル、カプロラクトン2−(メタクリロイルオキシ)エチルエステル、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリレート、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルメタクリレート、5−アクリロイルオキシ−6−ヒドロキシノルボルネン−2−カルボキシリック−6−ラクトン、5−メタクリロイルオキシ−6−ヒドロキシノルボルネン−2−カルボキシリック−6−ラクトン、ヒドロキシスチレン、N−(ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)マレイミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどが挙げられる。
カルボキシ基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、モノ−(2−(アクリロイルオキシ)エチル)フタレート、モノ−(2−(メタクリロイルオキシ)エチル)フタレート、N−(カルボキシフェニル)マレイミド、N−(カルボキシフェニル)アクリルアミド、N−(カルボキシフェニル)メタクリルアミド、4−ビニル安息香酸、3−ビニル安息香酸、2−ビニル安息香酸および以下の化合物などが挙げられる。
Figure 2019009152
アミノ基を有するモノマーとしては、アミノエチルアクリレート、アミノエチルメタクリレート、アミノプロピルアクリレート、アミノプロピルメタクリレートなどが挙げられる。
ビニル基またはアリル基を有するモノマーとしては、アリル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、トリメチロールプロパン−ジアリルエーテル、トリアリルアミン、メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
エポキシ基を有するモノマーとしては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o−アリルフェニルグリシジルエーテル、ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5−エポキシ−2−ペンテン、3,4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキセン、1,2−エポキシ−5,9−シクロドデカジエン、3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセン、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−4−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−4−メチル−3−ペンテノエート、3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4−メチル−3−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステルなどが挙げられる。
オキセタニル基を有するモノマーとしては、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−トリフロロメチルオキセタン、3−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−2−フェニルオキセタン、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、および、2−((メタ)アクリロイルオキシメチル)−4−トリフロロメチルオキセタンなどが挙げられる。
アルコキシシリル基を有するモノマーとしては、アクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、アクリル酸3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル、メタクリル酸3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル、アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
オキサゾリン基を有するモノマーとしては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、および、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンなどが挙げられる。
アクリル基またはメタクリル基を有するモノマーとしては、エチレンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン−トリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
イソシアナト基を有するモノマーとしては、例えば、2−イソシアネートエチルメタクリレート、2−イソシアネートエチルアクリレート、4−イソシアネートブチルメタクリレート、4−イソシアネートブチルアクリレートなどが挙げられる。
ブロック化イソシアナト基およびブロック化イソチオシアナト基は、例えば、ブロック化剤1分子中にイソシアナト基またはイソチオシアナト基と反応しうる活性水素を1個のみ有するブロック化剤と、イソシアナト基またはイソチオシアナト基を有する化合物とを反応させることにより生成させることができる。
ブロック化剤は、イソシアナト基およびイソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基と反応した後でも、170℃以下の温度での加熱または電磁波照射により、ブロック化イソシアナト基およびブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基から保護基を脱離させることができる化合物であることが好ましい。
ブロック化剤としては、例えば、アルコ−ル化合物、フェノ−ル化合物、活性メチレン化合物、メルカプタン化合物、酸アミド化合物、酸イミド化合物、イミダゾール化合物、尿素化合物、オキシム化合物、アミン化合物、イミン化合物、重亜硫酸塩、ピリジン化合物、ピラゾール化合物が挙げられる。これらのブロック化剤は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。好ましいブロック化剤としては、オキシム化合物、ピラゾール化合物が挙げられる。
以下に、適用しうるブロック化剤を具体的に示す。
アルコ−ル化合物の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、2−エチルヘキサノール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等が挙げられる。
フェノール化合物の例としては、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等が挙げられる。
活性メチレン化合物の例としては、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等が挙げられる。
メルカプタン化合物の例としては、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等が挙げられる。
酸アミド化合物の例としては、アセトアニリド、酢酸アミド、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等が挙げられる。
酸イミド化合物の例としては、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等が挙げられる。
イミダゾール化合物の例としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール等が挙げられる。
尿素化合物の例としては、尿素、チオ尿素、エチレン尿素等が挙げられる。
オキシム化合物の例としては、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等が挙げられる。
アミン化合物の例としては、ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール等が挙げられる。
イミン化合物の例としては、エチレンイミン、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
重亜硫酸塩の例としては、重亜硫酸ソーダ等が挙げられる。
ピリジン化合物の例としては、2−ヒドロキシピリジン、2−ヒドロキシキノリン等が挙げられる。
ピラゾール化合物の例としては、3,5−ジメチルピラゾール、3,5−ジエチルピラゾール等が挙げられる。
ブロック化イソシアナト基としては、例えば、O−(メチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O−(1−エチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O−(1−メチルエチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O−[1−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ基、(N−3,5−ジメチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N−3−エチル−5−メチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N−3,5−ジエチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N−3−プロピル−5−メチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N−3−エチル−5−プロピルピラゾリルカルボニル)アミノ基等が挙げられる。
ブロック化イソチオシアナト基としては、例えば、O−(メチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O−(1−エチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O−(1−メチルエチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O−[1−メチルプロピリデンアミノ]チオカルボキシアミノ基、(N−3,5−ジメチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N−3−エチル−5−メチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N−3,5−ジエチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N−3−プロピル−5−メチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N−3−エチル−5−プロピルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基等が挙げられる。
ブロックイ化ソシアナト基を有するモノマーとしては、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボキシアミノ]エチルメタクリレート(カレンズMOI−BP,昭和電工製);メタクリル酸2−(0−[1’−メチルプロビリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(カレンズMOI−BM,昭和電工製)、2−〔ビス(エトキシカルボニル)メチル]カルボニルアミノ〕−エチルメタクリレート、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−アクリレート、2−〔N−[1’、3’−ジメチルピラゾリル]カルボキシアミノ〕エチル−アクリレートなどが挙げられる。
ブロック化イソチオシアナト基を有するモノマーとしては、2−アクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2−(2’−メタクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソチオシアネート等が挙げられる。
その他の繰り返し単位の原料となるモノマー
高分子化合物Aは、架橋性基を有する繰り返し単位、上記式(1)で表される繰り返し単位で表される繰り返し単位以外の「その他の繰り返し単位」を含んでもよい。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステルおよびその誘導体、メタクリル酸エステルおよびその誘導体、アクリルアミドおよびその誘導体、メタクリルアミドおよびその誘導体、酢酸ビニルおよびその誘導体、メタクリロニトリルおよびその誘導体、アクリロニトリルおよびその誘導体、有機カルボン酸のビニルエステルおよびその誘導体、有機カルボン酸のアリルエステルおよびその誘導体、フマル酸のジアルキルエステルおよびその誘導体、マレイン酸のジアルキルエステルおよびその誘導体、イタコン酸のジアルキルエステルおよびその誘導体、有機カルボン酸のN−ビニルアミド誘導体、マレイミドおよびその誘導体、末端不飽和炭化水素およびその誘導体等、有機ゲルマニウム誘導体等が挙げられる。「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーとして記載する各誘導体は、ヒドロキシ基およびカルボキシ基を含まない。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるアクリル酸エステル類およびその誘導体としては、単官能のアクリレートや、多官能のアクリレートを使用することができる。アクリル酸エステル類およびその誘導体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−sec−ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、2−シアノエチルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート等を挙げることができる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるメタクリル酸エステル類およびその誘導体としては、単官能のメタクリレート、多官能のメタクリレートを使用することができる。メタクリル酸エステル類およびその誘導体としては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸−n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−sec−ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールペンタメタクリレート等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるアクリルアミドおよびその誘導体の例としては、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−tert-ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−アクリロイルモルフォリンが挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるメタクリルアミドおよびその誘導体の例としては、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−tert-ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタアクリルアミド、N−(ブトキシメチル)メタクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド、N−アクリロイルモルフォリン、
が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるアクリロニトリルおよびその誘導体の例としては、アクリロニトリル等が挙げられる。メタアクリロニトリルおよびその誘導体の例としては、メタクリロニトリル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機カルボン酸のビニルエステルおよびその誘導体の例としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、アジピン酸ジビニル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機カルボン酸のアリルエステルおよびその誘導体の例としては、酢酸アリル、安息香酸アリル、アジピン酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるフマル酸のジアルキルエステルおよびその誘導体の例としては、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジ−sec−ブチル、フマル酸ジイソブチル、フマル酸ジ−n−ブチル、フマル酸ジ−2−エチルヘキシル、フマル酸ジベンジル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるマレイン酸のジアルキルエステルおよびその誘導体の例としては、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジイソプロピル、マレイン酸ジ−sec−ブチル、マレイン酸ジイソブチル、マレイン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸ジ−2−エチルヘキシル、マレイン酸ジベンジル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるイタコン酸のジアルキルエステルおよびその誘導体の例としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジイソプロピル、イタコン酸ジ−sec−ブチル、イタコン酸ジイソブチル、イタコン酸ジ−n−ブチル、イタコン酸ジ−2−エチルヘキシル、イタコン酸ジベンジル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機カルボン酸のN−ビニルアミド誘導体の例としては、N−メチル−N−ビニルアセトアミド等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるマレイミドおよびその誘導体の例としては、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである末端不飽和炭化水素およびその誘導体の例としては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、ビニルシクロヘキサン、塩化ビニル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機ゲルマニウム誘導体の例としては、アリルトリメチルゲルマニウム、アリルトリエチルゲルマニウム、アリルトリブチルゲルマニウム、トリメチルビニルゲルマニウム、トリエチルビニルゲルマニウム等が挙げられる。
これらの「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーは、絶縁層に要求される特性に応じて適宜選択される。「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーとしては、メタクリル酸エステルおよびその誘導体、アクリル酸エステルおよびその誘導体、アクリロニトリルおよびその誘導体、メタアクリロニトリルおよびその誘導体、ならびに有機ゲルマニウム誘導体が好ましく、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、およびアリルトリメチルゲルマニウムがより好ましい。
<その他の層>
薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース電極、ドレイン電極以外に、保護層、および基板などを備えてもよい。
薄膜トランジスタを保護するため、薄膜トランジスタ上に保護層を形成することが好ましい。これにより、薄膜トランジスタが大気から遮断され、薄膜トランジスタの特性の低下を抑制することができる。また、薄膜トランジスタの上に駆動する表示デバイスを形成する場合、その形成工程における薄膜トランジスタへの影響も該保護層により低減することができる。
保護層を構成する化合物は、有機化合物であってもよく、無機化合物であってもよい。
保護層を構成する化合物としては、UV硬化樹脂、熱硬化樹脂、SiON(x>0)等が挙げられる。本発明に係る薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁層を形成する高分子化合物もしくはその硬化物、または高分子化合物含む組成物もしくはその硬化物を、保護層として使用することも可能である。
通常、薄膜トランジスタは、最下層に基板を備える。基板としては、プラスチックフィルム、ガラス板、シリコン板などが挙げられる。
本発明の薄膜トランジスタにおいて、ソース電極およびドレイン電極と、半導体層との間には、電子輸送性を有する低分子化合物、ホール輸送性を有する低分子化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、これらの金属と有機化合物との錯体、ヨウ素、臭素、塩素、塩化ヨウ素等のハロゲン、硫酸、無水硫酸、二酸化硫黄、硫酸塩等の酸化硫黄化合物、硝酸、二酸化窒素、硝酸塩等の酸化窒素化合物、過塩素酸、次亜塩素酸等のハロゲン化化合物、アルキルチオール化合物、芳香族チオール類およびフッ素化アルキル芳香族チオール類等の芳香族チオール化合物等からなる群より選ばれる1種以上を含む層が設けられていてもよい。
<有機薄膜トランジスタの構造>
本発明の有機薄膜トランジスタは、ボトムゲート型構造であってもトップゲート型構造であってもよい。
有機薄膜トランジスタは、基板、有機半導体層、およびゲート絶縁層がこの順で配置されるトップゲート型構造が好ましい。
ボトムゲート型構造を有する有機薄膜トランジスタとしては、ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ、ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタが挙げられる。
トップゲート型構造を有する有機薄膜トランジスタとしては、トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ、トップゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタが挙げられる。
(ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ)
図1は、本発明の一実施形態であるボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタ10は、基板1と、基板1の主表面に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように基板1に設けられたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に接合しており、かつ基板1の厚さ方向に見たときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5およびドレイン電極6と、ソース電極5およびドレイン電極6に接合し、かつゲート絶縁層3に隣接して接合しており、ゲート電極2の直上を覆うように設けられた有機半導体層4と、有機半導体層4を覆うように設けられた保護層7とを、備えている。
ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層3とゲート電極との間に、ゲート絶縁層3とは異なるゲート絶縁層をさらに設けてもよい。
(ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタ)
図2は、本発明の一実施形態であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタ10は、基板1と、基板1の主表面に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように基板1に設けられたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に隣接して接合しており、ゲート電極2の直上を覆うように設けられた有機半導体層4と、有機半導体層4に接合しており、かつ基板1の厚さ方向に見たときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5およびドレイン電極6と、有機半導体層4を覆うように設けられた保護層7とが、備えられている。
ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層3とゲート電極2との間に、ゲート絶縁層3とは異なるゲート絶縁層をさらに設けてもよい。
(トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ)
図3は、本発明の一実施形態であるトップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタ10には、基板1と、基板1に接合しており、かつ基板1の厚さ方向に見たときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5およびドレイン電極6と、ソース電極5、ドレイン電極6および基板に接合し、ゲート電極2の直下を覆うように設けられた有機半導体層4と、有機半導体層4に隣接するゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように設けられた保護層7とを、備えている。
トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層3とゲート電極との間に、ゲート絶縁層3とは異なるゲート絶縁層をさらに設けてもよい。
(トップゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタ)
図4は、本発明の一実施形態であるトップゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタ10には、基板1と、基板1の主表面に接合するように設けられた有機半導体層4と、有機半導体層4に接合しており、かつ基板1の厚さ方向に見たときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5およびドレイン電極6と、ソース電極5、ドレイン電極6、および有機半導体層4に接合し、ゲート電極2の直下を覆うように設けられたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように設けられた保護層7とを、備えている。
トップゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層3とゲート電極との間に、ゲート絶縁層3とは異なるゲート絶縁層をさらに設けてもよい。
<有機薄膜トランジスタの製造方法>
有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば特開平5−110069号公報記載の方法により製造することができる。
(ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の製造方法)
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極は、蒸着法、スパッタ法、印刷法、インクジェット法等の方法により形成することができる。
(有機半導体層の製造方法)
有機半導体層は、有機半導体化合物および有機溶媒を含むインクを、スピンコート法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、インクジェット法等により塗布し、該塗布層を乾燥することによって形成することができる。
当該有機溶媒としては、有機半導体化合物を溶解させるものであれば特に制限はないが、好ましくは、常圧での沸点が50℃〜200℃のものである。当該有機溶媒としては、クロロホルム、トルエン、アニソール、キシレン、メシチレン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン等が挙げられる。
(ゲート絶縁層の製造方法)
ゲート絶縁層は、上述の高分子化合物Aおよび有機溶媒を含むインクを用いて製造することができる。
ゲート絶縁層の製造方法としては、
上述の高分子化合物Aと有機溶媒とを混合しインクを得る工程と、
該インクを塗布し、塗布層を形成する工程と、
該塗布層を乾燥させる工程とを含む製造方法であってもよく、
上述の高分子化合物Aと、有機溶媒とを混合しインクを得る工程と、
該インクを塗布し、塗布層を形成する工程と、
該塗布層を硬化させる工程とを含む製造方法であってもよく、
上述の高分子化合物Aと有機溶媒とを混合しインクを得る工程と、
該インクを塗布し、塗布層を形成する工程と、
該塗布層を乾燥させる工程と、
該乾燥した塗布層を硬化させる工程とを含む製造方法であってもよい。
高分子化合物Aおよび有機溶媒を含むインクを塗布する対象材料は、目的の薄膜トランジスタの構造に応じて適宜選択することができる。
ボトムゲート型構造の薄膜トランジスタの場合は、インクを基板上に塗布し、トップゲート型構造の薄膜トランジスタの場合は、有機半導体層上に塗布することができる。
インクは、高分子化合物Aを架橋させる際に通常用いられる添加剤などを含んでいてもよい。
インクは、前記高分子化合物Aを2種以上含んでもよい。インクは、前記高分子化合物Aとは異なる高分子化合物を含んでもよい。
当該有機溶媒としては、当該ゲート絶縁層を構成する材料を溶解させるものであれば特に制限はないが、テトラヒドロフランやジエチルエーテルなどのエーテル溶媒、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素溶媒、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素溶媒、ペンテン等の不飽和炭化水素溶媒、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、アセトンなどのケトン溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートブチルアセテートなどのアセテート溶媒、2−エトキシエタノールなどのアルコール溶媒、クロロホルムなどのハロゲン化物溶媒およびこれらの混合溶媒が挙げられる。均一な塗布膜を形成しやすいという観点からは、常圧での沸点が100℃〜200℃である有機溶媒が好ましく、具体的には2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロペンタノン、2−エトキシエタノール等が挙げられる。積層時に他の層を溶解しにくいという観点からは、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、アセトンなどのケトン溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートブチルアセテートなどのアセテート溶媒、2−エトキシエタノールなどのアルコール溶媒が好ましい。
添加剤としては、架橋反応を促進するための触媒、レベリング剤、粘度調節剤、界面活性剤などが挙げられる。
高分子化合物Aは、インク全体に対し1質量%以上90質量%以下であることが好ましく、5質量%以上70質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上60質量%以下であることがさらに好ましい。10質量%以上40質量%以下であることが特に好ましい。
インクを後述の硬化した膜の作製に用いる場合、該インクの総質量を100質量%として、該インクに含まれる有機溶媒の含有量は、30質量%〜95質量%であることが好ましい。
インクに含まれるアミノ基を2つ以上含む化合物の総質量は、前記組成物の説明で記載した高分子化合物Aに対するアミノ基を2つ以上含む化合物の質量比と同様とすることができる。
塗布する方法としては、スピンコート法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、インクジェット法等が挙げられる。インクは、必要に応じてレベリング剤、界面活性剤、硬化触媒等を含んでいてもよい。
乾燥させる方法としては、ホットプレート、オーブン、赤外線ヒーターなどで加熱する方法が挙げられる。加熱条件としては、溶媒の種類、含有量などに応じて適宜選択すればよいが、好ましくは50℃〜220℃で1分間〜180分間の範囲である。
硬化させる方法としては、ホットプレート、オーブン、赤外線ヒーターなどで加熱する方法が挙げられる。加熱条件は、樹脂組成物中の樹脂成分の種類、含有量などに応じて適宜選択すればよいが、好ましくは100℃〜220℃で20分間〜180分間の範囲、より好ましくは160℃〜200℃で30分間〜120分間の範囲で選択される。
(保護層の製造方法)
保護層の製造方法としては、
上述の保護層を構成しうる化合物と有機溶媒とを混合しインクを得る工程と、
該インクを塗布し、塗布層を形成する工程と、
該塗布層を乾燥させる工程とを含む製造方法であってもよく、
上述の保護層を構成しうる化合物と、有機溶媒とを混合し塗布液を得る工程と、
該インクを塗布し、塗布層を形成する工程と、
該塗布層を硬化させる工程とを含む製造方法であってもよく、
上述の保護層を構成しうる化合物と有機溶媒とを混合し塗布液を得る工程と、
該インクを塗布し、塗布層を形成する工程と、
該塗布層を乾燥させる工程と、
該乾燥した塗布層を硬化させる工程とを含む製造方法であってもよい。
塗布する方法、乾燥させる方法および硬化させる方法は、ゲート絶縁層の製造方法において説明した方法と同様である。
当該有機溶媒としては、ゲート絶縁層の製造方法において説明した有機溶媒と同様である。
(ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの製造方法)
本発明の一実施態様であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば以下の工程(I)〜工程(V)を含む方法により製造することができる。
(I) 基板の主表面にゲート電極を形成する工程、
(II) ゲート電極を覆うように、ゲート電極が設けられた基板の表面にゲート絶縁層を形成する工程、
(III)ゲート絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程、
(IV) ソース電極およびドレイン電極にまたがり、ソース電極、ドレイン電極およびチャネル領域を含むゲート絶縁層を覆うように、有機半導体層を形成する工程、
(V) 有機半導体層を覆うよう保護層形成する工程。
(ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの製造方法)
本発明の一実施態様であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば以下の工程(I)〜工程(V)を含む方法により製造することができる。
(I) 基板の主表面にゲート電極を形成する工程、
(II) ゲート電極を覆うように、ゲート電極が設けられた基板の表面にゲート絶縁層を形成する工程、
(III)ゲート絶縁層上に、有機半導体層を形成する工程
(IV) 有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程。
(V) 有機半導体層を覆うよう保護層形成する工程。
(トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの製造方法)
本発明の一実施態様であるトップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば以下の工程(I)〜工程(V)を含む方法により製造することができる。
(I) 基板上に、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程、
(II) ソース電極およびドレイン電極にまたがるように、基板上に有機半導体層を形成する工程、
(III)有機半導体層上に、ゲート絶縁層を形成する工程、
(IV) ゲート絶縁層上に、ゲート電極を形成する工程、
(V) ゲート電極と有機半導体層を覆うよう保護層形成する工程。
(トップゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの製造方法)
本発明の一実施態様であるトップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば以下の工程(I)〜工程(V)を含む方法により製造することができる。
(I) 基板上に有機半導体層を形成する工程、
(II) 有機半導体層をまたぐように、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程、
(III)有機半導体層上に、ゲート絶縁層を形成する工程、
(IV) ゲート絶縁層上に、ゲート電極を形成する工程。
(V) ゲート電極とゲート絶縁層を覆うよう保護層形成する工程。
<有機薄膜トランジスタの用途>
本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタを用いて、有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材を製造することができる。また該有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材を用いて、ディスプレイ用部材を備えるディスプレイを製造することができる。
本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタは、OFETセンサに用いることもできる。
OFETセンサは、入力信号を電気信号に変換して出力する信号変換素子として有機薄膜トランジスタ(有機電界効果トランジスタ:OFET)を用いたセンサであり、電極、絶縁層および有機半導体層のいずれかの構造中に、感応性機能または選択性機能を付与したものである。OFETセンサとしては、例えば、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサが挙げられる。
例えばバイオセンサは、上記のとおりの構成を有する有機薄膜トランジスタを備える。
有機薄膜トランジスタは、チャネル領域および/またはゲート絶縁層に、標的物質と特異的に相互作用するプローブ(感応性領域)を有している。標的物質の濃度が変化すると、プローブの電気的特性が変化することにより、バイオセンサとして機能させることができる。
被検試料中の標的物質を検出する方法としては、例えば、核酸、タンパク質等の生体分子、または、人工的に合成した官能基を固相担体の表面に固定して、これらをプローブとして用いる方法が挙げられる。
この方法では、相補的な配列を有する核酸鎖の相互作用、抗原−抗体反応、酵素−基質反応、受容体−リガンドの相互作用等の物質同士または官能基同士の特異的な親和性を利用して、標的物質を固相担体のプローブで捕捉する。そのため、標的物質に対して特異的な親和性を有する物質または官能基が、プローブとして選択される。
プローブは、選択されたプローブの種類や固相担体の種類に応じた方法により、固相担体の表面に固定される。また、固相担体の表面でプローブを合成する(例えば、核酸伸長反応によりプローブを合成する。)こともできる。いずれの場合も、固相担体の表面に固定されたプローブと被検試料とを接触させ、適当な条件下で処理することにより、固相担体の表面でプローブ−標的物質複合体が形成される。有機薄膜トランジスタのチャネル領域および/またはゲート絶縁層自体が、プローブとして機能してもよい。
ガスセンサは、上記のとおりの構成を備える有機薄膜トランジスタを備える。この場合の有機薄膜トランジスタにおいては、チャネル領域および/またはゲート絶縁層が、ガス感応部として機能する。ガス感応部に被検知ガスが接触した際に、ガス感応部の電気的な特性(導電率、誘電率等)に変化が生じることにより、ガスセンサとして機能させることができる。
被検知ガスとしては、例えば、電子受容性ガス、電子供与性ガスが挙げられる。電子受容性ガスとしては、例えば、F、Cl等のハロゲンガス、窒素酸化物ガス、硫黄酸化物ガス、酢酸等の有機酸ガスが挙げられる。電子供与性ガスとしては、例えば、アンモニアガス、アニリン等のアミン類ガス、一酸化炭素ガス、水素ガスが挙げられる。
本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタは、圧力センサの製造に用いることもできる。圧力センサは、上記のとおりの構成を備える有機薄膜トランジスタを備える。この場合、有機薄膜トランジスタにおいては、チャネル領域および/またはゲート絶縁層が、感圧部として機能する。感圧部に応力が加わった場合に、感圧部の電気的な特性に変化が生じることにより、感圧センサとして機能させることができる。
チャネル領域が感圧部として機能する場合、チャネル領域に含有される有機半導体の結晶性をより高めるため、有機薄膜トランジスタはさらに配向層を有していてもよい。配向層としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤を用いてゲート絶縁層に接合するように設けられた単分子層が挙げられる。
また、本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタは、電導度変調型センサの製造に用いることもできる。電導度変調型センサは、入力信号を電気信号に変換して出力する信号変換素子として電導度計測素子を用いたものであり、高分子化合物Aを含む組成物を含有する膜、または、前記膜に、検出対象の入力に対する感応性機能または選択性機能を付与したものである。電導度変調型センサは、検出対象の入力を、高分子化合物Aを含む組成物の電導度の変化として検出する。電導度変調型センサとしては、例えば、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサが挙げられる。
また、本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサからの出力信号を増幅するための、有機薄膜トランジスタを含む増幅回路の製造に用いることもできる。
また、本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサが複数個集積されたセンサアレイの製造に用いることもできる。
また、本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサが複数個集積され、各センサからの出力信号を個別に増幅するための、有機薄膜トランジスタを含む増幅回路付きセンサアレイの製造に用いることもできる。
(高分子化合物A’)
本発明の実施形態は、それぞれ前記高分子化合物Aが含み得るくり返し単位である、式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物であって、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、式(1)で表される繰り返し単位の含有量が60モル%以上である高分子化合物とすることもできる(本明細書では、高分子化合物A’と記載することがある。)。
以下、式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位とを含み、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、式(1)で表される繰り返し単位の含有量が60モル%以上である高分子化合物(高分子化合物A’)について説明する。
高分子化合物A’についての説明は、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位とを必須成分とし、高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、式(1)で表される繰り返し単位の含有量を60モル%以上とする以外は、前記高分子化合物Aについての説明と同様である。
式(2)で表される繰り返し単位、式(3)で表される繰り返し単位および式(6)で表される繰り返し単位の好ましい態様についても、上記同様である。
高分子化合物A’の製造方法は、前記架橋性基を有する繰り返し単位の原料となるモノマーから、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位、ならびに式(6)で表される繰り返し単位)の原料となるモノマーを選択し、得られる高分子化合物A’について、繰り返し単位が式(1)で表される繰り返し単位の含有量を60モル%以上となるように原料モノマーの使用量を調整する以外は、高分子化合物Aの製造方法と同様にすることができる。
例えば、式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマー(重合性モノマー)と、架橋性基を有する繰り返し単位(式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位、ならびに式(6)で表される繰り返し単位)の原料となるモノマー(重合性モノマー)とを、重合させる方法により製造することができる。
式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマー
高分子化合物A’に含まれる式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーは、上記同様である。
高分子化合物A’に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、高分子化合物A’中の前記式(1)で表される繰り返し単位の含有量は、薄膜トランジスタの移動度が向上できる観点から、好ましくは60モル%以上99モル%以下であり、より好ましくは71モル%以上99モル%以下であり、さらに好ましくは75モル%以上98モル%以下であり、特に好ましくは80モル%以上95モル%以下であり、最も好ましくは85モル%以上95モル%以下である。
高分子化合物A’に含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物A’の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
架橋性基を有する繰り返し単位の原料となるモノマー
高分子化合物A’に含まれる架橋性基を有する繰り返し単位((式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位、ならびに式(6)で表される繰り返し単位))の原料となるモノマーは、例えば式(2)で表される繰り返し単位、式(3)で表される繰り返し単位または式(6)で表される繰り返し単位の側鎖の構造を架橋性基として有するモノマーとすることができる。
式(2)で表される繰り返し単位または式(3)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーとしては、
例えば、2−イソシアネートエチルメタクリレート、2−イソシアネートエチルアクリレート、4−イソシアネートブチルメタクリレート、4−イソシアネートブチルアクリレートなどをオキシム化合物またはピラゾール化合物でブロックしたものが挙げられる。
オキシム化合物の例としては、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等が挙げられる。
ピラゾール化合物の例としては、3,5−ジメチルピラゾール、3,5−ジエチルピラゾール等が挙げられる。
具体的には、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボキシアミノ]エチルメタクリレート(カレンズMOI−BP,昭和電工製);メタクリル酸2−(0−[1’−メチルプロビリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(カレンズMOI−BM,昭和電工製)、2−アクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2−(2’−メタクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソチオシアネート等が挙げられる。
式(6)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーとしては、4−ビニル安息香酸、3−ビニル安息香酸、2−ビニル安息香酸および以下の化合物等が挙げられる。
Figure 2019009152
高分子化合物A’に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、高分子化合物A’に含まれる式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位の含有量は、薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、0.1モル%以上29モル%以下であることが好ましく、1モル%以上20モル%以下であることがより好ましく、1モル%以上15モル%以下であることがさらに好ましく、1モル%以上8モル%以下であることが特に好ましい。
高分子化合物A’に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、高分子化合物A’に含まれ式(6)で表される繰り返し単位の含有量は、
膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、0.1モル%以上29モル%以下であることが好ましく、1モル%以上20モル%以下であることがより好ましく、1モル%以上15モル%以下であることがさらに好ましく、1モル%以上8モル%以下であることが特に好ましい。
高分子化合物A’に含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物A’の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
高分子化合物A’としては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
Figure 2019009152
r1〜Rr14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
本発明の実施形態は、高分子化合物A’を含む組成物であってもよい。
前記高分子化合物A’を含む組成物は、その他の成分として、アミノ基を2つ以上有する化合物、ヒドロキシ基を2つ以上有する化合物、有機溶媒および前記高分子化合物A’以外の高分子化合物を含んでいてもよい。
前記高分子化合物A’を含む組成物は、高分子化合物A’の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物A’に対して4.5質量%以下である組成物であることが好ましい。
高分子化合物A’の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物A’に対して4.5質量%以下である組成物の好ましい実施態様は、高分子化合物Aを高分子化合物A’に置き換える以外は、既に説明した高分子化合物Aの総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物Aに対して4.5質量%以下である組成物の好ましい態様と同様である。
本発明の実施形態は、高分子化合物A’もしくはその硬化物、または高分子化合物A’を含む組成物またはその硬化物であってもよく、これらの硬化物からなる層であってもよい。
高分子化合物A’もしくはその硬化物、または高分子化合物A’を含む組成物もしくはその硬化物と、これらの硬化物からなる層とは、高分子化合物Aを高分子化合物A’に置き換える以外は、既に説明した高分子化合物Aもしくはその硬化物、または高分子化合物Aを含む組成物もしくはその硬化物と、これらの硬化物からなる層と同様とすることが好ましい。
本発明の実施形態は、高分子化合物A’および有機溶媒を含むインクであってもよい。
前記高分子化合物A’および有機溶媒を含むインクは、高分子化合物Aを高分子化合物A’に置き換える以外は、高分子化合物Aおよび有機溶媒を含むインクと同様とすることが好ましい。
前記高分子化合物A’もしくはその硬化物、または高分子化合物A’含む組成物もしくはその硬化物からなる層は、高分子化合物Aおよび有機溶媒を含むインクに替えて高分子化合物A’および有機溶媒を含むインクを用いる以外は、ゲート絶縁層の製造方法と同様の方法で製造することができる。
高分子化合物A’もしくはその硬化物、または高分子化合物A’を含む組成物もしくはその硬化物からなる層は、前記高分子化合物Aを高分子化合物A’に置き換える以外は、既に説明した高分子化合物Aもしくはその硬化物、または高分子化合物Aを含む組成物もしくはその硬化物と同様に、薄膜トランジスタのゲート絶縁層とすることができる。
前記ゲート絶縁層を備える薄膜トランジスタは高いキャリア移動度を有する。
高分子化合物A’は、低温で硬化させることができるため、高分子化合物A’もしくはその硬化物、または高分子化合物A’を含む組成物またはその硬化物からなる層は、薄膜トランジスタだけでなく、有機LED、センサーなどの種々の電子デバイスに用いることができる。前記硬化物からなる層は、有機薄膜トランジスタに用いることが好ましく、ゲート絶縁層として用いることがより好ましい。前記硬化物からなる層は、絶縁性、封止性、密着性および耐溶剤性に優れるので、有機薄膜トランジスタのゲート絶縁層だけでなく、オーバーコート層、アンダーコート層などの保護層としても好ましい。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。本発明は以下に説明する実施例に限定されない。
(分子量分析)
後述する高分子化合物Cの数平均分子量および重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィ(GPC、Waters社製、商品名:Alliance GPC 2000)を用いて求めた。測定される高分子化合物Cは、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、GPCに注入した。GPCの移動相にはオルトジクロロベンゼンを用いた。カラムは、「TSKgel GMHHR−H(S)HT(2本連結、東ソー社製)」を用いた。検出器にはUV検出器を用いた。
高分子化合物1〜23の数平均分子量および重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィ(GPC、東ソー社製)を用いて求めた。GPCの移動相にはTHFを用いた。カラムは、「PLgel 10μm MIXED−B(1本、アジレント・テクノロジー社製)」を用いた。検出器にはUV検出器を用いた。
合成例1(高分子化合物Cの合成)
下記のスキームに沿って、高分子化合物Cを合成した。
反応容器内の気体を窒素ガスで置換した後に、下記式B−1で表される化合物B−1(286.8mg、0.200ミリモル)、下記式B−2で表される化合物B−2(77.6mg、0.200ミリモル)、テトラヒドロフランを19mL、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを7.3mg、トリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレートを9.3mg加えて、撹拌した。得られた反応溶液に、3モル/Lのリン酸カリウム水溶液を1.0mL滴下し、3時間還流させた。得られた反応溶液に、フェニルボロン酸を24.4mg加えて、1時間還流させた。得られた反応溶液に、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物を0.1g加えて、3時間還流させた。得られた反応溶液を水に注ぎ、トルエンを加え、トルエン層を抽出した。得られたトルエン溶液を、酢酸水溶液および水で洗浄した後、シリカゲルカラムを用いて精製した。得られたトルエン溶液をアセトンに滴下したところ、析出物が得られた。得られた析出物を、アセトンを溶媒として用いてソックスレー洗浄し、下記式で表される繰り返し単位を含む高分子化合物Cを得た。高分子化合物Cの得量は244mgであり、ポリスチレン換算の数平均分子量は3.1×10であり、重量平均分子量は6.5×10であった。
Figure 2019009152
合成例2−1
スチレン(純正化学社製)4.15g(43.35mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)0.63g(3.83mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー株式会社製)0.77g(3.83mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.068g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)9.11gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−1)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−1)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.2×10であり、重量平均分子量は4.7×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で85モル%: 7.5モル%:7.5モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−1)
合成例2−2
スチレン(純正化学社製)149.8g(1438mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)43.6g(179.8mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー株式会社製)26.6g(179.8mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)1.48g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)218.5gを、500mLのセパラブルフラスコに入れ、窒素ガスで置換した後、70℃のオイルバス中で22時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−2)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−2)のポリスチレン換算の数平均分子量は4.2×10であり、重量平均分子量は9.9×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で80モル%: 10モル%:10モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−2)
合成例2−3
4−メチルスチレン(東京化成工業株式会社製)4.621g(39.1mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)0.836g(3.45mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー株式会社製)0.511g(3.45mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.060g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)9.04gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−3)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−3)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.6×10であり、重量平均分子量は5.3×10であった。
ポリマー中の4−メチルスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で85モル%: 7.5モル%:7.5モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−3)
合成例2−4
4−tert−ブチルスチレン(東京化成工業株式会社製)4.904g(30.6mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)0.654g(2.70mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー株式会社製)0.400g(2.70mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.047g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)9.01gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−4)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−4)のポリスチレン換算の数平均分子量は4.0×10であり、重量平均分子量は1.5×10であった。
ポリマー中の4−tert−ブチルスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で85モル%: 7.5モル%:7.5モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−4)
合成例2−5
p−ビニルビフェニル(シグマアルドリッチ社製)3.83g(21.25mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)0.454g(1.875mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー株式会社製)0.278g(1.875mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.033g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)10.72gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−5)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。
得られた高分子化合物(2−5)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.8×10であり、重量平均分子量は8.9×10であった。
ポリマー中のp−ビニルビフェニル単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で85モル%: 7.5モル%:7.5モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−5)
合成例2−6
スチレン(純正化学社製)5.046g(48.45mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)1.036g(4.275mmol)、メタクリル酸(和光純薬工業株式会社製)0.368g(4.275mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.075g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)9.79gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−6)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−6)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.1×10であり、重量平均分子量は6.7×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:メタクリル酸単位は仕込み比率で85モル%: 7.5モル%:7.5モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−6)
合成例2−7
スチレン(純正化学社製)4.515g(43.35mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)0.927g(3.825mmol)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.498g(3.825mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.067g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)9.01gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−7)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。
得られた高分子化合物(2−7)のポリスチレン換算の数平均分子量は1.9×10であり、重量平均分子量は4.2×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:2−ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で85モル%: 7.5モル%:7.5モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−7)
合成例2−8
スチレン(純正化学社製)4.166g(40.0mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)1.211g(5.00mmol)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.651g(5.00mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.066g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)9.14gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−8)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−8)のポリスチレン換算の数平均分子量は1.8×10であり、重量平均分子量は3.8×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:2−ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で80モル%: 10モル%:10モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−8)
合成例2−9
スチレン(純正化学社製)351.0g(3.37mol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)90.0g(0.371mol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)2.25g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)295.5gを、2Lセパラブルフラスコに入れ、窒素ガス置換した後、60℃のオイルバス中で14時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−9)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−9)のポリスチレン換算の数平均分子量は6.4×10であり、重量平均分子量は1.3×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位は仕込み比率で90モル%: 10モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−9)
合成例2−10
スチレン(純正化学社製)5.49g(52.7mmol)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.21g(9.30mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.081g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)10.2gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−10)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−10)のポリスチレン換算の数平均分子量は1.9×10であり、重量平均分子量は3.8×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で85モル%: 15モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−10)
合成例2−11
スチレン(純正化学社製)5.40g(51.9mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー株式会社製)1.36g(9.15mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.080g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)10.3gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−11)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−11)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.7×10であり、重量平均分子量は5.3×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で85モル%: 15モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−11)
合成例2−12
スチレン(純正化学社製)5.84g(56.1mmol)、メタクリル酸(和光純薬工業株式会社製)0.85g(9.90mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.087g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)10.17gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−12)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−12)のポリスチレン換算の数平均分子量は1.6×10であり、重量平均分子量は3.4×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:メタクリル酸単位は仕込み比率で85モル%: 15モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−12)
合成例2−13
スチレン(純正化学社製)4.75g(45.6mmol)、ジビニルベンゼン(シグマアルドリッチ社製)0.31g(2.40mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.063g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)12.0gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で2時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−13)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−13)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.3×10であり、重量平均分子量は6.9×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:ジビニルベンゼン単位は仕込み比率で85モル%: 15モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−13)
合成例2−14
スチレン(純正化学社製)6.20g(59.5mmol)、メタクリル酸アリル(東京化成工業株式会社製)1.33g(10.5mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.092g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)11.4gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−14)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−14)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.2×10であり、重量平均分子量は8.8×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:メタクリル酸アリル単位は仕込み比率で85モル%: 15モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−14)
合成例2−15
スチレン(純正化学社製)3.72g、メタクリル酸ビニル(東京化成工業株式会社製)0.706g、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.055g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)10.5gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−15)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−15)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.0×10であり、重量平均分子量は5.4×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:メタクリル酸ビニル単位は仕込み比率で85モル%: 15モル%であった。

Figure 2019009152
高分子化合物(2−15)
合成例2−16
スチレン(純正化学社製)3.19g(30.6mmol)、メタクリル酸3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル(東京化成工業株式会社製)1.406g(5.40mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.047g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)10.8gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−16)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−16)のポリスチレン換算の数平均分子量は1.9×10であり、重量平均分子量は3.9×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:メタクリル酸3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル単位は仕込み比率で85モル%:15モル%であった。

Figure 2019009152
高分子化合物(2−16)
合成例2−17
スチレン(純正化学社製)6.93g(66.5mmol)、メタクリル酸グリシジル(東京化成工業株式会社製)0.498g(3.50mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.092g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)11.3gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−17)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−17)のポリスチレン換算の数平均分子量は1.8×10であり、重量平均分子量は3.7×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:メタクリル酸グリシジル単位は仕込み比率で95モル%: 5モル%であった。

Figure 2019009152
高分子化合物(2−17)
合成例2−18
スチレン(純正化学社製)1.875g(18.0mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)2.907g(12.0mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.039g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)11.3gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−18)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−18)のポリスチレン換算の数平均分子量は1.7×10であり、重量平均分子量は3.1×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位は仕込み比率で60モル%: 40モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−18)
合成例2−19
スチレン(純正化学社製)1.875g(18.0mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)1.454g(6.0mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー株式会社製)0.889g(6.0mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.039g、2−エトキシエタノール(東京化成工業株式会社製)9.93gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−19)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−19)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.7×10であり、重量平均分子量は5.6×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で60モル%: 20モル%:20モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−19)
合成例2−20
スチレン(純正化学社製)2.19g(21.0mmol)、メタクリル酸アリル(東京化成工業株式会社製)1.77g(14.0mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.046g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)9.33gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で10時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−20)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−20)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.4×10であり、重量平均分子量は1.2×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:メタクリル酸アリル単位は仕込み比率で60モル%: 40モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−20)
合成例2−21
スチレン(純正化学社製)5.249g(50.40mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)0.678g(2.80mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー社製)0.415g(2.80mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.074g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業社製)9.62gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−21)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−21)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.3×10であり、重量平均分子量は4.8×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で90モル%:5モル%:5モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−21)
合成例2−22
スチレン(純正化学社製)3.906g(37.50mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)1.817g(7.500mmol)、4−ビニル安息香酸(東ソー社製)0.741g(5.00mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.066g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業社製)15.23gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−22)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−22)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.2×10であり、重量平均分子量は4.6×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:4−ビニル安息香酸単位は仕込み比率で75モル%:15モル%:10モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−22)
合成例2−23
スチレン(純正化学社製)3.906g(3.750mmol)、2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI−BM」)1.817g(7.500mmol)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業社製)0.651g(5.000mmol)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.066g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業社製)11.96gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で20時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2−23)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2−23)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.0×10であり、重量平均分子量は4.4×10であった。
ポリマー中のスチレン単位:2−〔O−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル−メタクリレート単位:2−ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で75モル%:15モル%:10モル%であった。
Figure 2019009152
高分子化合物(2−23)
実施例1(有機薄膜トランジスタ(1)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液を用いて、トップゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ素子(2−1)を製造した。以下に具体的に説明する。
まず、ガラス基板に対し、オゾンUVを照射した後、アルカリ洗浄液により洗浄し、純水によりリンスした。
次に、ガラス基板上に、スパッタリング法により、基板側からクロム、金の順で積層し、フォトリソグラフィによりパターニングすることで、ソース電極、およびドレイン電極を形成した。このときのソース電極、およびドレイン電極のチャネル長は20μm、チャンネル幅は2mmとした。その後、2、3、5、6−テトラフルオロ−4−トリフルオロメチルベンゼンチオールのイソプロピルアルコール希釈液に、ガラス基板を2分間浸漬することにより、ガラス基板上に形成した電極(特に金)の表面を修飾した。
続いて合成例1で得られた0.5質量%の高分子化合物Cのトルエン溶液をソース電極およびドレイン電極側にスピンコートし、ホットプレートを用いて150℃で7分間加熱処理することで、有機半導体層を形成した。
この有機薄半導体層の上に、実施例1で得られた溶液を合成時に使用した溶媒であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)にて必要に応じて希釈した後、スピンコート法により塗布し、形成された塗布層を150℃で30分間加熱処理することで、高分子化合物(2−1)を含む塗布層が硬化した硬化膜であるゲート絶縁層を形成した。形成されたゲート絶縁層の厚さは、820nmであった。
さらに、このゲート絶縁層上に、蒸着法によりアルミニウムを成膜して、ゲート電極を形成することで有機薄膜トランジスタ(1)を得た。
得られた有機薄膜トランジスタ(1)の特性を評価した。
具体的には、有機薄膜トランジスタ(1)のゲート電極に電圧を印加して、ソース・ドレイン間電圧Vsdを−30Vの条件で、ゲート電圧Vgを20V〜−40Vに変化させ、キャリア移動度を半導体パラメータアナライザー(4200−PA;Keithley製)を用いて測定し、評価した。
有機薄膜トランジスタ(1)のキャリア移動度は、1.28cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例2(有機薄膜トランジスタ(2)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−2で得た高分子化合物(2−2)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(2)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、1.07cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例3(有機薄膜トランジスタ(3)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−3で得た高分子化合物(2−3)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(3)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.89cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例4(有機薄膜トランジスタ(4)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−4で得た高分子化合物(2−4)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(4)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、1.10cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例5(有機薄膜トランジスタ(5)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−5で得た高分子化合物(2−5)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(5)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.69cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例6(有機薄膜トランジスタ(6)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−6で得た高分子化合物(2−6)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(6)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.80cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例7(有機薄膜トランジスタ(7)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−7で得た高分子化合物(2−7)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(7)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、1.00cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例8(有機薄膜トランジスタ(8)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−8で得た高分子化合物(2−8)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(8)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.83cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例1(有機薄膜トランジスタ(9)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−9で得た高分子化合物(2−9)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(9)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、1.32cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例2(有機薄膜トランジスタ(10)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−10で得た高分子化合物(2−10)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(10)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.93cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例3(有機薄膜トランジスタ(11)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−11で得た高分子化合物(2−11)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(11)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.69cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例4(有機薄膜トランジスタ(12)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−12で得た高分子化合物(2−12)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(12)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.74cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例5(有機薄膜トランジスタ(13)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−13で得た高分子化合物(2−13)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(13)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.90cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例6(有機薄膜トランジスタ(14)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−14で得た高分子化合物(2−14)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(14)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.74cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例7(有機薄膜トランジスタ(15)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−15で得た高分子化合物(2−15)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(15)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.61cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例8(有機薄膜トランジスタ(16)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−16で得た高分子化合物(2−16)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(16)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.72cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例9(有機薄膜トランジスタ(17)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−17で得た高分子化合物(2−17)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(17)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、1.06cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例10(有機薄膜トランジスタ(18)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−18で得た高分子化合物(2−18)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(18)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.16cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例11(有機薄膜トランジスタ(19)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−19で得た高分子化合物(2−19)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(19)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.31cm/Vsであった。結果を表1に表す。
比較例12(有機薄膜トランジスタ(20)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−20で得た高分子化合物(2−20)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(20)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.47cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例9(有機薄膜トランジスタ(21)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−21で得た高分子化合物(2−21)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(21)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、1.00cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例10(有機薄膜トランジスタ(22)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−22で得た高分子化合物(2−22)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(22)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.55cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例11(有機薄膜トランジスタ(23)の作製および評価)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)を含む溶液に代えて、合成例2−23で得た高分子化合物(2−23)を含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜トランジスタ(23)を作製し、キャリア移動度を測定した。キャリア移動度は、0.60cm/Vsであった。結果を表1に表す。
実施例12(高分子化合物(2−1)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−1で得た高分子化合物(2−1)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数600rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10241nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10250nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は100.1%であった。結果を表1に表す。
実施例13(高分子化合物(2−2)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−2で得た高分子化合物(2−2)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数700rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10249nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10240nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は99.9%であった。結果を表1に表す。
実施例14(高分子化合物(2−3)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−3で得た高分子化合物(2−3)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数600rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10395nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10419nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は100.2%であった。結果を表1に表す。
実施例15(高分子化合物(2−4)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−4で得た高分子化合物(2−4)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数1600rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9600nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/40秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9612nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は100.1%であった。結果を表1に表す。
実施例16(高分子化合物(2−5)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−5で得た高分子化合物(2−5)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数1000rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10706nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10603nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は99.0%であった。結果を表1に表す。
実施例17(高分子化合物(2−6)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−6で得た高分子化合物(2−6)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数500rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9466nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9403nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は99.3%であった。結果を表1に表す。
実施例18(高分子化合物(2−7)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−7で得た高分子化合物(2−7)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数500rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10366nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10318nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は99.5%であった。結果を表1に表す。
実施例19(高分子化合物(2−8)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−8で得た高分子化合物(2−8)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数550rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10449nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10406nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は99.6%であった。結果を表1に表す。
比較例13(高分子化合物(2−9)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−9で得た高分子化合物(2−9)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、10重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数2000rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は12380nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9297nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は75.1%であった。結果を表1に表す。
比較例14(高分子化合物(2−10)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−10で得た高分子化合物(2−10)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数2000rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10293nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は1360nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は13.2%であった。結果を表1に表す。
比較例15(高分子化合物(2−11)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−11で得た高分子化合物(2−11)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数700rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10225nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は6311nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は61.7%であった。結果を表1に表す。
比較例16(高分子化合物(2−12)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−12で得た高分子化合物(2−12)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数1000rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は13147nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は3141nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は23.9%であった。結果を表1に表す。
比較例17(高分子化合物(2−13)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−13で得た高分子化合物(2−13)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、30重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数500rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9959nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は7611nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は76.4%であった。結果を表1に表す。
比較例18(高分子化合物(2−14)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−14で得た高分子化合物(2−14)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数650rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10480nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は7692nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は73.4%であった。結果を表1に表す。
比較例19(高分子化合物(2−15)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−15で得た高分子化合物(2−15)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、30重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数1250rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10315nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は831nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は8.1%であった。結果を表1に表す。
比較例20(高分子化合物(2−16)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−16で得た高分子化合物(2−16)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数500rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は8356nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は763nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は9.1%であった。結果を表1に表す。
比較例21(高分子化合物(2−17)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−17で得た高分子化合物(2−17)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数500rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9852nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は1086nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は11.0%であった。結果を表1に表す。
比較例22(高分子化合物(2−18)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−18で得た高分子化合物(2−18)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数550rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10000nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10019nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は100.2%であった。結果を表1に表す。
比較例23(高分子化合物(2−19)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−19で得た高分子化合物(2−19)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数1250rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9878nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は8833nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は89.4%であった。結果を表1に表す。
比較例24(高分子化合物(2−20)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−20で得た高分子化合物(2−20)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、30重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数1800rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は11007nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は1258nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は11.4%であった。結果を表1に表す。
実施例20(高分子化合物(2−21)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−21で得た高分子化合物(2−21)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、15重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数600rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9862nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9832nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は99.7%であった。結果を表1に表す。
実施例21(高分子化合物(2−22)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−22で得た高分子化合物(2−22)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、30重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数2500rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9853nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9854nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は100.0%であった。結果を表1に表す。
実施例22(高分子化合物(2−23)を含む膜を用いた残膜率の測定)
合成例2−23で得た高分子化合物(2−23)とプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合し、20重量%の溶液を得た。この溶液(0.5mL)を、ガラス基板(大きさ40×44mm、厚さ0.7mm)上にスピンコート(回転数1700rpm/40秒)したのち、150℃のホットプレートで30分間ベークして、膜Aを得た。段差計を用いて、得られた膜Aの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は10731nmであった。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(1.0mL)を膜Aに滴下し、スピンコート(回転数2000rpm/20秒)し、膜Bを得た。段差計を用いて、得られた膜Bの膜厚を測定したところ、膜厚の3点平均は9953nmであった。膜Aおよび膜Bそれぞれの膜厚の比から、残膜率は92.7%であった。結果を表1に表す。
Figure 2019009152
有機薄膜トランジスタのキャリア移動度が0.5cm/Vs以上であるものをキャリア移動度が良好であると評価し、残膜率が90%以上であるものを耐溶剤性が高いと評価する。
1…基板、
2…ゲート電極、
3…ゲート絶縁層、
4…有機半導体層、
5…ソース電極、
6…ドレイン電極、
7…保護層
10…有機薄膜トランジスタ。

Claims (9)

  1. 式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(4)で表される繰り返し単位と、下記式(1)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物もしくはその硬化物、または高分子化合物含む組成物もしくはその硬化物からなるゲート絶縁膜であって、
    前記高分子化合物は、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計と、式(4)で表される繰り返し単位とのモル比が、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計の仕込み量(モル量)を100として、モル比で、50/100〜200/100であり、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が75モル%以上である高分子化合物であり、
    前記組成物は、前記高分子化合物の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物に対して4.5質量%以下である、ゲート絶縁膜。
    Figure 2019009152
    (1)
    (式(1)中、
    、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、複数のRが一緒になってそれらが結合している炭素原子とともに環を形成していてもよい。
    n1は、0〜5の整数を表す。)
    Figure 2019009152
    Figure 2019009152
    (式(2)および(3)中、
    、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、酸素原子または硫黄原子を表す。
    〜R11は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
    は、炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
    Xは、酸素原子、または−NR−で表される基を表す。
    は、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
    lは、1〜6の整数を表す。
    が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
    Figure 2019009152
    (式(4)中、
    12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、炭素原子数1〜20の2価の有機基、−O−で表される基、−CO−で表される基、−COO−で表される基、−NHCO−で表される基または−NHCOO−で表される基を表す。これらの基のそれぞれ2つの結合手は、どちらがR12が結合する炭素原子側に位置していてもよい。
    は、単結合または炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
    mは、0〜6の整数を表す。
    は、ヒドロキシ基またはカルボキシ基を表す。
    が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
  2. 前記高分子化合物が、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)または(3)で表される繰り返し単位と、式(4)で表される繰り返し単位との合計含有量が90モル%以上である高分子化合物である、請求項1に記載のゲート絶縁膜。
  3. 式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位と、下記式(1)で表される繰り返し単位とを含む高分子化合物もしくはその硬化物、または高分子化合物含む組成物もしくはその硬化物からなるゲート絶縁膜であって、
    前記高分子化合物は、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計と、式(6)で表される繰り返し単位とのモル比が、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の合計の仕込み量(モル量)を100として、モル比で、50/100〜200/100であり、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が75モル%以上である高分子化合物であり、
    前記組成物は、前記高分子化合物の総質量が組成物全体に対して80質量%以上であり、アミノ基を2つ以上含む化合物の総質量が、前記高分子化合物に対して4.5質量%以下である、ゲート絶縁膜。
    Figure 2019009152
    (1)
    (式(1)中、
    、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、複数のRが一緒になってそれらが結合している炭素原子とともに環を形成していてもよい。
    n1は、0〜5の整数を表す。)
    Figure 2019009152
    Figure 2019009152

    (式(2)および(3)中、
    、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、酸素原子または硫黄原子を表す。
    〜R11は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
    は、炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
    Xは、酸素原子または−NR−で表される基を表す。
    は、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
    lは、1〜6の整数を表す。
    が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
    Figure 2019009152
    (式(6)中、
    12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    n2は、1〜5の整数を表す。)
  4. ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層およびゲート絶縁層を有する薄膜トランジスタであって、
    ゲート絶縁層が、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゲート絶縁膜からなる有機薄膜トランジスタ。
  5. 前記半導体層が、有機半導体層である、請求項4に記載の薄膜トランジスタ。
  6. 前記有機半導体層が、下記式(5)で表される構造を含む化合物を含有する、請求項5に記載の薄膜トランジスタ。
    Figure 2019009152
    (式(5)中、
    S1、RS2、RS3およびRS4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のジアルキルアミノ基、アルキル基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、アルキル基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基、アルコキシ基を置換基として有する炭素原子数2〜20の1価の複素環基、炭素原子数2〜22のアルキニル基または炭素原子数2〜22のアルケニル基を表す。
    環Aは、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、またはチエノチオフェン環を表し、2つの環Aは同一であっても異なっていてもよい。
    環Bは、芳香環、芳香族複素環、または芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる2〜4個の環が縮合した縮合環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。)
  7. トップゲート型構造を有する、請求項4〜6のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
  8. 式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位と、式(6)で表される繰り返し単位とを含み、前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、下記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が75モル%以上である高分子化合物。
    Figure 2019009152
    (1)
    (式(1)中、
    、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、複数のRが一緒になってそれらが結合している炭素原子とともに環を形成していてもよい。
    n1は、0〜5の整数を表す。)
    Figure 2019009152
    Figure 2019009152

    (式(2)および(3)中、
    、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、酸素原子または硫黄原子を表す。
    〜R11は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
    は、炭素原子数1〜20の2価の有機基を表す。
    Xは、酸素原子または−NR−で表される基を表す。
    は、水素原子または炭素原子数1〜20の1価の有機基を表す。
    lは、1〜6の整数を表す。
    が複数個ある場合、それらは互いに異なっていてもよい。)
    Figure 2019009152
    (式(6)中、
    12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    n2は、1〜5の整数を表す。)
  9. 請求項8に記載の高分子化合物及び有機溶媒を含むインク。
JP2019527650A 2017-07-04 2018-06-27 薄膜トランジスタおよび高分子化合物 Pending JPWO2019009152A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017130925 2017-07-04
JP2017130925 2017-07-04
PCT/JP2018/024335 WO2019009152A1 (ja) 2017-07-04 2018-06-27 薄膜トランジスタおよび高分子化合物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2019009152A1 true JPWO2019009152A1 (ja) 2020-04-30

Family

ID=64950883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019527650A Pending JPWO2019009152A1 (ja) 2017-07-04 2018-06-27 薄膜トランジスタおよび高分子化合物

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11326006B2 (ja)
JP (1) JPWO2019009152A1 (ja)
TW (1) TW201906877A (ja)
WO (1) WO2019009152A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012108327A1 (ja) * 2011-02-07 2012-08-16 住友化学株式会社 光及び熱エネルギー架橋性有機薄膜トランジスタ絶縁層材料
WO2012161106A1 (ja) * 2011-05-26 2012-11-29 住友化学株式会社 有機薄膜トランジスタ絶縁層材料
JP2016033182A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 住友化学株式会社 組成物およびそれを用いた有機薄膜トランジスタ
WO2017141933A1 (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 住友化学株式会社 高分子化合物、組成物及び有機薄膜トランジスタ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5199752B2 (ja) 2008-06-30 2013-05-15 住友化学株式会社 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法、並びにこの有機トランジスタを用いたディスプレイ用部材及びディスプレイ
WO2011026550A1 (en) 2009-09-05 2011-03-10 Merck Patent Gmbh Solution processable passivation layers for organic electronic devices
JP5652005B2 (ja) 2010-06-03 2015-01-14 ソニー株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびに電子機器
JP2017092453A (ja) 2015-11-09 2017-05-25 住友化学株式会社 有機薄膜トランジスタ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012108327A1 (ja) * 2011-02-07 2012-08-16 住友化学株式会社 光及び熱エネルギー架橋性有機薄膜トランジスタ絶縁層材料
WO2012161106A1 (ja) * 2011-05-26 2012-11-29 住友化学株式会社 有機薄膜トランジスタ絶縁層材料
JP2016033182A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 住友化学株式会社 組成物およびそれを用いた有機薄膜トランジスタ
WO2017141933A1 (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 住友化学株式会社 高分子化合物、組成物及び有機薄膜トランジスタ

Also Published As

Publication number Publication date
US20210151680A1 (en) 2021-05-20
WO2019009152A1 (ja) 2019-01-10
TW201906877A (zh) 2019-02-16
US11326006B2 (en) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8476621B2 (en) Resin composition, gate insulating layer, and organic thin film transistor
US20120292626A1 (en) Optical and thermal energy cross-linkable insulating layer material for organic thin film transistor
WO2012161106A1 (ja) 有機薄膜トランジスタ絶縁層材料
JP6884745B2 (ja) 高分子化合物、組成物、絶縁層および有機薄膜トランジスタ
JP6884746B2 (ja) 高分子化合物、組成物及び有機薄膜トランジスタ
EP2797110B1 (en) Insulation-layer material for electronic device, and electronic device
US11326006B2 (en) Organic thin-film transistor and polymer compound
JP2017092453A (ja) 有機薄膜トランジスタ
WO2012108327A1 (ja) 光及び熱エネルギー架橋性有機薄膜トランジスタ絶縁層材料
JP6399241B2 (ja) 高分子化合物、該高分子化合物を硬化した膜及び該膜を含む電子デバイス
WO2018147156A1 (ja) 高分子化合物の製造方法及び組成物
JP2020009796A (ja) 有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの製造方法
JP2017016820A (ja) 絶縁材料用組成物及びそれを用いた有機薄膜トランジスタ
WO2019065056A1 (ja) 有機薄膜トランジスタ
WO2019065055A1 (ja) 有機薄膜トランジスタ
JP7225804B2 (ja) 組成物
WO2012108326A1 (ja) 光及び熱エネルギー架橋性有機薄膜トランジスタ絶縁層材料
JP2017002157A (ja) 絶縁材料用組成物およびそれを用いた有機薄膜トランジスタ
JP2019015898A (ja) 感光性組成物及び有機薄膜トランジスタ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210510

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220719

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230124