KR101763054B1

KR101763054B1 - 유기 박막 트랜지스터, 유기 반도체 박막 및 유기 반도체 재료

Info

Publication number: KR101763054B1
Application number: KR1020157026332A
Authority: KR
Inventors: 야스노리 요네쿠타; 고지 다카쿠; 와타루 소토야마
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2017-07-28
Also published as: WO2014156878A1; CN105051928A; EP2980875A4; CN105051928B; EP2980875B1; JP2014209583A; JP6061886B2; US9899605B2; KR20150125687A; TW201443065A; TWI605050B; US20160049592A1; EP2980875A1

Abstract

일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 반도체 활성층에 포함하는 유기 박막 트랜지스터는, 캐리어 이동도가 높고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작고, 유기 용매에 대한 높은 용해성을 갖는다 (A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, R¹ ∼ R⁶ 중 적어도 1 개가 *-L-R 로 나타내는 치환기이다. L 은 2 가의 연결기 또는 2 이상의 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. R 은 수소 원자, 알킬기, 반복수 2 이상의 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수 2 이상의 올리고실록산기, 트리알킬실릴기를 나타낸다).

Description

유기 박막 트랜지스터, 유기 반도체 박막 및 유기 반도체 재료{ORGANIC THIN FILM TRANSISTOR, ORGANIC SEMICONDUCTOR THIN FILM AND ORGANIC SEMICONDUCTOR MATERIAL}

본 발명은, 유기 박막 트랜지스터, 유기 반도체 박막 및 유기 반도체 재료 등에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은, 나프토비스티아진 및 그 유사 골격 구조를 갖는 화합물 또는 나프토비스셀레나진 및 그 유사 골격 구조를 갖는 화합물, 그 화합물을 함유하는 유기 박막 트랜지스터, 그 화합물을 함유하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료, 그 화합물을 함유하는 유기 박막 트랜지스터용 재료, 그 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액, 그 화합물을 함유하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막에 관한 것이다.

유기 반도체 재료를 사용한 디바이스는, 종래의 실리콘 등의 무기 반도체 재료를 사용한 디바이스와 비교하여, 다양한 우위성이 전망되고 있기 때문에, 높은 관심을 모으고 있다. 유기 반도체 재료를 사용한 디바이스의 예로는, 유기 반도체 재료를 광전 변환 재료로서 사용한 유기 박막 태양 전지나 고체 촬상 소자 등의 광전 변환 소자나, 비발광성의 유기 트랜지스터를 들 수 있다. 유기 반도체 재료를 사용한 디바이스는, 무기 반도체 재료를 사용한 디바이스에 비하여 저온, 저비용으로 대면적의 소자를 제작할 수 있을 가능성이 있다. 또한 분자 구조를 변화시킴으로써 용이하게 재료 특성을 변화시키는 것이 가능하기 때문에 재료의 배리에이션이 풍부하고, 무기 반도체 재료로는 이룰 수 없었던 기능이나 소자를 실현할 수 있다.

예를 들어 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 에는, 나프토비스티아진 구조를 갖는 화합물이 기재되어 있고, 침상 결정이고, 높은 도전성을 나타내는 것이 기재되어 있다. 또한, 이 나프토비스티아진 구조를 갖는 화합물은 도전성 필러로서 플라스틱 재료에 블렌드하거나, 센서류의 제작에 이용할 수 있는 것이 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 에는, 유기 트랜지스터로서의 용도는 기재도 시사도 없었다.

또한, 특허문헌 2 에는, 테트라클로로나프토티아진 유도체가 플랜트 보호제 및 염료 중간체로서 기재되어 있고, 또한, 효율적으로 테트라클로로나프토티아진 유도체를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 2 에는, 유기 트랜지스터로서의 용도는 기재도 시사도 없었다.

일본 공개특허공보 평6-73065호 독일 공개 공보 DE2224746호

Journal of American Chemical Society, 116, 925 (1994)

특허문헌 1 및 비특허문헌 1 에서는 유기 티오, 옥시 또는 셀레노기로 치환된 나프토비스티아진류는 무기 음이온과 전하 이동 착물을 형성함으로써 도전성 필러로서 유용한 것으로 기재되어 있다. 도전성 필러는 카본 입자, 금속 분말·금속 산화물 분말, 도전성 세라믹스 분말과 같은 무기 소재나, 전술한 전하 이동 착물이 일반적이지만, 그것들을 단독 혹은 블렌드하여 박막 트랜지스터의 활성층으로서 사용하는 것은 어렵다. 도전성 필러는 도체이기 때문에 트랜지스터와 같은 스위칭 소자로는 적합하지 않기 때문이다.

실제로, 상기의 특허문헌 1, 비특허문헌 1, 및 특허문헌 2 에 기재된 방향족 복소 고리를 포함하는 다고리 축합 화합물을, 본 발명자들이 실제로 유기 박막 트랜지스터에 응용해 본 결과, 충분한 트랜지스터 특성을 얻을 수 없다는 문제가 있는 것이 판명되었다. 구체적으로는, 특허문헌 1, 비특허문헌 1, 및 특허문헌 2 에 기재된 화합물을 유기 반도체 재료로서 유기 박막 트랜지스터에 응용한 경우, 높은 캐리어 이동도나 명확한 온 오프비를 얻을 수 없는 것이 본 발명자들의 검토에 의해 밝혀졌다. 게다가, 반복 구동한 경우, 임계치 전압의 변화가 커지는 것도 본 발명자들의 검토에 의해 밝혀졌다. 임계치 전압의 변화가 커지면, 트랜지스터로서의 신뢰성이 저하하여, 장기간 사용할 수 없게 된다는 문제가 있으며, 이와 같은 반복 구동 후의 임계치 전압 변화는 지금까지 알려지지 않았던 문제이다.

그래서 본 발명자들은, 이와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위해서 검토를 진행하였다. 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 캐리어 이동도가 높고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작고, 유기 용매에 대하여 높은 용해성을 갖는 유기 박막 트랜지스터를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 실시한 결과, 본 발명자들은, 나프토비스티아진 및 그 유사 골격의 고리 또는 나프토비스셀레나진 및 그 유사 골격의 고리를 구성하는, 티아진 고리 부위 및/또는 셀레나진 및/또는 나프탈렌 부위에 특정한 치환기를 도입함으로써, 캐리어 수송에 유리한 유기 박막을 형성하는 것을 알아냈다. 이로써, 캐리어 이동도가 높은 유기 박막 트랜지스터가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 본 발명자들은, 이와 같은 나프토비스티아진 및 그 유사 골격 구조를 갖는 화합물 또는 나프토비스셀레나진 및 그 유사 골격 구조를 갖는 화합물을 반도체 활성층에 사용한 유기 박막 트랜지스터는, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화도 작은 것을 알아내고, 본 발명에 이르렀다.

상기 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단인 본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.

[1] 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 반도체 활성층에 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.

[화학식 1]

(일반식 (1) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, R¹ ∼ R⁶ 중 적어도 1 개가 하기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기이다.)

*-L-R 일반식 (W)

(일반식 (W) 에 있어서, * 는 일반식 (1) 중의 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, L 은 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. R 은 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R 이 수소 원자를 나타내는 것은, L 이 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R 이 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R 에 인접하는 L 이 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.)

[화학식 2]

(일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 상기 일반식 (W) 의 R 과의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.)

[2] [1] 의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 R¹ 및 R² 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것이 바람직하다.

[3] [1] 또는 [2] 의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 3]

(일반식 (2) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R² ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^a 는 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^a 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^a 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^a 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^a 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^a 에 인접하는 L^a 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.)

[화학식 4]

(일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^a 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.)

[4] [1] ∼ [3] 의 어느 하나의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 5]

(일반식 (3) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R³ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^b 및 L^c 는 각각 독립적으로 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^b 및 R^c 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^b 및 R^c 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^b 및 L^c 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^b 및 R^c 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^b 및 R^c 에 인접하는 L^b 및 L^c 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.)

[화학식 6]

(일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^b 또는 R^c 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.)

[5] [1] ∼ [4] 의 어느 하나의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 R³ ∼ R⁶ 이 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것이 바람직하다.

[6] [3] ∼ [5] 의 어느 하나의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 L^a, L^b 및 L^c 모두가 일반식 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), (L-9) 또는 (L-10) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 것이 바람직하다.

[7] [3] ∼ [6] 의 어느 하나의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 L^a, L^b 및 L^c 모두가 일반식 (L-1) 또는 (L-8) 로 나타내는 2 가의 연결기인 것이 바람직하다.

[8] [3] ∼ [7] 의 어느 하나의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 R^a, R^b 및 R^c 모두가 치환 또는 무치환의 알킬기인 것이 바람직하다.

[9] [3] ∼ [8] 의 어느 하나의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 R^a, R^b 및 R^c 가 직사슬 알킬기인 것이 바람직하다.

[10] [1] 또는 [2] 에 기재된 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 7]

(일반식 (4) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹, R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기를 나타내고, R⁴ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^d 는 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^d 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^d 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^d 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^d 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^d 에 인접하는 L^d 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.)

[화학식 8]

(일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^d 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.)

[11] [1], [2] 및 [10] 의 어느 하나의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (5) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 9]

(일반식 (5) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹, R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기를 나타내고, R⁴ 및 R⁵ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^e 및 L^f 는 각각 독립적으로 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^e 및 R^f 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^e 및 R^f 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^e 및 L^f 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^e 및 R^f 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^e 및 R^f 에 인접하는 L^e 및 L^f 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.)

[화학식 10]

(일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^e 또는 R^f 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.)

[12] 하기 일반식 (1) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 화합물.

[화학식 11]

*-L-R 일반식 (W)

[화학식 12]

[13] [12] 의 화합물은, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 R¹ 및 R² 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것이 바람직하다.

[14] [12] 또는 [13] 의 화합물은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 13]

[화학식 14]

[15] [12] ∼ [14] 의 어느 하나의 화합물은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 15]

[화학식 16]

[16] [12] ∼ [15] 의 어느 하나의 화합물은, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 R³ ∼ R⁶ 이 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것이 바람직하다.

[17] [14] ∼ [16] 의 어느 하나의 화합물은, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 L^a, L^b 및 L^c 모두가 일반식 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), (L-9) 또는 (L-10) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 것이 바람직하다.

[18] [14] ∼ [17] 의 어느 하나의 화합물은, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 L^a, L^b 및 L^c 모두가 일반식 (L-1) 또는 (L-8) 로 나타내는 2 가의 연결기인 것이 바람직하다.

[19] [14] ∼ [18] 의 어느 하나의 화합물은, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 R^a, R^b 및 R^c 모두가 치환 또는 무치환의 알킬기인 것이 바람직하다.

[20] [14] ∼ [19] 의 어느 하나의 화합물은, 상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서의 R^a, R^b 및 R^c 가 직사슬 알킬기인 것이 바람직하다.

[21] [12] 또는 [13] 에 기재된 화합물은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 17]

[화학식 18]

[22] [12], [13] 및 [21] 의 어느 하나의 화합물은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (5) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 19]

[화학식 20]

[23] [12] ∼ [22] 의 어느 하나의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료.

[24] [12] ∼ [22] 의 어느 하나의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터용 재료.

[25] [12] ∼ [22] 의 어느 하나의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액.

[26] [12] ∼ [22] 의 어느 하나의 화합물과 폴리머 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액.

[27] [12] ∼ [22] 의 어느 하나의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막.

[28] [12] ∼ [22] 의 어느 하나의 화합물과 폴리머 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막.

[29] [27] 또는 [28] 의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막은, 용액 도포법에 의해 제작된 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 캐리어 이동도가 높고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작고, 유기 용매에 대한 높은 용해성을 갖는 유기 박막 트랜지스터를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 일례의 구조의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에서 FET 특성 측정용 기판으로서 제조한 유기 박막 트랜지스터의 구조의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 3 은 화합물 112 의 ¹H-NMR 차트이다.

이하에 있어서, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 대표적인 실시형태나 구체예에 기초하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그러한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 「∼」 를 이용하여 나타내는 수치 범위는 「∼」 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 범위를 의미한다.

본 발명에 있어서, 각 일반식의 설명에 있어서 특별히 구별되지 않고 이용되고 있는 경우에 있어서의 수소 원자는 동위체 (중수소 원자 등) 도 포함하고 있는 것을 나타낸다. 또한, 치환기를 구성하는 원자는, 그 동위체도 포함하고 있는 것을 나타낸다.

[유기 박막 트랜지스터]

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 반도체 활성층에 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 21]

*-L-R 일반식 (W)

[화학식 22]

이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 캐리어 이동도가 높고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작다.

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, R¹ ∼ R⁶ 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기를 갖기 때문에, 재료의 용액 프로세스 적성 및 막 중에서의 분자 배열의 관점에서 바람직하다. 이로써 유기 박막 트랜지스터에 적용할 수 있는 유기 박막의 제조 효율을 높여, 제조 비용을 억제할 수 있다. 또한, 캐리어 이동도를 비롯한 캐리어 수송 특성이나 박막의 화학적, 물리적 안정성도 향상된다. 이로써, 캐리어 이동도가 높은 유기 박막 트랜지스터를 얻을 수 있다.

한편, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작기 위해서는, 유기 반도체 재료의 화학적 안정성 (특히 내(耐)공기 산화성, 산화 환원 안정성), 박막 상태의 열안정성, 공기나 수분이 잘 들어가지 않는 높은 막밀도, 전하가 잘 쌓이지 않는 결함이 적은 막질 등이 필요하다. 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 이들을 만족하기 때문에, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작은 것으로 생각된다. 즉, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작은 본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 반도체 활성층이 높은 화학적 안정성이나 막밀도 등을 가져, 장기간에 걸쳐서 트랜지스터로서 유효하게 기능할 수 있다.

특허문헌 1, 비특허문헌 1, 및 특허문헌 2 에는 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물과 동일한 화합물은 기재되어 있지 않고, 이들 화합물은 캐리어 이동도가 낮았다. 이에 반하여, 본 발명에서는, 유기 반도체 재료로서 상기 일반식 (1) 로 나타내는 골격을 갖고, 일반식 (W) 로 나타내는 치환기를 적어도 1 개 갖는 화합물을 채용한 것에 의해, 상기 서술한 본 발명의 효과가 얻어진다.

이하, 본 발명의 화합물이나 본 발명의 유기 박막 트랜지스터 등의 바람직한 양태를 설명한다.

＜일반식 (1) 로 나타내는 화합물＞

본 발명의 화합물은, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 화합물은, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터에 있어서, 후술하는 반도체 활성층에 포함된다. 즉, 본 발명의 화합물은, 유기 박막 트랜지스터용 재료로서 사용할 수 있다.

[화학식 23]

*-L-R 일반식 (W)

[화학식 24]

일반식 (1) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타낸다. A¹, A² 는 황 원자 또는 산소 원자가 바람직하다. 또한, A¹, A² 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, 서로 동일한 것이 바람직하다.

일반식 (1) 에 있어서, R¹ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, R¹ ∼ R⁶ 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기이다.

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기 이외의 그 밖의 치환기를 가지고 있어도 된다.

상기 일반식 (1) 의 R¹ ∼ R⁶ 이 취할 수 있는 치환기로서, 할로겐 원자, 알킬기 (시클로알킬기, 비시클로알킬기, 트리시클로알킬기를 포함한다), 알케닐기 (시클로알케닐기, 비시클로알케닐기를 포함한다), 알키닐기, 아릴기, 복소 고리기 (헤테로 고리기라고 해도 된다), 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 카르복실기, 알콕시기, 아릴옥시기, 시릴옥시기, 헤테로 고리 옥시기, 아실옥시기, 카르바모일옥시기, 알콕시카르보닐옥시기, 아릴옥시카르보닐옥시기, 아미노기 (아닐리노기를 포함한다), 암모니오기, 아실아미노기, 아미노카르보닐아미노기, 알콕시카르보닐아미노기, 아릴옥시카르보닐아미노기, 술파모일아미노기, 알킬 및 아릴술포닐아미노기, 메르캅토기, 알킬티오기, 아릴티오기, 헤테로 고리 티오기, 술파모일기, 술포기, 알킬 및 아릴술피닐기, 알킬 및 아릴술포닐기, 아실기, 아릴옥시카르보닐기, 알콕시카르보닐기, 카르바모일기, 아릴 및 헤테로 고리 아조기, 이미드기, 포스피노기, 포스피닐기, 포스피닐옥시기, 포스피닐아미노기, 포스포노기, 실릴기, 히드라지노기, 우레이드기, 보론산기 (-B(OH)₂), 포스파토기 (-OPO(OH)₂), 술파토기 (-OSO₃H), 그 밖의 공지된 치환기를 들 수 있다.

이들 중에서도 할로겐 원자, 알킬기 및 아릴기가 바람직하고, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 알콕시기, 메틸티오기, 페닐기, 1-나프틸기 또는 2-나프틸기가 보다 바람직하고, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것이 특히 바람직하다.

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중에 있어서, R¹ ∼ R⁶ 중, 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기 이외의 그 밖의 치환기의 개수는 0 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 0 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하고, R³ 및 R⁶ 이 모두 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기가 아닌 경우에는 0 인 것이 특히 바람직하고, R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 경우에는 0 또는 2 인 것이 특히 바람직하다.

또한, 이들 치환기는, 추가로 상기 치환기를 가지고 있어도 된다.

그 중에서도, R³ 및 R⁶ 이 모두 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기가 아닌 경우, R³ ∼ R⁶ 은, 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것이 바람직하다. R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 경우, R⁴ 및 R⁵ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것이 바람직하고, R¹ 및 R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기 (바람직하게는 페닐기, 1-나프틸기 또는 2-나프틸기) 인 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기에 대하여 설명한다.

상기 일반식 (W) 에 있어서, L 은 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다.

[화학식 25]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 위치를 나타내고, * 는 상기 일반식 (W) 의 R 과의 결합 위치를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.

상기 L 이 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 연결기를 형성하는 경우, 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기의 결합수는 2 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 2 또는 3 인 것이 보다 바람직하다.

특히, 상기의 일반식 (L-8) ∼ (L-10) 에 있어서는, * 와 R 사이에 추가로 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 중 어느 것이 삽입되어, 상기 L 이 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 연결기를 형성하는 것도 바람직하다.

일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 중의 치환기 R' 로는, 상기의 일반식 (1) 의 R¹ ∼ R⁶ 이 취할 수 있는 상기 그 밖의 치환기로서 예시한 것을 들 수 있다.

일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다.

L 은 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-2), (L-5) ∼ (L-8), (L-9) 혹은 (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 이들 2 가의 연결기가 2 이상 결합한 2 가의 연결기인 것이 바람직하고, 화학적 안정성, 캐리어 수송성의 관점에서 일반식 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), (L-9) 혹은 (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 이들 2 가의 연결기가 2 이상 결합한 2 가의 연결기인 것이 보다 바람직하고, 상기 일반식 (L-1) 또는 (L-8) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기인 것이 특히 바람직하다.

상기 일반식 (W) 에 있어서, R 은 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌기의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다.

상기 일반식 (W) 에 있어서의 R 이 치환 또는 무치환의 알킬기인 경우, 탄소수는 2 ∼ 18 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 12 인 것이 화학적 안정성, 캐리어 수송성의 관점에서 보다 바람직하고, 4 ∼ 10 인 것이 더욱 바람직하다.

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 상기 일반식 (W) 로 나타내는 기에 알킬기가 포함되는 경우, R 이 나타내는 알킬기가 상기 범위의 하한치 이상이면 캐리어 이동도가 높아진다. 또한, L 이 R 에 인접하는 일반식 (L-1) 을 포함하는 경우에는, 일반식 (L-1) 로 나타내는 알킬렌기 및 R 로 나타내는 알킬기가 결합하여 형성되는 알킬기의 탄소수가 상기 범위의 하한치 이상이면 캐리어 이동도가 높아진다.

R 이 취할 수 있는 알킬기는, 직사슬, 분기, 고리형 중 어느 것이어도 되고, 직사슬 알킬기인 것이 캐리어 이동도를 높이는 관점에서 바람직하고, 특히 R³ 및 R⁶ 이 모두 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기가 아닌 경우, 탄소수 1 ∼ 12 의 직사슬 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 12 의 직사슬 알킬기인 것이 더욱 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 10 의 직사슬 알킬기인 것이 특히 바람직하다. R 이 치환기를 갖는 알킬기인 경우의 그 치환기로는, 할로겐 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다. 또한, R 이 불소 원자를 갖는 알킬기인 경우에는 그 알킬기의 수소 원자가 모두 불소 원자로 치환되어 퍼플루오로알킬기를 형성해도 된다. 한편, R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 경우, 분기 알킬기인 것이 용해성 향상의 관점에서 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 12 의 분기 알킬기인 것이 보다 더욱 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 10 의 분기 알킬기인 것이 보다 특히 바람직하다.

상기 일반식 (W) 에 있어서의 R 이 옥시에틸렌기의 반복수가 2 이상인 올리고에틸렌옥시기의 경우, R 이 나타내는 「옥시에틸렌기」 란 본 명세서 중, -(CH₂CH₂)_xOY 로 나타내는 기를 말한다 (옥시에틸렌 단위의 반복수 x 는 2 이상의 정수를 나타내고, 말단의 Y 는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다). 또한, 올리고옥시에틸렌기의 말단의 Y 가 수소 원자인 경우에는 하이드록시기가 된다. 옥시에틸렌 단위의 반복수 x 는 2 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 3 인 것이 더욱 바람직하다. 올리고옥시에틸렌기의 말단의 하이드록시기는 봉지되어 있는 것, 즉, Y 가 치환기를 나타내는 것이 바람직하다. 이 경우, 하이드록시기는, 탄소수가 1 ∼ 3 인 알킬기로 봉지되는 것, 즉, Y 가 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기인 것이 바람직하고, Y 가 메틸기나 에틸기인 것이 보다 바람직하고, 메틸기인 것이 특히 바람직하다.

상기 일반식 (W) 에 있어서의 R 이 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기의 경우, 실록산 단위의 반복수는 2 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 3 인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Si 원자에는, 수소 원자나 알킬기가 결합하는 것이 바람직하다. Si 원자에 알킬기가 결합하는 경우, 알킬기의 탄소수는 1 ∼ 3 인 것이 바람직하고, 예를 들어, 메틸기나 에틸기가 결합하는 것이 바람직하다. Si 원자에는, 동일한 알킬기가 결합해도 되고, 상이한 알킬기 또는 수소 원자가 결합해도 된다. 또한, 올리고실록산기를 구성하는 실록산 단위는 모두 동일해도 되고 상이해도 되지만, 모두 동일한 것이 바람직하다.

R 에 인접하는 L 이 상기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한하여, R 이 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 취할 수 있다. R 이 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기인 경우, Si 원자에 결합하는 알킬기의 탄소수는 1 ∼ 3 인 것이 바람직하고, 예를 들어, 메틸기나 에틸기나 이소프로필기가 결합하는 것이 바람직하다. Si 원자에는, 동일한 알킬기가 결합해도 되고, 상이한 알킬기가 결합해도 된다. R 이 치환기를 갖는 트리알킬실릴기인 경우의 그 치환기로는, 특별히 제한은 없다.

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중에 있어서, R³ 및 R⁶ 이 모두 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기가 아닌 경우, R¹ ∼ R⁶ 중, 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기의 개수는 1 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하고, 2 인 것이 특히 바람직하다. 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중에 있어서, R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 경우, R¹ ∼ R⁶ 중, 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기의 개수는 1 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 4 인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 에 있어서, 상기 R¹ 및 R² 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것이 바람직하다. 특히 R³ 및 R⁶ 이 모두 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기가 아닌 경우, 상기 R¹ 및 R² 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것이 바람직하다.

상기 일반식 (1) 에 있어서의 치환 위치로서, 이들 위치가 바람직한 것은, 화합물의 화학적 안정성이 우수하고, HOMO 준위, 분자의 막 중에서의 패킹의 관점에서도 바람직하기 때문인 것으로 생각된다. 특히, 상기 일반식 (1) 에 있어서, R¹ 및 R² 의 2 개 지점을 치환기로 함으로써, 높은 캐리어 농도를 얻을 수 있다.

또한, 상기 일반식 (1) 에 있어서, R³ 및 R⁶ 이 모두 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기가 아닌 경우, R³ ∼ R⁶ 이 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것이 바람직하다.

한편, R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것도 바람직하고, R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기이고, 또한, R¹ 및 R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기 (바람직하게는 페닐기, 1-나프틸기 또는 2-나프틸기) 인 것이 보다 바람직하다. 상기 일반식 (1) 에 있어서의 치환 위치로서 이들 위치가 바람직한 것은, 화합물의 화학적 안정성이 우수하고, HOMO 준위, 분자의 막 중에서의 패킹의 관점에서도 바람직하기 때문인 것으로 생각된다. R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 경우, R⁴ 및 R⁵ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 26]

[화학식 27]

상기 일반식 (2) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, 일반식 (1) 에 있어서의 A¹, A² 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.

상기 일반식 (2) 에 있어서, R² ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R² ∼ R⁶ 이 나타내는 치환기의 바람직한 범위는 상기 일반식 (1) 에 있어서 R¹ ∼ R⁶ 이 나타내는 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기 이외의 그 밖의 치환기의 바람직한 범위와 동일하다. 상기 일반식 (2) 에 있어서, R² 는 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것이 바람직하다.

상기 일반식 (2) 에 있어서, L^a 는 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. L^a 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 L 의 바람직한 범위와 동일하다.

상기 일반식 (2) 에 있어서, R^a 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다 (단, R^a 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^a 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^a 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^a 에 인접하는 L^a 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.). R^a 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 R 의 바람직한 범위와 동일하다.

본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 28]

[화학식 29]

상기 일반식 (3) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, 일반식 (1) 에 있어서의 A¹, A² 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.

상기 일반식 (3) 에 있어서, R³ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R³ ∼ R⁶ 이 나타내는 치환기의 바람직한 범위는 상기 일반식 (1) 에 있어서 R¹ ∼ R⁶ 이 나타내는 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기 이외의 그 밖의 치환기의 바람직한 범위와 동일하다.

상기 일반식 (3) 에 있어서, L^b 및 L^c 는 각각 독립적으로 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. L^b 및 L^c 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 L 의 바람직한 범위와 동일하다. 또한, L^b 및 L^c 는 서로 동일한 것이 바람직하다.

상기 일반식 (3) 에 있어서, R^b 및 R^c 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다 (R^b 및 R^c 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^b 및 L^c 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^b 및 R^c 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^b 및 R^c 에 인접하는 L^b 및 L^c 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.). R^b 및 R^c 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 R 의 바람직한 범위와 동일하다. 또한, R^b 및 R^c 는 서로 동일한 것이 바람직하다.

상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서, R^a, R^b, 및 R^c 모두가 치환 또는 무치환의 알킬기인 것이 바람직하고, 치환 또는 무치환의 직사슬의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 12 의 직사슬의 알킬기인 것이 더욱 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 12 의 직사슬 알킬기인 것이 보다 더욱 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 10 의 직사슬 알킬기인 것이 보다 특히 바람직하다.

상기 일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서, L^a, L^b, 및 L^c 모두 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), (L-9), 또는 (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기인 것이 바람직하고, 화학적 안정성, 캐리어 수송성의 관점에서 일반식 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), 또는 (L-10) 의 어느 것이 보다 바람직하고, 일반식 (L-1) 또는 (L-8) 인 것이 특히 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 30]

[화학식 31]

상기 일반식 (4) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, 일반식 (1) 에 있어서의 A¹, A² 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.

상기 일반식 (4) 에 있어서, R¹, R², R⁴ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R¹, R², R⁴ ∼ R⁶ 이 나타내는 치환기의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (1) 에 있어서 R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 경우에 있어서의, R¹, R², R⁴ ∼ R⁶ 의 바람직한 범위와 동일하다. 상기 일반식 (4) 에 있어서, R⁶ 은 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것이 바람직하다.

상기 일반식 (4) 에 있어서, L^d 는 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. L^d 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 L 의 바람직한 범위와 동일하다.

상기 일반식 (4) 에 있어서, R^d 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다 (단, R^d 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^d 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^d 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^d 에 인접하는 L^d 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.). R^d 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 R 의 바람직한 범위와 동일하다.

본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (5) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 32]

[화학식 33]

상기 일반식 (5) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, 일반식 (1) 에 있어서의 A¹, A² 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.

상기 일반식 (5) 에 있어서, R¹, R², R⁴ 및 R⁵ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R¹, R², R⁴ 및 R⁵ 가 나타내는 치환기의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (1) 에 있어서 R³ 및 R⁶ 중 적어도 일방이 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 경우에 있어서의, R¹, R², R⁴ 및 R⁵ 의 바람직한 범위와 동일하다.

상기 일반식 (5) 에 있어서, L^e 및 L^f 는 각각 독립적으로 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 상기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. L^e 및 L^f 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 L 의 바람직한 범위와 동일하다. 또한, L^e 및 L^f 는 서로 동일한 것이 바람직하다.

상기 일반식 (5) 에 있어서, R^e 및 R^f 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다 (R^e 및 R^f 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^e 및 L^f 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^e 및 R^f 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^e 및 R^f 에 인접하는 L^e 및 L^f 가 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.). R^e 및 R^f 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (W) 에 있어서의 R 의 바람직한 범위와 동일하다. 또한, R^e 및 R^f 는 서로 동일한 것이 바람직하다.

상기 일반식 (4) 또는 (5) 에 있어서, R^d, R^e 및 R^f 모두가 치환 또는 무치환의 알킬기 혹은 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기인 것이 바람직하고, 치환 또는 무치환의 분기 알킬기 혹은 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 12 의 분기 알킬기 혹은 규소 원자수가 2 ∼ 4 인 올리고실록산기인 것이 특히 바람직하고, 탄소수 4 ∼ 10 의 분기 알킬기인 것이 보다 특히 바람직하다.

상기 일반식 (4) 또는 (5) 에 있어서, L^d, L^e 및 L^f 모두 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), (L-9), 또는 (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기인 것이 바람직하고, 화학적 안정성, 캐리어 수송성의 관점에서 일반식 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), 또는 (L-10) 의 어느 것이 보다 바람직하고, 일반식 (L-1) 또는 (L-8) 인 것이 특히 바람직하다.

이하에 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명에서 사용할 수 있는 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 이들 구체예에 의해 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.

[화학식 34-1]

[화학식 34-2]

[화학식 35]

[화학식 36]

[화학식 37-1]

[화학식 37-2]

[화학식 38-1]

[화학식 38-2]

[화학식 39-1]

[화학식 39-2]

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 분자량이 3000 이하인 것이 바람직하고, 2000 이하인 것이 보다 바람직하고, 1000 이하인 것이 더욱 바람직하고, 850 이하인 것이 특히 바람직하다. 분자량을 상기 상한치 이하로 함으로써, 용매에 대한 용해성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다.

한편으로, 박막의 막질 안정성의 관점에서는, 분자량은 300 이상인 것이 바람직하고, 350 이상인 것이 보다 바람직하고, 400 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 반복 구조를 갖는 고분자 화합물인 경우에는, 중량 평균 분자량이 3만 이상인 것이 바람직하고, 5만 이상인 것이 보다 바람직하고, 10만 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 반복 구조를 갖는 고분자 화합물인 경우에, 중량 평균 분자량을 상기 하한치 이상으로 함으로써, 분자간 상호 작용을 높일 수 있고, 높은 이동도가 얻어지기 때문에 바람직하다.

반복 구조를 갖는 고분자 화합물로는, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 적어도 1 개 이상의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기 (티오펜, 비티오펜) 를 나타내어 반복 구조를 나타내는 π 공액 폴리머나, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 고분자 주사슬에 측사슬을 개재하여 결합한 팬던트형 폴리머를 들 수 있고, 고분자 주사슬로는, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐, 폴리실록산 등이 바람직하고, 측사슬로는, 알킬렌기, 폴리에틸렌옥사이드기 등이 바람직하다.

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, Journal of American Chemical Society, 116, 925 (1994), Journal of Chemical Society, 221 (1951) 등을 참고로 하여 합성할 수 있다.

본 발명의 화합물의 합성에 있어서, 어떠한 반응 조건을 사용해도 된다. 반응 용매로는, 어떠한 용매를 사용해도 된다. 또한, 고리 형성 반응 촉진을 위해서, 산 또는 염기를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 염기를 사용하는 것이 바람직하다. 최적의 반응 조건은, 목적으로 하는 나프토비스티아진 유도체 및 나프토비스티아진의 유사 골격을 갖는 화합물의 유도체 또는 나프토비스셀레나진 유도체 및 그 유사 골격 구조를 갖는 화합물의 유도체의 구조에 따라 상이하지만, 상기의 문헌에 기재된 구체적인 반응 조건을 참고로 설정할 수 있다.

각종 치환기를 갖는 합성 중간체는 공지된 반응을 조합하여 합성할 수 있다. 또한, 각 치환기는 어느 중간체의 단계에서 도입해도 된다. 중간체의 합성 후에는, 칼럼 크로마토그래피, 재결정 등에 의한 정제를 실시한 후, 승화 정제에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 승화 정제에 의해, 유기 불순물을 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

＜유기 박막 트랜지스터의 구조＞

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 포함하는 반도체 활성층을 갖는다.

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 추가로 상기 반도체 활성층 이외에 그 밖의 층을 포함하고 있어도 된다.

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 유기 전계 효과 트랜지스터 (Field Effect Transistor, FET) 로서 사용되는 것이 바람직하고, 게이트-채널 사이가 절연되어 있는 절연 게이트형 FET 로서 사용되는 것이 보다 바람직하다.

이하, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 바람직한 구조의 양태에 대하여, 도면을 이용하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 양태에 한정되는 것은 아니다.

(적층 구조)

유기 전계 효과 트랜지스터의 적층 구조로는 특별히 제한은 없고, 공지된 다양한 구조의 것으로 할 수 있다.

본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 구조의 일례로는, 최하층의 기판의 상면에, 전극, 절연체층, 반도체 활성층 (유기 반도체층), 2 개의 전극을 순서대로 배치한 구조 (보텀 게이트·탑 컨택트형) 를 들 수 있다. 이 구조에서는, 최하층의 기판의 상면의 전극은 기판의 일부에 형성되고, 절연체층은, 전극 이외의 부분에서 기판과 접하도록 배치된다. 또한, 반도체 활성층의 상면에 형성되는 2 개의 전극은, 서로 격리하여 배치된다.

보텀 게이트·탑 컨택트형 소자의 구성을 도 1 에 나타낸다. 도 1 은, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 일례의 구조의 단면을 나타내는 개략도이다. 도 1 의 유기 박막 트랜지스터는, 최하층에 기판 (11) 을 배치하고, 그 상면의 일부에 전극 (12) 을 형성하고, 또한 그 전극 (12) 을 덮고, 또한 전극 (12) 이외의 부분에서 기판 (11) 과 접하도록 절연체층 (13) 을 형성하고 있다. 또한 절연체층 (13) 의 상면에 반도체 활성층 (14) 을 형성하고, 그 상면의 일부에 2 개의 전극 (15a 와 15b) 을 격리하여 배치하고 있다.

도 1 에 나타낸 유기 박막 트랜지스터는, 전극 (12) 이 게이트이고, 전극 (15a) 과 전극 (15b) 은 각각 드레인 또는 소스이다. 또한, 도 1 에 나타낸 유기 박막 트랜지스터는, 드레인-소스간의 전류 통로인 채널과 게이트의 사이가 절연되어 있는 절연 게이트형 FET 이다.

본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 구조의 일례로는, 보텀 게이트·보텀 컨택트형 소자를 들 수 있다.

보텀 게이트·보텀 컨택트형 소자의 구성을 도 2 에 나타낸다. 도 2 는 본 발명의 실시예에서 FET 특성 측정용 기판으로서 제조한 유기 박막 트랜지스터의 구조의 단면을 나타내는 개략도이다. 도 2 의 유기 박막 트랜지스터는, 최하층에 기판 (31) 을 배치하고, 그 상면의 일부에 전극 (32) 을 형성하고, 또한 그 전극 (32) 을 덮고, 또한 전극 (32) 이외의 부분에서 기판 (31) 과 접하도록 절연체층 (33) 을 형성하고 있다. 또한 절연체층 (33) 의 상면에 반도체 활성층 (35) 을 형성하고, 전극 (34a 와 34b) 이 반도체 활성층 (35) 의 하부에 있다.

도 2 에 나타낸 유기 박막 트랜지스터는, 전극 (32) 이 게이트이고, 전극 (34a) 과 전극 (34b) 은 각각 드레인 또는 소스이다. 또한, 도 2 에 나타낸 유기 박막 트랜지스터는, 드레인-소스간의 전류 통로인 채널과 게이트의 사이가 절연되어 있는 절연 게이트형 FET 이다.

본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 구조로는, 그 외에, 절연체, 게이트 전극이 반도체 활성층의 상부에 있는 탑 게이트·탑 컨택트형 소자나, 탑 게이트·보텀 컨택트형 소자도 바람직하게 사용할 수 있다.

(두께)

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 보다 얇은 트랜지스터로 할 필요가 있는 경우에는, 예를 들어 트랜지스터 전체의 두께를 0.1 ∼ 0.5 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다.

(봉지)

유기 박막 트랜지스터 소자를 대기나 수분으로부터 차단하고, 유기 박막 트랜지스터 소자의 보존성을 높이기 위해서, 유기 박막 트랜지스터 소자 전체를 금속의 봉지 캔이나 유리, 질화규소 등의 무기 재료, 패럴린 등의 고분자 재료나, 저분자 재료 등으로 봉지해도 된다.

이하, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 각 층의 바람직한 양태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 양태에 한정되는 것은 아니다.

＜기판＞

(재료)

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 기판을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 기판의 재료로는 특별히 제한은 없고, 공지된 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어, 폴리에틸렌나프토에이트 (PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 등의 폴리에스테르 필름, 시클로올레핀 폴리머 필름, 폴리카보네이트 필름, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름, 폴리이미드 필름, 및 이들 폴리머 필름을 극박 유리에 첩합한 것, 세라믹, 실리콘, 석영, 유리 등을 들 수 있고, 실리콘이 바람직하다.

＜전극＞

(재료)

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 전극을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전극의 구성 재료로는, 예를 들어, Cr, Al, Ta, Mo, Nb, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, In, Ni 혹은 Nd 등의 금속 재료나 이들의 합금 재료, 혹은 카본 재료, 도전성 고분자 등의 이미 알려진 도전성 재료이면 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다.

(두께)

전극의 두께는 특별히 제한은 없지만, 10 ∼ 50 ㎚ 로 하는 것이 바람직하다.

게이트폭 (또는 채널폭) (W) 과 게이트 길이 (또는 채널 길이) (L) 에 특별히 제한은 없지만, 이들의 비 W/L 가 10 이상인 것이 바람직하고, 20 이상인 것이 보다 바람직하다.

＜절연층＞

(재료)

절연층을 구성하는 재료는 필요한 절연 효과가 얻어지면 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 이산화규소, 질화규소, PTFE, CYTOP 등의 불소 폴리머계 절연 재료, 폴리에스테르 절연 재료, 폴리카보네이트 절연 재료, 아크릴폴리머계 절연 재료, 에폭시 수지계 절연 재료, 폴리이미드 절연 재료, 폴리비닐페놀 수지계 절연 재료, 폴리파라자일릴렌 수지계 절연 재료 등을 들 수 있다.

절연층의 상면은 표면 처리가 이루어져 있어도 되고, 예를 들어, 이산화규소 표면을 헥사메틸디실라잔 (HMDS) 이나 옥타데실트리클로로실란 (OTS) 의 도포에 의해 표면 처리한 절연층을 바람직하게 사용할 수 있다.

(두께)

절연층의 두께에 특별히 제한은 없지만, 박막화가 요구되는 경우에는 두께를 10 ∼ 400 ㎚ 로 하는 것이 바람직하고, 20 ∼ 200 ㎚ 로 하는 것이 보다 바람직하고, 50 ∼ 200 ㎚ 로 하는 것이 특히 바람직하다.

＜반도체 활성층＞

(재료)

본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 상기 반도체 활성층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 반도체 활성층은, 본 발명의 화합물로 이루어지는 층이어도 되고, 본 발명의 화합물에 더하여 후술하는 폴리머 바인더가 추가로 포함된 층이어도 된다. 또한, 성막시의 잔류 용매가 포함되어 있어도 된다.

상기 반도체 활성층 중에 있어서의 상기 폴리머 바인더의 함유량은, 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 0 ∼ 95 질량％ 의 범위 내에서 이용되고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 90 질량％ 의 범위 내에서 이용되고, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 80 질량％ 의 범위 내에서 이용되고, 특히 바람직하게는 30 ∼ 70 질량％ 의 범위 내에서 사용된다.

(두께)

반도체 활성층의 두께에 특별히 제한은 없지만, 박막화가 요구되는 경우에는 두께를 10 ∼ 400 ㎚ 로 하는 것이 바람직하고, 10 ∼ 200 ㎚ 로 하는 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 100 ㎚ 로 하는 것이 특히 바람직하다.

[비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료]

본 발명은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물을 함유하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료에 관한 것이기도 하다.

(비발광성 유기 반도체 디바이스)

또한, 본 명세서에 있어서, 「비발광성 유기 반도체 디바이스」 란, 발광하는 것을 목적으로 하지 않는 디바이스를 의미한다. 비발광성 유기 반도체 디바이스는, 박막의 층 구조를 갖는 일렉트로닉스 요소를 사용한 비발광성 유기 반도체 디바이스로 하는 것이 바람직하다. 비발광성 유기 반도체 디바이스에는, 유기 박막 트랜지스터, 유기 광전 변환 소자 (광 센서 용도의 고체 촬상 소자, 에너지 변환 용도의 태양 전지 등), 가스 센서, 유기 정류 소자, 유기 인버터, 정보 기록 소자 등이 포함된다. 유기 광전 변환 소자는 광 센서 용도 (고체 촬상 소자), 에너지 변환 용도 (태양 전지) 의 어느 것에도 사용할 수 있다. 바람직하게는, 유기 광전 변환 소자, 유기 박막 트랜지스터이고, 더욱 바람직하게는 유기 박막 트랜지스터이다. 즉, 본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료는, 상기 서술한 바와 같이 유기 박막 트랜지스터용 재료인 것이 바람직하다.

(유기 반도체 재료)

본 명세서에 있어서, 「유기 반도체 재료」 란, 반도체의 특성을 나타내는 유기 재료이다. 무기 재료로 이루어지는 반도체와 마찬가지로, 정공을 캐리어로서 전도하는 p 형 (홀 수송성) 유기 반도체와, 전자를 캐리어로서 전도하는 n 형 (전자 수송성) 유기 반도체가 있다.

본 발명의 화합물은 p 형 유기 반도체 재료, n 형의 유기 반도체 재료의 어느 것으로서 사용해도 되지만, p 형으로서 사용하는 것이 보다 바람직하다. 유기 반도체 중의 캐리어의 흐르기 쉬움은 캐리어 이동도 μ 로 나타낸다. 캐리어 이동도 μ 는 높은 것이 바람직하고, 1 × 10^-3 ㎠/Vs 이상인 것이 바람직하고, 5 × 10^-3 ㎠/Vs 이상인 것이 보다 바람직하고, 1 × 10^-2 ㎠/Vs 이상인 것이 특히 바람직하고, 1 × 10^-1 ㎠/Vs 이상인 것이 보다 특히 바람직하고, 1 ㎠/Vs 이상인 것이 보다 더욱 특히 바람직하다. 캐리어 이동도 μ 는 전계 효과 트랜지스터 (FET) 소자를 제작했을 때의 특성이나 비행 시간 계측 (TOF) 법에 의해 구할 수 있다.

[비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막]

(재료)

본 발명은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물을 함유하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막에 관한 것이기도 하다.

본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물을 함유하고, 폴리머 바인더를 함유하지 않는 양태도 바람직하다.

또한, 본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물과 폴리머 바인더를 함유해도 된다.

상기 폴리머 바인더로는, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리알릴레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리실록산, 폴리술폰, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 절연성 폴리머, 및 이들의 공중합체, 폴리비닐카르바졸, 폴리실란 등의 광 전도성 폴리머, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리파라페닐렌비닐렌 등의 도전성 폴리머, 반도체 폴리머를 들 수 있다.

상기 폴리머 바인더는, 단독으로 사용해도 되고, 혹은 복수 병용해도 된다.

또한, 유기 반도체 재료와 상기 폴리머 바인더는 균일하게 혼합되어 있어도 되고, 일부 또는 전부가 상분리되어 있어도 되지만, 전하 이동도의 관점에서는, 막 중에서 막두께 방향으로 유기 반도체와 바인더가 상분리된 구조가, 바인더가 유기 반도체의 전하 이동을 방해하지 않아 가장 바람직하다.

박막의 기계적 강도를 고려하면 유리 전이 온도가 높은 폴리머 바인더가 바람직하고, 전하 이동도를 고려하면 극성기를 포함하지 않는 구조의 폴리머 바인더나 광 전도성 폴리머, 도전성 폴리머가 바람직하다.

폴리머 바인더의 사용량은, 특별히 제한은 없지만, 본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막 중, 바람직하게는 0 ∼ 95 질량％ 의 범위 내에서 이용되고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 90 질량％ 의 범위 내에서 이용되고, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 80 질량％ 의 범위 내에서 이용되고, 특히 바람직하게는 30 ∼ 70 질량％ 의 범위 내에서 이용된다.

또한, 본 발명에서는, 화합물이 상기 서술한 구조를 취함으로써, 막질이 양호한 유기 박막을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에서 얻어지는 화합물은, 결정성이 양호하기 때문에, 충분한 막두께를 얻을 수 있고, 얻어진 본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막은 양질의 것이 된다.

(성막 방법)

본 발명의 화합물을 기판 상에 성막하는 방법은 어떠한 방법이어도 된다.

성막시, 기판을 가열 또는 냉각시켜도 되고, 기판의 온도를 변화시킴으로써 막질이나 막 중에서의 분자의 패킹을 제어하는 것이 가능하다. 기판의 온도로는 특별히 제한은 없지만, 0 ℃ 내지 200 ℃ 의 사이인 것이 바람직하고, 15 ℃ ∼ 100 ℃ 의 사이인 것이 보다 바람직하고, 20 ℃ ∼ 95 ℃ 의 사이인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 화합물을 기판 상에 성막할 때, 진공 프로세스 혹은 용액 프로세스에 의해 성막하는 것이 가능하고, 어느 것도 바람직하다.

진공 프로세스에 의한 성막의 구체적인 예로는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 분자 빔 에피택시 (MBE) 법 등의 물리 기상 성장법 혹은 플라즈마 중합 등의 화학 기상 증착 (CVD) 법을 들 수 있고, 진공 증착법을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

용액 프로세스에 의한 성막이란, 여기서는 유기 화합물을 용해시킬 수 있는 용매 중에 용해시키고, 그 용액을 이용하여 성막하는 방법을 가리킨다. 구체적으로는, 캐스트법, 딥 코트법, 다이코터법, 롤코터법, 바 코터법, 스핀 코트법 등의 도포법, 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소그래피 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 마이크로 컨택트 인쇄법 등의 각종 인쇄법, Langmuir-Blodgett (LB) 법 등의 통상적인 방법을 사용할 수 있고, 캐스트법, 스핀 코트법, 잉크젯법, 그라비아 인쇄법, 플렉소그래피 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 마이크로 컨택트 인쇄법을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막은, 용액 도포법에 의해 제작된 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막이 폴리머 바인더를 함유하는 경우, 층을 형성하는 재료와 폴리머 바인더를 적당한 용매에 용해시키거나 또는 분산시켜 도포액으로 하고, 각종 도포법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 용액 프로세스에 의한 성막에 사용할 수 있는, 본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액에 대하여 설명한다.

[비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액]

본 발명은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물을 함유하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액에 관한 것이기도 하다.

용액 프로세스를 이용하여 기판 상에 성막하는 경우, 층을 형성하는 재료를 적당한 유기 용매 (예를 들어, 헥산, 옥탄, 데칸, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 에틸벤젠, 데카린, 1-메틸나프탈렌 등의 탄화수소계 용매, 예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 용매, 예를 들어, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 테트라클로로에탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 클로로톨루엔 등의 할로겐화탄화수소계 용매, 예를 들어, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산아밀 등의 에스테르계 용매, 예를 들어, 메탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜 등의 알코올계 용매, 예를 들어, 디부틸에테르, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 아니솔 등의 에테르계 용매, 예를 들어, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 1-메틸-2-피롤리돈, 1-메틸-2-이미다졸리디논 등의 아미드·이미드계 용매, 디메틸술폭사이드 등의 술폭사이드계 용매, 아세토니트릴 등의 니트릴계 용매) 및/또는 물에 용해, 또는 분산시켜 도포액으로 하여, 각종 도포법에 의해 박막을 형성할 수 있다. 용매는 단독으로 사용해도 되고, 복수 조합하여 사용해도 된다. 이들 중에서도, 탄화수소계 용매, 할로겐화탄화수소계 용매 또는 에테르계 용매가 바람직하고, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 테트랄린, 디클로로벤젠 또는 아니솔이 보다 바람직하고, 톨루엔, 자일렌, 테트랄린, 아니솔이 특히 바람직하다. 그 도포액 중의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 농도는, 바람직하게는, 0.1 ∼ 80 질량％, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 10 질량％, 특히 바람직하게는 0.5 ∼ 10 중량％ 로 함으로써, 임의의 두께의 막을 형성할 수 있다.

용액 프로세스로 성막하기 위해서는, 상기에서 예시한 용매 등에 재료가 용해될 필요가 있지만, 단순히 용해되는 것만으로는 불충분하다. 통상적으로, 진공 프로세스로 성막하는 재료라도, 용매에 어느 정도 용해시킬 수 있다. 그러나, 용액 프로세스에서는, 재료를 용매에 용해시켜 도포한 후에, 용매가 증발하여 박막이 형성되는 과정이 있고, 용액 프로세스 성막에 적합하지 않은 재료는 결정성이 높은 것이 많기 때문에, 이 과정에서 부적절하게 결정화 (응집) 하게 되어 양호한 박막을 형성시키는 것이 곤란하다. 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 이와 같은 결정화 (응집) 가 잘 일어나지 않는 점에서도 우수하다.

본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물을 포함하고, 폴리머 바인더를 함유하지 않는 양태도 바람직하다.

또한, 본 발명의 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액은, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 즉, 본 발명의 화합물과 폴리머 바인더를 함유해도 된다. 이 경우, 층을 형성하는 재료와 폴리머 바인더를 전술한 적당한 용매에 용해시키거나, 또는 분산시켜 도포액으로 하고, 각종 도포법에 의해 박막을 형성할 수 있다. 폴리머 바인더로는, 상기 서술한 것에서 선택할 수 있다.

실시예

이하에 실시예와 비교예를 들어 본 발명의 특징을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의해 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

＜합성예 1＞ 화합물 7 의 합성

이하의 스킴에 나타낸 구체적 합성 순서에 따라, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물인, 화합물 7 을 합성하였다.

화합물 7c 까지는 이하 논문을 참조하여 합성하였다.

Journal of American Chemical Society, 116, 925 (1994)

Journal of Chemical Society, 221 (1951)

[화학식 40]

(화합물 7a 의 합성)

1,5-디아미노나프탈렌 (10 g) 의 피리딘 용액 (125 ㎖) 에, p-톨루엔술포닐클로라이드 (34 g) 를 천천히 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하였다. 반응액을 빙수에 붓고, 석출물을 감압 여과하였다. 얻어진 미정제 결정을 메탄올로 세정하여, 화합물 7a (29 g) 를 얻었다.

(화합물 7b 의 합성)

화합물 7a (10 g) 의 빙초산 용액을 95 ℃ 에서 가열 교반하고, 거기에 빙초산 10 ㎖ 로 희석한 브롬 (2 ㎖) 을 천천히 적하하였다. 10 분간 반응시키고, 방랭 후에 여과함으로써 소결정을 회색 고체로서 얻었다. 미정제 결정을 니트로벤젠 중에서 재결정함으로써 화합물 7b (6.8 g) 를 얻었다.

(화합물 7c 의 합성)

화합물 7b (5 g) 의 농황산 용액을 실온에서 24 시간 교반하였다. 반응액을 빙수에 붓고, 석출되어 있는 고체를 여과하여 회수하였다. 그 고체를 빙수 중에 재차 분산시키고, 암모니아수로 중화하여, 화합물 7c (0.5 g) 를 얻었다.

(화합물 7d 의 합성)

실온하, 7c (2 g) 의 피리딘 용액에 부티릴클로라이드 (2.6 ㎖) 를 적하하여 2 시간 교반하였다. 빙수에 반응액을 붓고, 고체를 감압 여과하였다. 메탄올 중에 분산시켜 1 시간 교반한 후, 고체를 여과함으로써 화합물 7d (1.39 g) 를 얻었다.

(화합물 7e 의 합성)

THF (360 ㎖) 및 톨루엔 (72 ㎖) 의 혼합 용액 중에 화합물 7d (1.2 g) 와 로손 시약 (1.48 g) 을 첨가한 후, 가열 환류하면서 3 시간 교반하였다. 이배퍼레이션으로 THF 만 제거하여 톨루엔 용액으로 한 후, 60 ℃ 에서 1 시간 교반하였다. 그 후, 불용물을 여과함으로써 화합물 7e (0.5 g) 를 얻었다.

(화합물 7 의 합성)

화합물 7e (0.4 g) 와 탄산세슘 (1.33 g) 을 디메틸아세트아미드 중, 120 ℃ 에서 2 시간 반응시켰다. 반응액을 물에 붓고 석출물을 여과하였다. 여과한 고체를 THF 중에서 재결정을 반복하여, 목적 화합물 7 (0.12 g) 을 합성하였다. 얻어진 화합물의 동정은, H-NMR, Mass 스펙트럼에 의해 실시하였다.

＜합성예 2＞ 화합물 112 의 합성

이하의 스킴에 나타낸 구체적 합성 순서에 따라, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물인, 화합물 112 를 합성하였다.

[화학식 41]

(화합물 112b 의 합성)

1 ℓ 3 구 플라스크에 마그네슘 (8.5 g, 354 m㏖) 과 디에틸에테르 (50 ㎖) 를 넣어 실온에서 교반하였다. 거기에 요오드와 디브로모에탄을 첨가한 후, 발포하지 않게 될 때까지 반응하였다. 거기에 3,7-디메틸옥탄 (65 g, 295 m㏖) 의 디에틸에테르 (= 245 ㎖) 용액을 적하하고, 실온에서 1 시간 반응시킴으로써 그리냐르 시약을 조제하였다 (0.81 M).

2 ℓ 3 구 플라스크에 112a (6.85 g, 30 m㏖), PdCl₂ (dppf)·CH₂Cl₂ (0.73 g, 0.9 m㏖), THF 를 넣어 완전하게 질소 치환한 후에, 상기의 그리냐르 시약 (75 ㎖) 을 천천히 적하하였다. 환류하에서 12 시간 반응시킨 후, 500 ㎖ 의 물을 첨가하여 퀀치하였다. 셀라이트 여과, 분액 (아세트산에틸로 추출 3 회), 실리카 겔 칼럼 (헥산) 으로 정제하여, 백색 고체로서 112b 를 8.7 g 얻었다 (Yield : 97 ％).

(화합물 112c 의 합성)

2 ℓ 3 구 플라스크에 112b (33.5 g, 115 m㏖) 와 디클로로메탄 (780 ㎖) 을 넣어, -78 ℃ 에서 I-Cl (19.7 g, 121 m㏖) 의 디클로로메탄 (= 120 ㎖) 용액을 적하하였다. 30 분간 반응시킨 후, 반응액을 아이스 배스로 냉각시킨 아황산수소나트륨 수용액 (= 1 ℓ) 에 천천히 주입하였다. 실온에서 1 시간 교반한 후, 디클로로메탄으로 2 회 추출함으로써 112c 를 백색 고체로서 얻었다 (39 g, Yield : 97 ％)

(화합물 112d 의 합성)

1 ℓ 3 구 플라스크에 112c (15 g, 43.6 m㏖) 와 THF (150 ㎖) 를 넣은 후, -78 ℃ 에서 n-BuLi (1.6 M in Hexane, 33 ㎖, 52.3 m㏖) 를 천천히 적하하였다. -78 ℃ 에서 20 분간 반응한 후, 트리메톡시보란 (13.6 g, 131 m㏖) 의 THF (= 14 ㎖) 용액을 적하하여, 실온에서 1 시간 반응시켰다. 1 N HCl 용액으로 퀀치하고, 분액 (아세트산에틸로 추출 3 회), 실리카 겔 칼럼 (헥산/아세트산에틸 = 20/1, 헥산/아세트산에틸 = 4/1, 아세트산에틸만) 으로 정제하여, 백색 고체로서 112d 를 6 g 얻었다 (Yield : 43 ％).

(화합물 112f 의 합성)

1 ℓ 3 구 가지형 플라스크에 112d (18.2 g, 69.3 m㏖), 112e (7.3 g, 23.1 m㏖), 2-(디시클로헥실포스피노)-2',6'-디메톡시비페닐 (SPhos) (2.3 g, 5.54 m㏖), 인산칼륨 (24.4 g, 115 m㏖), THF/물 (200 ㎖/40 ㎖) 및 아세트산팔라듐 (0.52 g, 2.31 m㏖) 를 넣고, 질소 분위기하에서 3 시간 환류하였다. 셀라이트 여과, 분액 (톨루엔으로 추출 3 회), 톨루엔/헥산으로 재결정하여, 백색 고체로서 112f 를 9.4 g 얻었다 (Yield : 69 ％).

(화합물 112g 의 합성)

300 ㎖ 가지형 플라스크에 112f (4 g, 6.78 m㏖) 와 피리딘 (= 40 ㎖) 을 넣어 실온에서 완전 용해시켰다. 염화벤조일 (2.86 g, 20.3 m㏖) 을 적하한 후, 10 분간 반응시켰다. 물을 넣음으로써 석출된 가루를 여과하고, 메탄올 세정함으로써 112g 를 백색 고체로서 합성하였다 (5.1 g, Yield : 94 ％).

(화합물 112h 의 합성)

500 ㎖ 가지형 플라스크에 112 g (5.1 g, 6.38 m㏖), 로손 시약 (3.1 g, 7.66 m㏖) 과 THF/톨루엔 (45 ㎖/9 ㎖) 을 넣어 1 시간 환류시켰다. 반응 후, 이배퍼레이션으로 THF 를 제거한 후, 실리카 겔 칼럼 (톨루엔) 으로 정제하여, 112h 를 얻었다 (3.97 g, Yield : 95 ％).

(화합물 112 의 합성)

1 ℓ 3 구 가지형 플라스크에 112h (4.85 g, 5.8 m㏖) 와 클로로포름 (= 200 ㎖) 을 넣는다. 0 ℃ 에서 브롬 (2.78 g, 17.4 m㏖) 을 적하한 후, 10 분간 반응시켰다. 반응액에 아황산수소나트륨 수용액 (= 20 ㎖) 을 넣어 퀀치한 후, 클로로포름으로 2 회 추출하였다. 실리카 겔 칼럼 (헥산/톨루엔 = 90/10) 으로 정제하여, 적색 고체로서 112 를 합성하였다 (4.22 g, Yield : 88 ％).

화합물 112 의 구조를 ¹H-NMR 에 의해 동정한 결과를 도 3 에 나타낸다.

다른 실시예에 사용한 일반식 (1) 로 나타내는 화합물도 화합물 7 또는 화합물 112 와 동일하게 하여 합성하였다.

비교 소자의 반도체 활성층 (유기 반도체층) 에 사용한 비교 화합물 1 ∼ 3 을, 각 문헌에 기재된 방법에 따라 합성하였다. 비교 화합물 1 ∼ 3 의 구조를 이하에 나타낸다.

[화학식 42]

＜소자 제작·평가＞

소자 제작에 사용한 재료는 모두 승화 정제를 실시하고, 고속 액체 크로마토그래피 (토소 TSKgel ODS-100Z) 에 의해 순도 (254 ㎚ 의 흡수 강도 면적비) 가 99.5 ％ 이상인 것을 확인하였다.

[실시예 2]

＜화합물 단독으로 반도체 활성층 (유기 반도체층) 을 형성＞

본 발명의 화합물 또는 비교 화합물 (각 1 ㎎) 과 톨루엔 (1 ㎖) 을 혼합하고, 100 ℃ 로 가열한 것을, 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액으로 하였다. 이 도포 용액을 질소 분위기하, FET 특성 측정용 기판 상에 캐스트한 후, 120 ℃ 에서 30 분간 열 어닐함으로써 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막을 형성하고, FET 특성 측정용의 실시예 1 의 유기 박막 트랜지스터 소자를 얻었다. FET 특성 측정용 기판으로는, 소스 및 드레인 전극으로서 꼬치형으로 배치된 크롬/금 (게이트폭 W = 100 ㎜, 게이트 길이 L = 100 ㎛), 절연막으로서 SiO₂ (막두께 200 ㎚) 를 구비한 보텀 게이트·보텀 컨택트 구조의 실리콘 기판 (도 2 에 구조의 개략도를 나타냈다) 을 사용하였다.

실시예 2 의 유기 박막 트랜지스터 소자의 FET 특성은, 세미 오토 프로버 (벡터 세미콘 제조, AX-2000) 를 접속한 반도체 파라미터 애널라이저 (Agilent 제조, 4156C) 를 이용하여 상압·질소 분위기하에서, 캐리어 이동도, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화의 관점에서 평가하였다.

얻어진 결과를 하기 표 1 에 나타낸다.

(a) 캐리어 이동도

각 유기 박막 트랜지스터 소자 (FET 소자) 의 소스 전극-드레인 전극 사이에 -80 V 의 전압을 인가하고, 게이트 전압을 20 V ∼ -100 V 의 범위에서 변화시켜, 드레인 전류 I_d 를 나타내는 식 I_d = (w/2L)μC_i(V_g - V_th)² (식 중, L 은 게이트 길이, W 는 게이트폭, C_i 는 절연층의 단위 면적 당의 용량, V_g 는 게이트 전압, V_th 는 임계치 전압) 를 이용하여 캐리어 이동도 μ 를 산출하였다. 또한, 캐리어 이동도가 1 × 10^-5 ㎠/Vs 를 하회하는 것에 관해서는 특성이 지나치게 낮기 때문에, 후의 (b) 반복 구동 후의 임계치 전압 변화의 평가는 실시하지 않았다.

(b) 반복 구동 후의 임계치 전압 변화

각 유기 박막 트랜지스터 소자 (FET 소자) 의 소스 전극-드레인 전극 사이에 -80 V 의 전압을 인가하고, 게이트 전압을 ＋20 V ∼ -100 V 의 범위에서 100 회 반복하여, (a) 와 동일한 측정을 실시하고, 반복 구동 전의 임계치 전압 V_전 과 반복 구동 후의 임계치 전압 V_후 의 차 (｜V_후 - V_전｜) 를 이하의 3 단계로 평가하였다. 이 값은 작을수록 소자의 반복 구동 안정성이 높아, 바람직하다. 실용상, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화는 A 평가인 것이 바람직하다.

A : ｜V_후 - V_전｜ ≤ 5 V

B : 5 V ＜｜ V_후 - V_전｜ ≤ 10 V

C : ｜V_후 - V_전｜＞ 10 V

상기 표 1 로부터, 본 발명의 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 캐리어 이동도가 높고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작은 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 본 발명의 화합물은 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료로서 바람직하게 사용되는 것을 알 수 있었다.

한편, 비교 화합물 1, 2 및 3 을 사용한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 캐리어 이동도가 낮은 것이었다. 비교 화합물 1, 2 및 3 을 사용한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 큰 것이었다.

또한, 도포 용액을 질소 분위기하, FET 특성 측정용 기판 상에 캐스트한 후, 120 ℃ 에서 30 분간 열 어닐하는 대신에, 도포 용액을 질소 분위기하, 90 ℃ 로 가열한 FET 특성 측정용 기판 상에 캐스트한 경우에도, 상기 표 1 과 동일한 결과가 얻어졌다.

[실시예 3]

＜화합물을 바인더와 함께 이용하여 반도체 활성층 (유기 반도체층) 을 형성＞

본 발명의 화합물 또는 비교 화합물 (각 1 ㎎), PαMS (폴리(α-메틸스티렌, Mw = 300,000), Aldrich 제조) 1 ㎎, 톨루엔 (1 ㎖) 을 혼합한 것을 도포 용액으로서 사용하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 FET 특성 측정용의 유기 박막 트랜지스터 소자를 제작하고, 실시예 2 와 동일한 평가를 실시하였다.

얻어진 결과를 하기 표에 나타낸다.

상기 표 2 로부터, 본 발명의 화합물을 바인더와 함께 이용하여 반도체 활성층을 형성한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 캐리어 이동도가 높고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작은 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 본 발명의 화합물은 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료로서 바람직하게 사용되는 것을 알 수 있었다.

한편, 비교 화합물 1, 2 및 3 을 바인더와 함께 이용하여 반도체 활성층을 형성한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 캐리어 이동도가 낮은 것이었다. 비교 화합물 1, 2 를 바인더와 함께 이용하여 반도체 활성층을 형성한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 큰 것이었다.

또한, 본 발명의 화합물 또는 비교 화합물, PαMS, 톨루엔을 혼합한 것을 도포 용액으로서 사용하는 대신에, 본 발명의 화합물 또는 비교 화합물, PαMS, 톨루엔을 혼합하고, 100 ℃ 로 가열한 것을 도포 용액으로서 사용한 경우에도, 상기 표 2 와 동일한 결과가 얻어졌다.

또한, 실시예 3 에서 얻어진 각 유기 박막 트랜지스터 소자에 대하여, 광학 현미경 관찰을 실시한 결과, 바인더로서 PαMS 를 사용한 박막은 모두 막의 평활성·균일성이 매우 높은 것을 알 수 있었다.

이상으로부터, 비교 소자에서는 바인더와 비교 화합물의 복합계로 반도체 활성층을 형성한 경우에 캐리어 이동도가 매우 낮아지는 데에 반하여, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터 소자에서는 본 발명의 화합물을 바인더와 함께 이용하여 반도체 활성층을 형성한 경우에도 양호한 캐리어 이동도를 나타내고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작아, 막의 평활성·균일성이 매우 높은 소자를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

[실시예 4]

＜반도체 활성층 (유기 반도체층) 형성＞

게이트 절연막으로서 SiO₂ (막두께 370 ㎚) 를 구비한 실리콘 웨이퍼를 이용하여, 옥틸트리클로로실란으로 표면 처리를 실시하였다.

본 발명의 화합물 또는 비교 화합물 (각 1 ㎎) 과 톨루엔 (1 ㎖) 을 혼합한 것을, 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액으로 하였다. 이 도포 용액을 질소 분위기하, 90 ℃ 로 가열한 옥틸실란 표면 처리 실리콘 웨이퍼 상에 캐스트함으로써, 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막을 형성하였다.

또한 이 박막 표면에 마스크를 이용하여 금을 증착함으로써, 소스 및 드레인 전극을 제작하고, 게이트폭 W = 5 ㎜, 게이트 길이 L = 80 ㎛ 의 보텀 게이트·탑 컨택트 구조의 유기 박막 트랜지스터 소자를 얻었다 (도 1 에 구조의 개략도를 나타냈다).

실시예 4 의 유기 박막 트랜지스터 소자의 FET 특성은, 세미 오토 프로버 (벡터 세미콘 제조, AX-2000) 를 접속한 반도체 파라미터 애널라이저 (Agilent 제조, 4156C) 를 이용하여 상압·질소 분위기하에서, 캐리어 이동도, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화의 관점에서 평가하였다.

얻어진 결과를 하기 표에 나타낸다.

상기 표 3 으로부터, 본 발명의 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 캐리어 이동도가 높고, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 작은 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 본 발명의 화합물은 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료로서 바람직하게 사용되는 것을 알 수 있었다.

한편, 비교 화합물 1, 2 및 3 을 사용한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 캐리어 이동도가 낮은 것이었다. 비교 화합물 1 ∼ 3 을 사용한 유기 박막 트랜지스터 소자는, 반복 구동 후의 임계치 전압 변화가 큰 것이었다.

또한, 본 발명의 화합물 또는 비교 화합물 (각 1 ㎎) 과 톨루엔 (1 ㎖) 을 혼합한 것을, 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액으로 하는 대신에, 본 발명의 화합물 또는 비교 화합물과 톨루엔을 혼합하고, 100 ℃ 로 가열한 것을, 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액으로 한 경우에도, 상기 표 3 과 동일한 결과가 얻어졌다.

11 ; 기판
12 ; 전극
13 ; 절연체층
14 ; 반도체 활성층 (유기물층, 유기 반도체층)
15a, 15b ; 전극
31 ; 기판
32 ; 전극
33 ; 절연체층
34a, 34b ; 전극
35 ; 반도체 활성층 (유기물층, 유기 반도체층)

Claims

하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 반도체 활성층에 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
[화학식 1]

일반식 (1) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, R¹ ∼ R⁶ 중 적어도 1 개가 하기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기이다.
*-L-R 일반식 (W)
일반식 (W) 에 있어서, * 는 일반식 (1) 중의 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, L 은 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. R 은 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R 이 수소 원자를 나타내는 것은, L 이 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R 이 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R 에 인접하는 L 이 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 2]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 상기 일반식 (W) 의 R 과의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 에 있어서의 R¹ 및 R² 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
[화학식 3]

일반식 (2) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R² ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^a 는 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^a 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^a 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^a 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^a 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^a 에 인접하는 L^a 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 4]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^a 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
[화학식 5]

일반식 (3) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R³ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^b 및 L^c 는 각각 독립적으로 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^b 및 R^c 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^b 및 R^c 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^b 및 L^c 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^b 및 R^c 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^b 및 R^c 에 인접하는 L^b 및 L^c 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 6]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^b 또는 R^c 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 에 있어서의 R³ ∼ R⁶ 이 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
제 3 항의 일반식 (2) 에 있어서의 L^a, 또는 제 4 항의 일반식 (3) 에 있어서의 L^b 및 L^c 모두가 일반식 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), (L-9) 또는 (L-10) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
제 3 항의 일반식 (2) 에 있어서의 L^a, 또는 제 4 항의 일반식 (3) 에 있어서의 L^b 및 L^c 모두가 일반식 (L-1) 또는 (L-8) 로 나타내는 2 가의 연결기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
제 3 항의 일반식 (2) 에 있어서의 R^a, 또는 제 4 항의 일반식 (3) 에 있어서의 R^b 및 R^c 모두가 치환 또는 무치환의 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
제 3 항의 일반식 (2) 에 있어서의 R^a, 또는 제 4 항의 일반식 (3) 에 있어서의 R^b 및 R^c 가 직사슬 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 화합물인, 유기 박막 트랜지스터.
[화학식 7]

일반식 (4) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹, R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기를 나타내고, R⁴ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^d 는 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^d 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^d 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^d 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^d 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^d 에 인접하는 L^d 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 8]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^d 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (5) 로 나타내는 화합물인, 유기 박막 트랜지스터.
[화학식 9]

일반식 (5) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹, R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기를 나타내고, R⁴ 및 R⁵ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^e 및 L^f 는 각각 독립적으로 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^e 및 R^f 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^e 및 R^f 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^e 및 L^f 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^e 및 R^f 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^e 및 R^f 에 인접하는 L^e 및 L^f 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 10]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^e 또는 R^f 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
하기 일반식 (1) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 화합물.
[화학식 11]

일반식 (1) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, R¹ ∼ R⁶ 중 적어도 1 개가 하기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기이다.
*-L-R 일반식 (W)
일반식 (W) 에 있어서, * 는 일반식 (1) 중의 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, L 은 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타낸다. R 은 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R 이 수소 원자를 나타내는 것은, L 이 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R 이 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R 에 인접하는 L 이 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 12]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 상기 일반식 (W) 의 R 과의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 12 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 에 있어서의 R¹ 및 R² 중 적어도 1 개가 상기 일반식 (W) 로 나타내는 치환기인 것을 특징으로 하는 화합물.
제 12 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 화합물.
[화학식 13]

일반식 (2) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R² ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^a 는 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^a 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^a 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^a 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^a 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^a 에 인접하는 L^a 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 14]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^a 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 12 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인 것을 특징으로 하는 화합물.
[화학식 15]

일반식 (3) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R³ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^b 및 L^c 는 각각 독립적으로 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^b 및 R^c 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^b 및 R^c 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^b 및 L^c 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^b 및 R^c 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^b 및 R^c 에 인접하는 L^b 및 L^c 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 16]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리 혹은 A¹ 을 포함하는 고리 또는 A² 를 포함하는 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^b 또는 R^c 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 12 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 에 있어서의 R³ ∼ R⁶ 이 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 3 의 치환 또는 무치환의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 2 의 치환 또는 무치환의 알콕시기, 혹은 치환 또는 무치환의 메틸티오기인 것을 특징으로 하는 화합물.
제 14 항에 있어서,
상기 일반식 (2) 에 있어서의 L^a 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3), (L-8), (L-9) 또는 (L-10) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 것을 특징으로 하는 화합물.
제 14 항에 있어서,
상기 일반식 (2) 에 있어서의 L^a 가 일반식 (L-1) 또는 (L-8) 로 나타내는 2 가의 연결기인 것을 특징으로 하는 화합물.
제 14 항에 있어서,
상기 일반식 (2) 에 있어서의 R^a 가 치환 또는 무치환의 알킬기인 것을 특징으로 하는 화합물.
제 14 항에 있어서,
상기 일반식 (2) 에 있어서의 R^a 가 직사슬 알킬기인 것을 특징으로 하는 화합물.
제 12 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 화합물인, 화합물.
[화학식 17]

일반식 (4) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹, R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기를 나타내고, R⁴ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^d 는 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^d 는 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^d 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^d 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^d 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^d 에 인접하는 L^d 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 18]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^d 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 12 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (5) 로 나타내는 화합물인, 화합물.
[화학식 19]

일반식 (5) 에 있어서, A¹, A² 는 각각 독립적으로 황 원자, 산소 원자, 또는 셀렌 원자를 나타내고, R¹, R² 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 아릴기를 나타내고, R⁴ 및 R⁵ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, L^e 및 L^f 는 각각 독립적으로 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기, 또는 2 이상의 하기 일반식 (L-1) ∼ (L-10) 의 어느 것으로 나타내는 2 가의 연결기가 결합한 2 가의 연결기를 나타내고, R^e 및 R^f 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 알킬기, 옥시에틸렌 단위의 반복수가 2 이상인 올리고옥시에틸렌기, 규소 원자수가 2 이상인 올리고실록산기, 혹은, 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타낸다. 단, R^e 및 R^f 가 수소 원자를 나타내는 것은, L^e 및 L^f 가 일반식 (L-1) ∼ (L-3) 또는 (L-8) ∼ (L-10) 인 경우에 한정하고, R^e 및 R^f 가 치환 또는 무치환의 트리알킬실릴기를 나타내는 것은, R^e 및 R^f 에 인접하는 L^e 및 L^f 가 하기 일반식 (L-3) 으로 나타내는 2 가의 연결기인 경우에 한정한다.
[화학식 20]

일반식 (L-1) ∼ (L-10) 에 있어서, 파선 부분은 나프탈렌 고리와의 결합 부위를 나타내고, * 는 R^e 또는 R^f 와의 결합 부위를 나타낸다. 일반식 (L-8) 에 있어서의 m 은 4 를 나타내고, 일반식 (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 m 은 2 를 나타낸다. 일반식 (L-1), (L-2), (L-8), (L-9) 및 (L-10) 에 있어서의 R' 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 단, 일반식 (L-1) 및 (L-2) 중의 R' 는, 각각 L 에 인접하는 R 과 결합하여 축합 고리를 형성해도 된다.
제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 재료.
제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터용 재료.
제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액.
제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물과 폴리머 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 도포 용액.
제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막.
제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물과 폴리머 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막.
제 27 항에 있어서,
용액 도포법에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 비발광성 유기 반도체 디바이스용 유기 반도체 박막.