KR20110036909A - 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법, 및 이 유기 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재 및 디스플레이 - Google Patents

유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법, 및 이 유기 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재 및 디스플레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 저온으로 절연막을 형성하는 것이 가능한 유기 박막 트랜지스터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 유기 박막 트랜지스터는 소스 전극과, 드레인 전극과, 이들 사이의 전류 경로가 되는 유기 반도체층과, 전류 경로를 통과하는 전류를 제어하는 게이트 전극과, 유기 반도체층과 게이트 전극을 절연하는 절연층을 구비하고, 절연층이 분자 내에 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기를 생성하는 기를 2개 이상 가지는 제1 화합물과, 분자 내에 활성 수소기를 2개 이상 가지는 제2 화합물을 함유하고, 또한 제1 및 제2 화합물 중 적어도 하나가 고분자 화합물인 조성물의 경화물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법, 및 이 유기 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재 및 디스플레이 {ORGANIC THIN FILM TRANSISTOR, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, DISPLAY MEMBER USING THE ORGANIC THIN FILM TRANSISTOR, AND DISPLAY}
본 발명은 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법, 및 이 유기 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재 및 디스플레이에 관한 것이다.
전자 페이퍼 등의 플렉시블한 표시 장치의 기판으로는 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 플라스틱 기판이 검토되고 있다. 그런데, 이들 플라스틱 기판은 가열시에 약간 신장이나 수축을 일으키는 문제가 있기 때문에, 내열성의 향상이 요구되고 있다. 한편, 상기 디바이스의 기판에 탑재하는 트랜지스터로는 박형이고 유연성이 우수하기 때문에 유기 박막 트랜지스터가 주목받고 있다. 플라스틱 기판은 상기한 바와 같이 지금까지 충분한 내열성을 가지고 있지 않았기 때문에, 기판 상에 유기 박막 트랜지스터를 제조하는 공정은 될 수 있는 한 저온에서 행해지는 것이 바람직하다.
유기 박막 트랜지스터의 제조 공정에서는, 일반적으로 게이트 전극과 유기 반도체층 사이에 설치되는 절연층인 게이트 절연막을 성막·경화하는 공정에 특히 고온이 요구된다. 이 때문에, 유기 박막 트랜지스터의 제조 공정의 저온화에는, 게이트 절연막의 형성 공정을 저온화하는 것이 중요하다.
게이트 절연막을 저온에서 형성하는 방법으로는, 게이트 전극의 표면을 양극 산화하는 방법(특허문헌 1 참조)이나, 화학 기상 퇴적법으로 성막하는 방법(특허문헌 2 참조) 등이 알려져 있다. 그러나, 이들 방법은 게이트 절연막의 형성 공정이 번잡하다.
따라서, 게이트 절연막을 저온에서 간편히 형성하는 수법으로서, 도포 등의 수단에 의해 성막을 행하는 것이 검토되고 있다. 예를 들면, 하기 비특허문헌 1에는 폴리(4-비닐페놀)이나 폴리(멜라민-포름알데히드)를 스핀 코팅하고, 200 ℃에서 경화시켜 게이트 절연막을 형성한 것이 나타나 있다.
일본 특허 공개 제2003-258260호 공보 일본 특허 공개 제2004-72049호 공보
Hagen Klauk et al., J. Appl. Phys., Vol. 92., No. 9., p.5259-5263(2002)
상술한 비특허문헌 1에 나타내는 방법의 경우, 게이트 절연막의 형성에는 고온에서 재료의 경화를 행할 필요가 있었다. 그런데 이러한 경화에 요하는 온도에서는, 플라스틱 기판의 열에 의한 신축을 충분히 억제할 수 없는 경우도 많고, 예를 들면 미세한 화소를 가지는 표시 장치를 제작하는 경우, 그 영향을 무시할 수 없게 된다. 따라서, 최근에는 한층 더 저온에서 게이트 절연막이 형성 가능해지는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 저온에서 게이트 절연막을 형성하는 것이 가능한 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 이러한 유기 박막 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재 및 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터는 소스 전극과, 드레인 전극과, 이들 사이의 전류 경로가 되는 유기 반도체층과, 전류 경로를 통과하는 전류를 제어하는 게이트 전극과, 유기 반도체층과 게이트 전극을 절연하는 절연층을 구비하고, 절연층이 분자 내에 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기(이하, "반응성 관능기"라 함)를 생성하는 기(이하, "해리성기"라 함)를 2개 이상 가지는 제1 화합물과, 분자 내에 활성 수소기를 2개 이상 가지는 제2 화합물을 포함하며, 제1 및 제2 화합물 중 적어도 하나가 고분자 화합물인 조성물의 경화물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 유기 박막 트랜지스터는 절연층이 상기한 조성물의 경화물로부터 형성된 것이다. 이들 조성물에서는, 제1 화합물에 전자선 또는 열을 가함으로써 해리성기로부터 반응성 관능기가 생성되고, 이어서 이 반응성 관능기와 제2 화합물에서의 활성 수소기와의 반응이 발생하여 경화가 진행된다. 여기서, 제1 화합물은 전자선 또는 열에 의해서 반응성 관능기를 용이하게 일으킬 수 있고, 이에 따라 발생된 반응성 관능기도 제2 화합물의 활성 수소기와 용이하게 반응할 수 있다. 이 때문에, 상술한 조성물의 경화에는 전자선의 조사나 비교적 저온에서의 가열을 행할 수 있어, 종래와 같은 고온은 필요로 하지 않는다. 따라서, 상기 본 발명의 유기 박막 트랜지스터는 저온이면서도 양호하게 절연층(게이트 절연막)을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 조성물의 경화물로 이루어지는 절연층은, 저온에서의 형성이 가능할 뿐 아니라, 누설 전류를 일으키는 경우가 적고, 높은 전압이 인가되어도 파괴를 일으키기 어려우며, 전압의 변화에 대한 전류 변화의 이력(히스테리시스)이 안정적으로 되어 있는 등, 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막으로 한 경우 이러한 우수한 특성을 발휘할 수 있다. 이 때문에, 이러한 절연층을 구비하는 본 발명의 유기 박막 트랜지스터는, 우수한 트랜지스터 특성을 발휘할 수 있을 뿐 아니라, 높은 내구성 및 신뢰성을 가지는 것이 될 수 있다.
상기 본 발명의 유기 박막 트랜지스터에서, 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기를 생성하는 기(해리성기)는 블록된 이소시아나토기 또는 블록된 이소티오시아나토기인 것이 바람직하다. 이들 기는 전자선 또는 열을 가함으로써 용이하게 반응성 관능기인 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기를 생성할 수 있기 때문에, 보다 저온에서 절연층을 형성하는 것이 가능해진다.
이러한 블록된 이소시아나토기 또는 블록된 이소티오시아나토기로는 하기 화학식 (1a)로 표시되는 기 또는 하기 화학식 (1b)로 표시되는 기가 바람직하다.
Figure pct00001
[식 중, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, R11, R12, R13, R14 및 R15는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기를 나타낸다]
보다 구체적으로는, 상술한 제1 화합물로는 하기 화학식 (2a)로 표시되는 구조 단위 및 하기 화학식 (2b)로 표시되는 구조 단위로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위와, 하기 화학식 (2c)로 표시되는 구조 단위, 하기 화학식 (2d)로 표시되는 구조 단위 및 하기 화학식 (2e)로 표시되는 구조 단위로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위를 가지는 고분자 화합물이 바람직하다.
Figure pct00002
[식 중, X21 및 X22는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, R201, R202, R203, R204, R205, R206, R207, R208, R209, R210, R211, R212, R213, R214, R215, R216, R217 및 R218은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기를 나타내며, RA, RB, RC, RD 및 RE는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기를 나타내고, q, r, s, t 및 u는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이다]
본 발명은 또한 상술한 구성을 가지는 본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법은 소스 전극과, 드레인 전극과, 이들 사이의 전류 경로가 되는 유기 반도체층과, 전류 경로를 통과하는 전류를 제어하는 게이트 전극과, 유기 반도체층과 게이트 전극을 절연하는 절연층을 구비하는 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법으로서, 절연층을, 당해 절연층을 형성하는 면 상에, 분자 내에 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기를 생성하는 기를 2개 이상 가지는 제1 화합물과, 분자 내에 활성 수소기를 2개 이상 가지는 제2 화합물을 포함하고, 제1 및 제2 화합물 중 적어도 하나가 고분자 화합물인 조성물을 도포하고, 경화시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 본 발명의 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법에서는, 절연층을 상기한 조성물을 도포한 후, 경화시킴으로써 형성하기 때문에, 절연층의 형성을 저온에서 간편히 행하는 것이 가능해진다.
본 발명은 또한, 상기 본 발명의 유기 박막 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재 및 이 디스플레이용 부재를 구비하는 디스플레이를 제공한다. 이들 디스플레이용 부재 및 디스플레이는, 저온에서의 형성이 가능한 상기 본 발명의 유기 박막 트랜지스터를 이용한 것이기 때문에, 플라스틱 기판의 변형 등이 매우 억제되어 있고, 예를 들면 미세한 화소를 가지는 디스플레이 등으로 하는 것이 용이하다.
본 발명에 따르면, 저온에서 게이트 절연막을 형성하는 것이 가능한 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다. 그리고, 바람직한 실시 형태로는, 이와 같이 하여 얻어진 유기 박막 트랜지스터는 임계값 전압, ON/OFF비 및 히스테리시스가 우수한 것이 된다. 또한, 이러한 유기 박막 트랜지스터를 이용하여 미세한 화소를 가지는 디스플레이나 그의 디스플레이용 부재를 제공하는 것이 가능해진다.
[도 1] 제1 실시 형태에 따른 유기 박막 트랜지스터의 단면 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
[도 2] 제2 실시 형태에 따른 유기 박막 트랜지스터의 단면 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
[도 3] 바람직한 실시 형태에 따른 디스플레이의 단면 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 도면의 설명에서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복된 설명에 대해서는 생략하도록 한다.
[유기 박막 트랜지스터]
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 유기 박막 트랜지스터(이하, 단순히 "트랜지스터"라 함)의 단면 구성을 모식적으로 도시한 도면이고, 도 2는 제2 실시 형태에 따른 트랜지스터의 단면 구성을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 1에 나타내는 제1 실시 형태의 트랜지스터는, 이른바 톱 게이트(top gate)형의 트랜지스터이고, 도 2에 나타내는 제2 실시 형태의 트랜지스터는, 이른바 바텀 게이트(bottom gate)형의 트랜지스터이지만, 본 발명의 트랜지스터는 반드시 이들 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태의 트랜지스터 (100)은 기판 (10) 상에 소스 전극 (12) 및 드레인 전극 (14), 유기 반도체층 (16), 게이트 절연층(절연층) (18) 및 게이트 전극 (19)가 이 순서대로 설치되어 있다.
이 트랜지스터 (100)에서, 소스 전극 (12) 및 드레인 전극 (14)는, 기판 (10) 상에 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 유기 반도체층 (16)은 소스 전극 (12) 및 드레인 전극 (14) 중 적어도 일부를 각각 덮도록 하여 기판 (10) 상에 형성되어 있다. 유기 반도체층 (16)은, 이와 같이 소스 전극 (12) 및 드레인 전극 (14)와 모두 접함으로써, 이들 전극 사이의 전류 경로가 된다.
또한, 게이트 절연층 (18)은 하부에 형성된 소스 전극 (12), 드레인 전극 (14) 및 유기 반도체층 (16)을 모두 덮도록 설치되어 있다. 또한, 게이트 전극 (19)는 이 게이트 절연층 (18) 상에 설치되어 있다. 이와 같이, 게이트 절연층 (18)이 유기 반도체층 (16)과 게이트 전극 (19) 사이에 형성됨으로써, 유기 반도체층 (16)과 게이트 전극 (19)가 절연된다.
한편, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태의 트랜지스터 (200)은, 기판 (20) 상에 게이트 전극 (29), 게이트 절연층 (28), 소스 전극 (22) 및 드레인 전극 (24), 유기 반도체층 (26) 및 톱 코팅 (30)이 이 순서대로 설치되어 있다.
이 트랜지스터 (200)에서, 게이트 전극 (29)는 기판 (20) 상에 직접 설치되어 있고, 이 게이트 전극 (29)를 덮도록 게이트 절연층 (28)이 형성되어 있다. 게이트 절연층 (28) 상에는, 소스 전극 (22) 및 드레인 전극 (24)가 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 또한, 유기 반도체층 (26)은, 게이트 절연층 (28) 상에 소스 전극 (22) 및 드레인 전극 (24)의 적어도 일부를 각각 덮도록 설치되어 있다.
유기 반도체층 (26)은, 이와 같이 소스 전극 (22) 및 드레인 전극 (24)가 모두 접함으로써, 이들 전극 사이의 전류 경로가 된다. 또한, 유기 반도체층 (26)과 게이트 전극 (29)는, 이들 사이에 게이트 절연층 (28)이 형성됨으로써 절연되어 있다.
그리고 트랜지스터 (200)에서는, 상기한 바와 같은 소자 구조를 전부 덮도록 하여 기판 (20) 상에 톱 코팅 (30)이 설치되어 있다. 이에 따라, 소자 구조, 특히 외부와의 접촉으로 열화하기 쉬운 유기 반도체층 (26)이 보호되어 있다.
상술한 트랜지스터 (100) 및 (200)에서, 우선 기판 (10) 및 (20)은 유리 기판이나 플라스틱 기판 등의 공지된 기판에 의해서 구성된다. 다만, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 트랜지스터는 저온 형성이 가능한 것이기 때문에, 기판 (10), (20)으로서, 통상에서는 열에 의해서 신축 등을 일으키기 쉬운 플라스틱 기판을 양호하게 적용하는 것이 가능하다. 플라스틱 기판을 적용함으로써, 트랜지스터 (100), (200)의 경량화나 플렉시블화가 용이해진다.
게이트 전극 (19), (29)는 도전성 재료로 구성된다. 도전성 재료로는 알루미늄, 금, 백금, 은, 구리, 크롬, 니켈, 티탄 등의 금속, ITO 등의 도전성 산화물, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)과 폴리스티렌술폰산의 혼합 고분자 등의 도전성 고분자 등을 예시할 수 있다. 또한, 금속 미립자, 카본 블랙, 흑연 미분이 결합제 중에 분산된 도전성 재료도 적용할 수 있다. 또한, 소스 전극 (12), (22)나 드레인 전극 (14), (24)도 게이트 전극 (19), (29)와 마찬가지의 도전성 재료에 의해서 구성되는 것을 적용할 수 있다.
유기 반도체층 (16), (26)으로는 저분자 유기 반도체 재료나 고분자 유기 반도체 재료를 포함하는 것을 적용할 수 있다. 저분자 유기 반도체 재료로는, 예를 들면 펜타센 등을 들 수 있다. 또한, 고분자 유기 반도체 재료로는, 예를 들면 폴리-3-헥실티오펜(P3HT)이나 플루오렌디티오펜(F8T2) 등을 들 수 있다. 또한, 유기 반도체층 (16), (26)은 반도체로서 기능할 수 있는 유기 재료로 구성된다.
트랜지스터 (100), (200)에서의 게이트 절연층 (18), (28)(절연층)은 분자 내에 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기(반응성 관능기)를 생성하는 기(해리성기)를 2개 이상 가지는 제1 화합물과, 분자 내에 활성 수소기를 2개 이상 가지는 제2 화합물을 포함하고, 제1 및 제2 화합물 중 적어도 하나가 고분자 화합물인 조성물의 경화물에 의해서 구성되는 것이다.
이하, 게이트 절연층 (18), (28)을 구성하는 조성물(이하, "절연성 조성물"이라 함) 및 그의 경화물에 대해서 상세히 설명한다.
절연성 조성물에서는, 제1 화합물 및 제2 화합물 중 적어도 하나가 고분자 화합물이다. 즉, 절연성 조성물의 조합으로는, 제1 및 제2 화합물이 모두 고분자 화합물인 경우와, 제1 및 제2 화합물 중 어느 하나가 고분자 화합물이고, 다른 하나가 저분자 화합물인 경우를 들 수 있다. 본 명세서에서 "고분자 화합물"이란, 분자 중에 동일한 구조 단위가 복수 반복된 구조를 포함하는 화합물을 말하며, 이른바 2량체도 이것에 포함된다. 한편, "저분자 화합물"이란, 분자 중에 동일한 구조 단위를 반복하여 가지고 있지 않은 화합물을 의미한다.
우선, 제1 화합물에 대해서 설명한다.
제1 화합물에서 해리성기로는 블록된 이소시아나토기(이하, "블록이소시아나토기"라 함), 블록된 이소티오시아나토기(이하, "블록이소티오시아나토기"라 함) 등을 들 수 있다.
해리성기로는 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기가 바람직하다. 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기는, 열에 의해 반응성 관능기인 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기를 각각 생성한다.
블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기란, 블록화제에 의해서 블록된 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기이다. 이 블록화제로는 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기와 반응하여 이들을 보호하는 기를 형성할 수 있는 화합물이고, 예를 들면 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기와 반응할 수 있는 활성 수소기를 1개 가지는 화합물을 들 수 있다. 특히, 블록화제로는 블록화 후, 170 ℃ 이하의 온도를 가함으로써 해리(탈블록)하고, 다시 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기를 생성할 수 있는 것이 바람직하다.
이러한 블록화제로는, 예를 들면 알코올계, 페놀계, 활성 메틸렌계, 메르캅탄계, 산아미드계, 산이미드계, 이미다졸계, 요소계, 옥심계, 아민계, 이미드계, 피리딘계 화합물, 피라졸계 화합물 등의 화합물을 들 수 있다. 블록화제로는, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 옥심계 화합물 또는 피라졸계 화합물이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 블록화제로는 알코올계 화합물로서 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 2-에틸헥산올, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 메틸카르비톨, 벤질알코올, 시클로헥산올 등을 들 수 있고, 페놀계 화합물로서 페놀, 크레졸, 에틸페놀, 부틸페놀, 노닐페놀, 디노닐페놀, 스티렌화페놀, 히드록시벤조산에스테르 등을 들 수 있다. 활성 메틸렌계 화합물로는 말론산디메틸, 말론산디에틸, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 아세틸아세톤 등을 들 수 있고, 메르캅탄계 화합물로는 부틸메르캅탄, 도데실메르캅탄 등을 들 수 있다.
또한, 블록화제인 산아미드계 화합물로는 아세토아닐리드, 아세트산아미드, ε-카프로락탐, δ-발레로락탐, γ-부티로락탐 등을 들 수 있고, 산이미드계 화합물로는 숙신산이미드, 말레산이미드 등을 들 수 있다. 이미다졸계 화합물로는 이미다졸, 2-메틸이미다졸 등을 들 수 있고, 요소계 화합물로는 요소, 티오 요소, 에틸렌 요소 등을 들 수 있다. 아민계 화합물로는 디페닐아민, 아닐린, 카르바졸 등을 들 수 있고, 이민계 화합물로는 에틸렌이민, 폴리에틸렌이민 등을 들 수 있다. 중아황산염으로는 중아황산소다 등을 들 수 있고, 피리딘계 화합물로는 2-히드록시피리딘, 2-히드록시퀴놀린 등을 들 수 있다. 또한, 옥심계 화합물로는 포름알독심, 아세트알독심, 아세토옥심, 메틸에틸케토옥심, 시클로헥사논옥심 등을 들 수 있고, 피라졸계 화합물로는 3,5-디메틸피라졸, 3,5-디에틸피라졸 등을 들 수 있다.
한편, 전자선의 조사에 의해 탈블록하는 블록화제로는 오르토-니트로벤질기, α,α-디메틸-3,5-디메톡시벤질기 등을 들 수 있다.
상술한 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기로는, 하기 화학식 (1a) 또는 (1b)로 표시되는 기가 바람직하다.
Figure pct00003
[식 중, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, R11, R12, R13, R14 및 R15는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기를 나타낸다]
여기서, 이들 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기에서, R11 내지 R15로 표시되는 기로서의 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기는 직쇄, 분지, 환상 중 어느 하나의 기일 수도 있고, 포화기일 수도 불포화기일 수도 있다.
이 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로는, 예를 들면 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 분지상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 환상 탄화수소기, 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기를 들 수 있다. 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 분지상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 환상 탄화수소기 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이다.
또한, 이들 탄소수 1 내지 20의 직쇄상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 분지상 탄화수소기, 탄소수 3 내지 20의 환상 탄화수소기는 일부의 수소 원자가 불소 원자에 의해서 치환된 것일 수도 있다. 또한, 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기는 알킬기, 할로겐 원자 등으로 치환되어 있을 수도 있다.
탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 이소프로필기, 이소부틸기, 터셔리부틸기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로펜티닐기, 시클로헥시닐기, 트리플루오로메틸기, 트리플루오로에틸기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 톨릴기, 크실릴기, 디메틸페닐기, 트리메틸페닐기, 에틸페닐기, 디에틸페닐기, 트리에틸페닐기, 프로필페닐기, 부틸페닐기, 메틸나프틸기, 디메틸나프틸기, 트리메틸나프틸기, 비닐나프틸기, 에테닐나프틸기, 메틸안트릴기, 에틸안트릴기, 펜타플루오로페닐기, 트리플루오로메틸페닐기, 클로로페닐기, 브로모페닐기 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같은 블록이소시아나토기로는 O-(메틸리덴아미노)카르복시아미노기, O-(1-에틸리덴아미노)카르복시아미노기, O-(1-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노기, O-[1-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노기, 1-(3,5-디메틸피라졸릴)카르보닐아미노기, 1-(3-에틸-5-메틸피라졸릴)카르보닐아미노기, 1-(3,5-디에틸피라졸릴)카르보닐아미노기, 1-(3-프로필-5-메틸피라졸릴)카르보닐아미노기, 1-(3-에틸-5-프로필피라졸릴)카르보닐아미노기 등을 들 수 있다.
또한, 블록이소티오시아나토기로는 O-(메틸리덴아미노)티오카르복시아미노기, O-(1-에틸리덴아미노)티오카르복시아미노기, O-(1-메틸에틸리덴아미노)티오카르복시아미노기, O-[1-메틸프로필리덴아미노]티오카르복시아미노기, 1-(3,5-디메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노기, 1-(3-에틸-5-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노기, 1-(3,5-디에틸피라졸릴)티오카르보닐아미노기, 1-(3-프로필-5-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노기, 1-(3-에틸-5-프로필피라졸릴)티오카르보닐아미노기 등을 들 수 있다.
제1 화합물은 상술한 해리성기를 2개 이상 가지는 고분자 화합물 또는 저분자 화합물이다.
이하, 우선 제1 화합물이 고분자 화합물인 경우에 대해서 설명한다.
제1 화합물이 고분자 화합물인 경우, 해리성기는 고분자 화합물을 구성하는 주쇄에 직접 결합할 수도 있고, 소정의 기를 통해 결합할 수도 있다. 또한, 해리성기는 고분자 화합물을 구성하는 구조 단위에 포함되어 있을 수도 있지만, 그 경우 각 구조 단위에 포함되어 있을 수도 있고, 일부의 구조 단위에만 포함되어 있을 수도 있다. 절연성 조성물을 적절히 경화시켜 게이트 절연층 (18), (28)에 양호한 유연성을 부여하는 관점에서는, 해리성기는 일부의 구조 단위에만 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 해리성기는 고분자 화합물의 말단에만 결합할 수도 있다.
고분자 화합물을 포함하는 제1 화합물은, 예를 들면 해리성기 및 불포화 결합(예를 들면, 이중 결합)을 분자 내에 가지는 단량체 화합물(단량체)을 단독으로 중합시키거나, 다른 공중합성 화합물(공중합 단량체)과 함께 공중합시켜 중합체를 형성함으로써 얻을 수 있다. 또한, 제1 화합물은 상기한 단량체로서, 해리성기 대신에 반응성 관능기를 가지는 것을 이용하고, 이를 중합하여 중합체를 형성한 후에, 얻어진 중합체에서의 반응성 관능기를 해리성기로 변경함으로써 얻을 수도 있다. 이들 중합시에는, 광 중합 개시제나 열 중합 개시제를 적용할 수도 있다.
예를 들면, 해리성기가 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기인 경우, 제1 화합물은 다음과 같이 하여 얻을 수 있다. 즉, 우선 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기와 불포화 결합을 분자 내에 가지는 단량체를 단독으로 또는 다른 공중합 단량체와 함께 중합하여 중합체를 얻은 후, 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기를, 상술한 블록화제와 반응시켜 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기로 변환함으로써 제1 화합물을 얻을 수 있다.
이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기와 불포화 결합을 분자 내에 가지는 단량체로는 2-아크릴로일옥시에틸이소시아네이트, 2-메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트, 2-(2'-메타크릴로일옥시에틸)옥시에틸이소시아네이트, 2-아크릴로일옥시에틸이소티오시아네이트, 2-메타크릴로일옥시에틸이소티오시아네이트, 2-(2'-메타크릴로일옥시에틸)옥시에틸이소티오시아네이트 등을 들 수 있다.
또한, 처음부터 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기와 불포화 결합을 분자 내에 가지는 단량체를 단독으로 또는 다른 공중합 단량체와 함께 중합하여 중합체를 얻는 것에 의해서도 제1 화합물을 얻을 수 있다. 예를 들면, 블록이소시아나토기와 불포화 결합을 분자 내에 가지는 단량체로는 2-〔O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트, 2-〔N-[1',3'-디메틸피라졸릴]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
중합 반응에 이용하는 광 중합 개시제로는, 예를 들면 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 4-이소프로필-2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 벤조페논, 메틸(o-벤조일)벤조에이트, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-벤조일)옥심, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인옥틸에테르, 벤질, 벤질디메틸케탈, 벤질디에틸케탈, 디아세틸 등의 카르보닐 화합물, 메틸안트라퀴논, 클로로안트라퀴논, 클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤 등의 안트라퀴논 또는 티오크산톤 유도체, 디페닐디술피드, 디티오카르바메이트 등의 황 화합물을 들 수 있다.
또한, 열 중합 개시제는 라디칼 중합의 개시제로서 기능할 수 있는 것이다. 예를 들면, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스이소발레로니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산), 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸프로판), 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)2염산염 등의 아조계 화합물, 메틸에틸케톤퍼옥시드, 메틸이소부틸케톤퍼옥시드, 시클로헥사논퍼옥시드, 아세틸아세톤퍼옥시드 등의 케톤퍼옥시드류, 이소부틸퍼옥시드, 벤조일퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥시드, o-메틸벤조일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, p-클로로벤조일퍼옥시드 등의 디아실퍼옥시드류, 2,4,4-트리메틸펜틸-2-히드로퍼옥시드, 디이소프로필벤젠퍼옥시드, 쿠멘히드로퍼옥시드, t-부틸퍼옥시드 등의 히드로퍼옥시드류, 디쿠밀퍼옥시드, t-부틸쿠밀퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, 트리스(t-부틸퍼옥시)트리아진 등의 디알킬퍼옥시드류, 1,1-디-t-부틸퍼옥시시클로헥산, 2,2-디(t-부틸퍼옥시)부탄 등의 퍼옥시케탈류, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시이소부티레이트, 디-t-부틸퍼옥시헥사히드로테레프탈레이트, 디-t-부틸퍼옥시아젤레이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디-t-부틸퍼옥시트리메틸아디페이트 등의 알킬퍼에스테르류, 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 디-sec-부틸퍼옥시디카르보네이트, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트 등의 퍼카르보네이트류 등을 들 수 있다.
상술한 해리성기 또는 반응성 관능기를 가지는 단량체와 공중합시키는 공중합 단량체로는, 예를 들면 (메트)아크릴산에스테르 및 그의 유도체, 스티렌 및 그의 유도체, 아세트산비닐 및 그의 유도체, (메트)아크릴로니트릴 및 그의 유도체, 유기 카르복실산의 비닐에스테르 및 그의 유도체, 유기 카르복실산의 알릴에스테르 및 그의 유도체, 푸마르산의 디알킬에스테르 및 그의 유도체, 말레산의 디알킬에스테르 및 그의 유도체, 이타콘산의 디알킬에스테르 및 그의 유도체, 유기 카르복실산의 N-비닐아미드 유도체, 말레이미드 및 그의 유도체, 말단 불포화 탄화수소 및 그의 유도체 등, 유기 게르마늄 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "(메트)아크릴"이란, 아크릴 및 메타크릴을 총칭한 명칭이고, 이들 중 어느 하나 또는 둘 다를 나타내고 있다.
공중합 단량체 중 (메트)아크릴산에스테르류 및 그의 유도체로는, 단관능의 (메트)아크릴레이트나, 다관능의 (메트)아크릴레이트를 적용할 수 있다. 또한, 다관능의 (메트)아크릴레이트는, 목적으로 하는 중합체의 성형에 따라서 사용량이 제약되는 경우가 있다.
(메트)아크릴산에스테르류 및 그의 유도체로는, 예를 들면 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산-n-프로필, (메트)아크릴산이소프로필, (메트)아크릴산-n-부틸, (메트)아크릴산이소부틸, (메트)아크릴산-sec-부틸, (메트)아크릴산헥실, (메트)아크릴산옥틸, (메트)아크릴산-2-에틸헥실, (메트)아크릴산데실, (메트)아크릴산이소보르닐, (메트)아크릴산시클로헥실, (메트)아크릴산페닐, (메트)아크릴산벤질, (메트)아크릴산-2-히드록시에틸, (메트)아크릴산-2-히드록시프로필, (메트)아크릴산-3-히드록시프로필, (메트)아크릴산-2-히드록시부틸, (메트)아크릴산-2-히드록시페닐에틸, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N,N-디에틸(메트)아크릴아미드, N-아크릴로일모르폴린 등을 들 수 있다.
또한, 스티렌 및 그의 유도체로는 스티렌, 2,4-디메틸-α-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 2,5-디메틸스티렌, 2,6-디메틸스티렌, 3,4-디메틸스티렌, 3,5-디메틸스티렌, 2,4,6-트리메틸스티렌, 2,4,5-트리메틸스티렌, 펜타메틸스티렌, o-에틸스티렌, m-에틸스티렌, p-에틸스티렌, o-클로로스티렌, m-클로로스티렌, p-클로로스티렌, o-브로모스티렌, m-브로모스티렌, p-브로모스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-히드록시스티렌, m-히드록시스티렌, p-히드록시스티렌, 2-비닐비페닐, 3-비닐비페닐, 4-비닐비페닐, 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌, 4-비닐-p-터페닐, 1-비닐안트라센, α-메틸스티렌, o-이소프로페닐톨루엔, m-이소프로페닐톨루엔, p-이소프로페닐톨루엔, 2,4-디메틸-α-메틸스티렌, 2,3-디메틸-α-메틸스티렌, 3,5-디메틸-α-메틸스티렌, p-이소프로필-α-메틸스티렌, α-에틸스티렌, α-클로로스티렌, 디비닐벤젠, 디비닐비페닐, 디이소프로필벤젠, 4-아미노스티렌 등을 들 수 있다.
(메트)아크릴로니트릴 및 그의 유도체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등을 들 수 있다. 유기 카르복실산의 비닐에스테르 및 그의 유도체로는 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐, 아디프산디비닐 등을 들 수 있다. 유기 카르복실산의 알릴에스테르 및 그의 유도체로는 아세트산알릴, 벤조산알릴, 아디프산디알릴, 테레프탈산디알릴, 이소프탈산디알릴, 프탈산디알릴 등을 들 수 있다.
푸마르산의 디알킬에스테르 및 그의 유도체로는 푸마르산디메틸, 푸마르산디에틸, 푸마르산디이소프로필, 푸마르산디-sec-부틸, 푸마르산디이소부틸, 푸마르산디-n-부틸, 푸마르산디-2-에틸헥실, 푸마르산디벤질 등을 들 수 있다. 말레산의 디알킬에스테르 및 그의 유도체로는 말레산디메틸, 말레산디에틸, 말레산디이소프로필, 말레산디-sec-부틸, 말레산디이소부틸, 말레산디-n-부틸, 말레산디-2-에틸헥실, 말레산디벤질 등을 들 수 있다.
이타콘산의 디알킬에스테르 및 그의 유도체로는 이타콘산디메틸, 이타콘산디에틸, 이타콘산디이소프로필, 이타콘산디-sec-부틸, 이타콘산디이소부틸, 이타콘산디-n-부틸, 이타콘산디-2-에틸헥실, 이타콘산디벤질 등을 들 수 있다. 유기 카르복실산의 N-비닐아미드 유도체로는 N-메틸-N-비닐아세트아미드 등을 들 수 있다. 말레이미드 및 그의 유도체로는 N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드 등을 들 수 있다.
말단 불포화 탄화수소 및 그의 유도체로는 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 비닐시클로헥산, 염화비닐, 알릴알코올 등을 들 수 있다. 유기 게르마늄 유도체로는 알릴트리메틸게르마늄, 알릴트리에틸게르마늄, 알릴트리부틸게르마늄, 트리메틸비닐게르마늄, 트리에틸비닐게르마늄 등을 들 수 있다.
이들 공중합 단량체 중에서는 (메트)아크릴산알킬에스테르, 스티렌, (메트)아크릴로니트릴 또는 알릴트리메틸게르마늄이 바람직하고, 이들을 적절하게 조합하여 적용할 수도 있다.
제1 화합물을 해리성기 또는 반응성 관능기를 가지는 단량체에 공중합 단량체를 공중합시켜 형성하는 경우, 해리성기 또는 반응성 관능기를 가지는 단량체는 중합에 제공되는 단량체의 총량 중 5 mol％ 이상 60 mol％ 이하인 것이 바람직하고, 10 mol％ 이상 50 mol％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이러한 공중합비를 만족시키도록 함으로써, 제1 화합물이 적절히 해리성기를 함유하게 되어, 절연성 조성물의 경화가 양호하게 발생하게 된다.
이와 같이 하여 얻어지는 제1 화합물로는, 예를 들면 하기 화학식 (2a)로 표시되는 구조 단위 및 하기 화학식 (2b)로 표시되는 구조 단위로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위와, 하기 화학식 (2c)로 표시되는 구조 단위, 하기 화학식 (2d)로 표시되는 구조 단위 및 하기 화학식 (2e)로 표시되는 구조 단위로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위를 가지는 고분자 화합물이 바람직하다.
Figure pct00004
[식 중, X21 및 X22는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, R201, R202, R203, R204, R205, R206, R207, R208, R209, R210, R211, R212, R213, R214, R215, R216, R217 및 R218은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기를 나타내며, RA, RB, RC, RD 및 RE는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기를 나타내고, q, r, s, t 및 u는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이다]
이 고분자 화합물은 상기 화학식 (2a)로 표시되는 구조 단위 및 상기 화학식 (2b)로 표시되는 구조 단위 중 복수와, 상기 화학식 (2c)로 표시되는 구조 단위, 상기 화학식 (2d)로 표시되는 구조 단위 및 상기 화학식 (2e)로 표시되는 구조 단위 중 복수를 조합하여 가지는 것일 수도 있다.
여기서, 상기 화학식 (2a) 내지 (2e) 중 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기로는, 상술한 화학식 (1a) 또는 (1b)의 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기로 나타낸 탄소수 1 내지 20의 유기기와 마찬가지인 것을 들 수 있다. 또한, 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기로는, 이들 1가의 유기기가 가지고 있는 수소 원자 중 1개가 다른 구조와의 결합손이 된 2가의 기를 들 수 있다.
제1 화합물이 고분자 화합물인 경우, 제1 화합물로는 보다 구체적으로는 폴리(스티렌-co-[2-〔O-(1'-메틸프로필리덴아미노)카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트]), 폴리(스티렌-co-[2-〔1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)카르보닐아미노〕에틸-메타크릴레이트]), 폴리(스티렌-co-아크릴로니트릴-co-[2-〔O-(1'-메틸프로필리덴아미노)카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트]), 폴리(스티렌-co-아크릴로니트릴-co-[2-〔1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)카르보닐아미노〕에틸-메타크릴레이트]), 폴리(스티렌-co-아크릴로니트릴-co-[2-〔O-(1'-메틸프로필리덴아미노)카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트]-co-알릴트리메틸게르마늄), 폴리(스티렌-co-아크릴로니트릴-co-[2-〔1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)카르보닐아미노〕에틸-메타크릴레이트]-co-알릴트리메틸게르마늄) 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같은 고분자 화합물을 포함하는 제1 화합물은 그의 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이 3000 내지 1000000인 것이 바람직하고, 5000 내지 500000인 것이 보다 바람직하다. 이러한 중량 평균 분자량을 가짐으로써, 평탄성 및 균일성이 양호한 절연층을 형성할 수 있다는 이점이 있다.
이어서, 제1 화합물이 저분자 화합물인 경우에 대해서 설명한다.
저분자 화합물을 포함하는 제1 화합물은 2개 이상의 해리성기가 저분자(단량체) 구조로 결합한 구조를 가지는 화합물이다. 이 저분자 구조의 형태로는, 예를 들면 알킬 구조나, 치환기를 가질 수도 있는 벤젠환이 바람직하다.
해리성기가 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기인 경우, 제1 화합물로는 하기 화학식 (3a)로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 (3b)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00005
[식 중, X31 및 X32는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, R31, R32, R33, R34, R35, R36 및 R37은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기를 나타내며, RF 및 RG는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기를 나타내고, a 및 b는 각각 독립적으로 2 내지 6의 정수이며, c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이다]
상기 화학식 (3a) 또는 (3b)에서의 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기 또는 2가의 유기기로는, 상술한 기와 마찬가지인 것을 예시할 수 있다.
이러한 제1 화합물은, 예를 들면 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기를 2개 이상 가지는 저분자 화합물에 대하여 상술한 블록화제를 반응시킴으로써, 반응성 관능기인 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기를 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기로 변환함으로써 얻을 수 있다. 이 반응시에는, 유기 용매나 촉매 등을 적절하게 가할 수도 있다.
이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기를 2개 이상 가지는 저분자 화합물로는, 예를 들면 오르토-페닐렌디이소시아네이트, 메타-페닐렌디이소시아네이트, 파라-페닐렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
그리고, 상기 반응에 의해서 얻을 수 있는 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기를 2개 이상 가지는 저분자 화합물로는, 다음과 같은 것을 예시할 수 있다.
즉, 1,2-디[O-(메틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-(메틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-(메틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[O-(1'-에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-(1'-에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-(1'-에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3'-에틸-5'-메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1-(3'-에틸-5'-메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3'-에틸-5'-메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3',5'-디에틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3',5'-디에틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3',5'-디에틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3'-프로필-5'-메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3'-프로필-5'-메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3'-프로필-5'-메틸피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3'-에틸-5'-프로필피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3'-에틸-5'-프로필피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3'-에틸-5'-프로필피라졸릴)카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[O-(메틸리덴아미노)카르복시아미노]부탄, 1,4-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]부탄, 1,6-디[O-(메틸리덴아미노)카르복시아미노]헥산, 1,6-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]헥산, 1,2-디[O-(메틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-(메틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-(메틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[O-(1'-에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-(1'-에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-(1'-에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[O-[1'-메틸프로필리덴아미노]티오카르복시아미노]벤젠, 1,3-디[O-[1'-메틸프로필리덴아미노]티오카르복시아미노]벤젠, 1,4-디[O-[1'-메틸프로필리덴아미노]티오카르복시아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3',5'-디메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3'-에틸-5'-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3'-에틸-5'-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3'-에틸-5'-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3',5'-디에틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3',5'-디에틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3',5'-디에틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3'-프로필-5'-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3'-프로필-5'-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3'-프로필-5'-메틸피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,2-디[1'-(3'-에틸-5'-프로필피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,3-디[1'-(3'-에틸-5'-프로필피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[1'-(3'-에틸-5'-프로필피라졸릴)티오카르보닐아미노]벤젠, 1,4-디[O-(메틸리덴아미노)티오카르복시아미노]부탄, 1,4-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]부탄, 1,6-디[O-(메틸리덴아미노)티오카르복시아미노]헥산, 1,6-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)티오카르복시아미노]헥산 등을 들 수 있다.
또한, 열이 아닌, 주로 전자선에 의해 탈블록하는 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기를 2개 이상 가지는 저분자 화합물로는 1,2-디(오르토-니트로벤질카르보닐아미노)벤젠, 1,3-디(오르토-니트로벤질카르보닐아미노)벤젠, 1,4-디(오르토-니트로벤질카르보닐아미노)벤젠, 1,2-비스[α-(α,α-디메틸-3,5-디메톡시벤질)카르보닐아미노]벤젠, 1,3-비스[α-(α,α-디메틸-3,5-디메톡시벤질)카르보닐아미노]벤젠, 1,4-비스[α-(α,α-디메틸-3,5-디메톡시벤질)카르보닐아미노]벤젠, 2-(오르토-니트로벤질카르보닐아미노)에틸-메타크릴레이트, 2-[α-(α,α-디메틸-3,5-디메톡시벤질)카르보닐아미노]에틸-메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
이어서, 제2 화합물에 대해서 설명한다.
제2 화합물은 분자 내에 활성 수소기를 2개 이상 가지는 고분자 화합물 또는 저분자 화합물이다. 이 제2 화합물에서 활성 수소기로는 아미노기, 히드록시기 또는 메르캅토기를 들 수 있다. 그 중에서도, 활성 수소기로는 상술한 반응성 관능기(특히 이소시아나토기 또는 이소티오시아나토기)와의 반응을 양호하게 일으킬 수 있는 페놀성 히드록시기 및 방향족 아미노기가 바람직하다.
제2 화합물이 고분자 화합물인 경우, 활성 수소기는 고분자 화합물을 구성하는 주쇄에 직접 결합할 수도 있고, 소정의 기를 통해 결합할 수도 있다. 또한, 활성 수소기는 고분자 화합물을 구성하는 구조 단위에 포함될 수도 있고, 그 경우는 각 구조 단위에 포함되어 있을 수도 있고, 일부의 구조 단위에만 포함되어 있을 수도 있다. 또한, 활성 수소기는 고분자 화합물의 말단에만 결합할 수도 있다.
고분자 화합물을 포함하는 제2 화합물은, 예를 들면 활성 수소기 및 불포화 결합(예를 들면, 이중 결합)을 분자 내에 가지는 단량체 화합물(단량체)을 단독으로 중합시키거나, 다른 공중합성 화합물과 공중합시켜 중합체를 형성함으로써 얻을 수 있다. 이들 중합시에는, 광 중합 개시제나 열 중합 개시제를 적용할 수도 있다. 또한, 공중합 단량체, 광 중합 개시제, 열 중합 개시제로는 상술한 고분자 화합물을 포함하는 제1 화합물을 형성하는 경우와 마찬가지인 것을 적용할 수 있다.
활성 수소기 및 불포화 결합을 분자 내에 가지는 단량체로는, 예를 들면 아미노스티렌, 히드록시스티렌, 비닐벤질알코올, 아미노에틸메타크릴레이트, 에틸렌글리콜모노비닐에테르 등을 들 수 있다.
또한, 고분자 화합물을 포함하는 제2 화합물로는 페놀 화합물과, 포름알데히드를 산 촉매의 존재하에서 축합시킴으로써 얻어진 노볼락 수지도 바람직하다.
제2 화합물이 고분자 화합물인 경우, 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 1000 내지 1000000인 것이 바람직하고, 3000 내지 500000인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 절연층의 평탄성 및 균일성이 양호해진다는 효과가 얻어지게 된다.
한편, 제2 화합물이 저분자 화합물인 경우, 그러한 제2 화합물은 2개 이상의 활성 수소기가 저분자(단량체) 구조에 결합한 구조를 가지는 화합물이 된다. 이 저분자 구조로는, 예를 들면 알킬 구조나 벤젠환을 들 수 있다. 이러한 제2 화합물로는 아민계, 알코올계, 페놀계 또는 티올계의 저분자 화합물을 예시할 수 있다.
예를 들면, 아민계의 화합물로는 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, N,N,N',N',-테트라아미노에틸에틸렌디아민, 오르토-페닐렌디아민, 메타-페닐렌디아민, 파라-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-파라-페닐렌디아민, 멜라민, 2,4,6-트리아미노피리미딘, 1,5,9-트리아자시클로도데칸 등을 들 수 있다.
알코올계의 화합물로는 에틸렌글리콜, 1,2-디히드록시프로판, 글리세롤, 1,4-디메탄올벤젠 등을 들 수 있다. 페놀계의 화합물로는 1,2-디히드록시벤젠, 1,3-디히드록시벤젠, 1,4-디히드록시벤젠, 1,2-디히드록시나프탈렌, 레조르신, 플루오로글리세롤, 2,3,4-트리히드록시벤즈알데히드, 3,4,5-트리히드록시벤즈아미드 등을 들 수 있다. 또한, 티올계의 화합물로는 에틸렌디티올, 파라-페닐렌디티올 등을 들 수 있다.
본 실시 형태의 트랜지스터 (100), (200)에서의 게이트 절연층 (18), (28)은 상술한 바와 같은 제1 화합물 및 제2 화합물을 조합하여 포함하는 절연성 조성물의 경화물을 포함하는 것이다. 여기서 절연성 조성물의 경화물이란, 제1 화합물과 제2 화합물 사이에서 발생하는 반응에 의해서, 제1 화합물과 제2 화합물이 반복하여 결합되어 이루어지는 구조가 형성된 상태인 것이다. 이러한 제1 화합물과 제2 화합물의 반응은, 우선 전자선 또는 열을 가함으로써, 제1 화합물의 해리성기로부터 반응성 관능기가 형성되고, 이것에 계속해서 제1 화합물에서 발생된 반응성 관능기가 제2 화합물의 활성 수소기와 반응함으로써 발생하는 것이다. 이와 같이, 절연성 조성물은 전자선 또는 열을 가함으로써 경화할 수 있다. 전자선이란, 소정의 파장을 가지는 전자파이고, 예를 들면 X선이나 자외선 등이 이것에 해당한다.
[유기 박막 트랜지스터의 제조 방법]
이어서, 상술한 구성을 가지는 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다.
우선, 제1 실시 형태의 트랜지스터 (100)의 제조에서는 기판 (10)을 준비하고, 이 기판 (10) 상에 예를 들면 증착법, 스퍼터링법, 인쇄법, 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 상술한 바와 같은 도전성 재료를 퇴적시킴으로써, 소스 전극 (12) 및 드레인 전극 (14)를 형성한다.
이로부터, 소스 전극 (12) 및 드레인 전극 (14)가 형성된 기판 (10) 상에, 이들 각각 일부를 덮도록 유기 반도체층 (16)을 형성한다. 유기 반도체층 (16)은, 예를 들면 상술한 저분자 또는 고분자 유기 반도체 재료를, 이들을 용해 가능한 용매에 용해시킨 후, 기판 상에 도포하고, 건조시킴으로써 형성하는 것이 바람직하다.
여기서 이용하는 용매로는 유기 반도체 재료를 용해시킬 수 있는 것이면 되고, 건조에 의한 제거를 될 수 있는 한 저온에서 행하는 관점에서는 상압에서의 비점이 50 ℃ 내지 200 ℃인 것이 바람직하다. 용매로는 클로로포름, 톨루엔, 아니솔, 2-헵타논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 유기 용매를 들 수 있다. 유기 반도체 재료의 용액의 도포는, 예를 들면 스핀 코팅법, 다이 코터법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법 등에 의해 행할 수 있다.
이어서, 소스 전극 (12), 드레인 전극 (14) 및 유기 반도체층 (16)이 형성된 기판 (10) 상에 이들을 덮도록 절연층 (18)을 형성한다. 절연층 (18)은 상술한 절연성 조성물을 도포한 후, 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 이 제1 실시 형태의 트랜지스터 (100)의 제조의 경우, 기판 (10) 상에 소스 전극 (12), 드레인 전극 (14) 및 유기 반도체층 (16)이 형성된 적층 구조의 상면이 "절연층을 형성하는 면"에 해당한다. 또한, 절연층 (18)의 상세한 형성 방법에 대해서는 후술한다.
그 후, 절연층 (18) 상에 게이트 전극 (19)를 소스 전극 (12)나 드레인 전극 (14)와 마찬가지의 방법에 의해서 형성한다. 이에 따라, 도 1에 나타내는 제1 실시 형태의 트랜지스터 (100)이 얻어진다.
한편, 제2 실시 형태의 트랜지스터 (200)은, 우선 기판 (20) 상에 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 게이트 전극 (29)를 형성한다. 이어서, 이 게이트 전극 (29)를 덮도록 하여 기판 (20) 상에 게이트 절연층 (28)을 형성한다. 게이트 절연층 (28)의 형성 방법에 대해서는 후술하지만, 제2 실시 형태에서는 기판 (20) 상에 게이트 전극 (29)가 형성된 적층 구조의 상면이 "절연층을 형성하는 면"에 해당한다.
이로부터 게이트 절연층 (28) 상에, 소스 전극 (22) 및 드레인 전극 (24)를 형성하고, 추가로 이들 각각 일부를 덮도록 유기 반도체층 (26)을 형성한다. 이들은 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 행할 수 있다. 그리고, 이와 같이 하여 기판 (20) 상에 형성된 게이트 전극 (29), 게이트 절연층 (28), 소스 전극 (22), 드레인 전극 (24) 및 유기 반도체층 (26)을 덮도록 톱 코팅 (30)을 형성함으로써, 도 2에 나타내는 제2 실시 형태의 트랜지스터 (200)이 얻어진다. 또한, 톱 코팅 (30)은, 예를 들면 분자 내에 불소 원자를 가지는 중합체 등으로 구성되고, 스핀 코팅법, 침지 코팅법, 포팅법, 스프레이법 등에 의해서 형성하는 것이 가능하다.
이하, 이들 트랜지스터 (100), (200)에서의 게이트 절연층 (18), (28)의 형성 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
게이트 절연층 (18), (28)의 형성에서는, 우선 이들 게이트 절연층을 형성하는 면 상에 상술한 절연성 조성물을 도포한다. 절연성 조성물의 도포는, 예를 들면 절연성 조성물을 유기 용매에 용해시킨 용액의 상태에서 행할 수 있다. 이 용액에 이용하는 유기 용매로는, 절연성 조성물의 성분을 용해시킬 수 있는 것이고, 예를 들면 상압에서의 비점이 100 ℃ 내지 200 ℃인 것이 건조에 의한 제거가 용이하기 때문에 바람직하다. 이러한 유기 용매로는 2-헵타논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 들 수 있다.
절연성 조성물을 포함하는 용액의 도포는 스핀 코팅법, 다이 코터법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법 등에 의해서 행할 수 있다. 또한, 절연성 조성물의 용액 중에는, 필요에 따라서 레벨링제, 계면활성제, 경화 촉매 등을 첨가할 수도 있다.
이어서, 상기한 바와 같이 하여 도포된 절연성 조성물의 용액을 건조시켜 유기 용매를 제거하고, 이에 따라 절연성 조성물로 이루어지는 층을 형성한다. 건조는 유기 용매가 휘발하는 정도로 가열함으로써 행할 수 있다. 이 때, 저온에서 트랜지스터를 형성하는 관점에서는, 과도하게 고온으로 하지 않는 것이 바람직하다.
그리고, 절연성 조성물로 이루어지는 층을 경화시킴으로써, 게이트 절연층 (18), (28)을 형성할 수 있다. 경화는 상술한 바와 같이, 전자선의 조사 또는 가열에 의해서 행할 수 있다. 예를 들면, 절연성 조성물에서의 제1 화합물이 해리성기로서 블록이소시아나토기 또는 블록이소티오시아나토기를 가지고 있는 경우, 경화는 가열에 의해서 일으킬 수 있다.
이 경우, 가열 온도는 60 내지 250 ℃로 하는 것이 바람직하고, 80 내지 200 ℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 가열 온도가 250 ℃를 초과하면, 예를 들면 플라스틱 기판 등을 이용한 경우에 그의 신축을 충분히 억제할 수 없게 될 우려가 있다. 한편, 60 ℃보다도 작으면, 절연성 조성물이 충분히 경화하지 않아, 누설 전류의 억제, 절연 내압의 향상, 히스테리시스의 안정과 같은 효과가 충분히 얻어지지 않게 되는 경우가 있다.
또한, 이러한 트랜지스터 (100), (200)의 제조 방법에서는, 게이트 절연층 (18), (28) 상에 자기조직화 단분자막층을 형성할 수도 있다(도시하지 않음). 이러한 자기조직화 단분자막층을 형성함으로써, 절연 내압의 추가적인 향상이나, 트랜지스터 특성의 개선과 같은 효과가 얻어지게 된다.
자기조직화 단분자막층은, 예를 들면 게이트 절연층 (18), (28)에 알킬클로로실란 화합물 또는 알킬알콕시실란 화합물을 처리함으로써 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 형성된 자기조직화 단분자막층은 알킬클로로실란 화합물 또는 알킬알콕시실란 화합물이 가수분해·축합 등을 일으킨 구조를 가지며, 게이트 절연층 (18), (28) 표면과 이온 결합, 수소 결합 등에 의해서 상호 작용한 구성을 가진다고 여겨진다.
알킬클로로실란 화합물 또는 알킬알콕시실란 화합물의 처리는, 예를 들면 이들 화합물을 유기 용매 중에 1 내지 10 중량％가 되도록 용해시킨 용액을 게이트 절연층 (18), (28) 상에 도포하여 건조시키는 것 등에 의해서 형성할 수 있다.
알킬클로로실란 화합물로는, 예를 들면 메틸트리클로로실란, 에틸트리클로로실란, 부틸트리클로로실란, 데실트리클로로실란, 옥타데실트리클로로실란 등을 들 수 있다. 또한, 알킬알콕시실란 화합물로는 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 데실트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
[디스플레이용 부재 및 디스플레이]
이어서, 본 발명의 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재 및 디스플레이에 대해서 설명하다. 이하의 설명에서는 디스플레이로서 유기 EL 소자를 이용한 것의 구조를 예로 들어 설명하지만, 본 발명에 적용할 수 있는 디스플레이는 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 3은 바람직한 실시 형태에 따른 디스플레이의 단면 구성을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 디스플레이 (300)은 트랜지스터 (200)과, 유기 EL 소자 (40)을 구비한 구성을 가지고 있다. 이 디스플레이 (300)은 디스플레이에서의 1개의 화소를 구성하는 것이고, 유기 EL 소자 (40)에 트랜지스터 (200)이 접속되어, 이 유기 EL 소자 (40)의 발광을 제어한다. 그리고, 실제 디스플레이는 이러한 디스플레이 (300)이 다수개 설치됨으로써 화상의 표시가 가능한 것이다.
디스플레이 (300)에서, 트랜지스터 (200)은 상술한 제2 실시 형태의 트랜지스터 (200)과 마찬가지의 구조를 가지는 것이다. 이 트랜지스터 (200)에서의 기판 (20)은, 그의 면 방향으로 연장되어 있으며, 유기 EL 소자 (40)을 탑재하는 기판을 겸비하고 있다. 또한, 기판 (20)과 유기 EL 소자 (40) 사이에는, 트랜지스터 (200)에서의 톱 코팅 (30)이 배치되도록 되어 있다. 유기 EL 소자 (40)으로는 공지된 구조를 가지는 것을 적용할 수 있다.
이러한 디스플레이 (300)과 같이, 본 발명의 트랜지스터의 한 실시 형태인 트랜지스터 (200)은, 디스플레이에 이용되는 디스플레이용 부재로서 바람직하게 사용할 수 있다. 그리고 이러한 트랜지스터 (200)은, 상술한 바와 같이 특히 종래 고온을 필요로 하던 게이트 절연층 (28)이 저온에서 형성 가능하기 때문에, 예를 들면 기판 (20)으로서 플라스틱 기판을 이용한 경우에도, 이 기판의 신축 등을 충분히 억제할 수 있다. 그리고 통상 고화소화를 위해 디스플레이 (300)으로 나타내는 소자를 작게 한 경우, 기판의 변형이 표시 특성에 크게 영향을 미치는 경향이 있지만, 본 실시 형태에서는 저온에서의 형성이 가능한 트랜지스터 (200)을 디스플레이 부재로서 적용하고 있기 때문에, 이러한 기판의 변형을 억제할 수 있어, 디스플레이 (300)의 협소화가 용이하다.
<실시예>
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[제1 및 제2 화합물의 합성]
(합성예 1)
스티렌(와코 쥰야꾸 제조) 5.00 g, 아크릴로니트릴(와코 쥰야꾸 제조) 1.27 g, 2-〔O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트(쇼와 덴꼬 제조, 상품명: 카렌즈 MOI-BM) 1.92 g, 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) 0.08 g, 2-헵타논(와코 쥰야꾸 제조) 19.13 g을 50 ㎖ 내압 용기(에이스 제조)에 넣고 질소를 버블링한 후, 밀전하고 60 ℃의 유욕 중에서 48 시간 동안 중합시켜 제1 화합물인 고분자 화합물 1의 점조한 2-헵타논 용액을 얻었다.
얻어진 고분자 화합물 1의 표준 폴리스티렌으로부터 구한 중량 평균 분자량은 107000이었다(시마즈 제조 GPC, Tsk겔 수퍼(Tskgel super) HM-H 1개+Tsk겔 수퍼 H2000 1개, 이동상=THF).
(합성예 2)
스티렌(와코 쥰야꾸 제조) 1.00 g, 아크릴로니트릴(와코 쥰야꾸 제조) 0.51 g, 2-〔O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트(쇼와 덴꼬 제조, 상품명: 카렌즈 MOI-BM) 0.51 g, 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) 0.02 g, 2-헵타논(와코 쥰야꾸 제조) 18.20 g을 50 ㎖ 내압 용기(에이스 제조)에 넣고 질소를 버블링한 후, 밀전하고 60 ℃의 유욕 중에서 48 시간 동안 중합시켜 제1 화합물인 고분자 화합물 2의 점조한 2-헵타논 용액을 얻었다.
얻어진 고분자 화합물 2의 표준 폴리스티렌으로부터 구한 중량 평균 분자량은 33000이었다(시마즈 제조 GPC, Tsk겔 수퍼 HM-H 1개+Tsk겔 수퍼 H2000 1개, 이동상=THF).
(합성예 3)
스티렌(와코 쥰야꾸 제조) 0.70 g, 아크릴로니트릴(와코 쥰야꾸 제조) 0.71 g, 2-〔O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트(쇼와 덴꼬 제조, 상품명: 카렌즈 MOI-BM) 0.54 g, 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) 0.02 g, 2-헵타논(와코 쥰야꾸 제조) 17.57 g을 50 ㎖의 내압 용기(에이스 제조)에 넣고 질소를 버블링한 후, 밀전하고 60 ℃의 유욕 중에서 48 시간 동안 중합시켜 제1 화합물인 고분자 화합물 3의 점조한 2-헵타논 용액을 얻었다.
얻어진 고분자 화합물 3의 표준 폴리스티렌으로부터 구한 중량 평균 분자량은 37000이었다(시마즈 제조 GPC, Tsk겔 수퍼 HM-H 1개+Tsk겔 수퍼 H2000 1개, 이동상=THF).
(합성예 4)
스티렌(와코 쥰야꾸 제조) 3.90 g, 2-〔O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트(쇼와 덴꼬 제조, 상품명: 카렌즈 MOI-BM) 1.00 g, 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) 0.05 g, 2-헵타논(와코 쥰야꾸 제조) 11.43 g을 50 ㎖의 내압 용기(에이스 제조)에 넣고 질소를 버블링한 후, 밀전하고 60 ℃의 유욕 중에서 48 시간 동안 중합시켜 제1 화합물인 고분자 화합물 4의 점조한 2-헵타논 용액을 얻었다.
얻어진 고분자 화합물 4의 표준 폴리스티렌으로부터 구한 중량 평균 분자량은 95000이었다(시마즈 제조 GPC, Tsk겔 수퍼 HM-H 1개+Tsk겔 수퍼 H2000 1개, 이동상=THF)
(합성예 5)
스티렌(와코 쥰야꾸 제조) 4.00 g, 아크릴로니트릴(와코 쥰야꾸 제조) 1.11 g, 2-〔O-[1'-메틸프로필리덴아미노]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트(쇼와 덴꼬 제조, 상품명: 카렌즈 MOI-BM) 1.68 g, 알릴트리메틸게르마늄(칫소 제조) 0.70 g, 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) 0.08 g, 2-헵타논(와코 쥰야꾸 제조) 15.84 g을 50 ㎖의 내압 용기(에이스 제조)에 넣고 질소를 버블링한 후, 밀전하고 60 ℃의 유욕 중에서 48 시간 동안 중합시켜 제1 화합물인 고분자 화합물 5의 점조한 2-헵타논 용액을 얻었다.
얻어진 고분자 화합물 5의 표준 폴리스티렌으로부터 구한 중량 평균 분자량은 87000이었다(시마즈 제조 GPC, Tsk겔 수퍼 HM-H 1개+Tsk겔 수퍼 H2000 1개, 이동상=THF).
(합성예 6)
4-아미노스티렌(도쿄 가세이 제조) 4.32 g, 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) 0.04 g, 2-헵타논(와코 쥰야꾸 제조) 10.08 g을 50 ㎖의 내압 용기(에이스 제조)에 넣고 질소를 버블링한 후, 밀전하고 60 ℃의 유욕 중에서 48 시간 동안 중합시켜 제2 화합물인 고분자 화합물 6의 점조한 2-헵타논 용액을 얻었다.
얻어진 고분자 화합물 6의 표준 폴리스티렌으로부터 구한 중량 평균 분자량은 18000이었다(시마즈 제조 GPC, Tsk겔 수퍼 HM-H 1개+Tsk겔 수퍼 H2000 1개, 이동상=THF)
(합성예 7)
스티렌(와코 쥰야꾸 제조) 5.00 g, 아크릴로니트릴(와코 쥰야꾸 제조) 1.27 g, 2-〔N-[1',3'-디메틸피라졸릴]카르복시아미노〕에틸-메타크릴레이트(쇼와 덴꼬 제조, 상품명: 카렌즈 MOI-BP) 2.01 g, 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴)(알드리치 제조) 0.08 g, 2-헵타논(와코 쥰야꾸 제조) 19.33 g을 50 ㎖의 내압 용기(에이스 제조)에 넣고 질소를 버블링한 후, 밀전하고 60 ℃의 유욕 중에서 48 시간 동안 중합시켜 제1 화합물인 고분자 화합물 7의 점조한 2-헵타논 용액을 얻었다.
얻어진 고분자 화합물 7의 표준 폴리스티렌으로부터 구한 중량 평균 분자량은 154000이었다(시마즈 제조 GPC, Tsk겔 수퍼 HM-H 1개+Tsk겔 수퍼 H2000 1개, 이동상=THF).
(합성예 8)
50 ㎖ 평형형 적하 깔때기, 세방면 코크, 메카니컬 교반기를 장착한 500 ㎖ 3개구 플라스크의 내부를 질소 치환한 후, 1,3-페닐렌디이소시아네이트 25.0 g(와코 쥰야꾸 제조), 탈수 테트라히드로푸란 250 ㎖를 가하고, 이들을 교반, 용해시켜 1,3-페닐렌디이소시아네이트의 테트라히드로푸란 용액을 얻었다. 반응 플라스크를 빙욕 중에 넣고, 1,3-페닐렌디이소시아네이트의 테트라히드로푸란 용액을 200 rpm으로 교반하면서 부타논케토옥심(와코 쥰야꾸 제조)을 천천히 적하하였다.
적하 종료 후, 1 시간 동안 빙욕 중에서 교반을 계속한 후, 추가로 실온에서 밤새 교반하면서 반응시켜 담황색 투명한 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 1000 ㎖의 이온 교환수에 교반하면서 적하한 후, 상청액을 버리고 점조한 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 에탄올 200 ㎖에 재용해시키고, 여과지로 불용물을 여과한 후, 감압하에서 에탄올을 증류 제거함으로써, 제1 화합물인 1,3-디[O-(1'-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠을 점조한 고체의 상태로 얻었다(얻어진 양은 45 g임).
[실시예 1]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 1의 2-헵타논 용액 1.00 g, 제2 화합물인 헥사메틸렌디아민(와코 쥰야꾸 제조) 0.017 g, 2-헵타논 1.10 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 단차계(KLM 텐콜 제조)로 막 두께를 측정한 바 250 nm였다.
이 절연층 상에 알루미늄 전극을 증착하고, 진공 프로버(BCT22MDC-5-HT-SCU; 나가세 덴시 기끼 서비스 가부시끼가이샤(Nagase Electronic Equipments Service Co. LTD) 제조)에 의해 그의 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 4.76×10-12 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작)
상술한 절연층 형성용 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 크롬 전극(게이트 전극)이 부착된 유리 기판 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 게이트 절연층을 얻었다.
이어서, F8T2(9,9-디옥틸플루오렌:비티오펜=50:50(몰비)의 공중합체; 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량=69,000)를 용매인 클로로포름에 용해시키고, 농도가 0.5 중량％인 용액(유기 반도체 조성물)을 제작한 후, 이를 멤브레인 필터로 여과하여 도포액을 얻었다.
얻어진 도포액을 상기한 게이트 절연층 상에 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 약 60 nm의 두께를 가지는 유기 반도체층을 형성하였다. 이어서, 메탈 마스크를 이용한 진공 증착법에 의해, 유기 반도체층 상에 채널 길이 20 ㎛, 채널 폭 2 mm의 소스 전극 및 드레인 전극(유기 반도체층측으로부터 풀러렌 및 금의 순서로 적층된 구조를 가짐)을 형성함으로써, 바텀 게이트형의 전계 효과형 유기 박막 트랜지스터(트랜지스터)를 제작하였다.
(트랜지스터의 특성 평가)
얻어진 트랜지스터에 대해서 게이트 전압 Vg을 0 내지 -60 V, 소스·드레인간 전압 Vsd를 0 내지 -60 V로 변화시킨 조건으로, 그의 트랜지스터 특성을 진공 프로버(BCT22MDC-5-HT-SCU; 나가세 덴시 기끼 서비스 가부시끼가이샤 제조)를 이용하여 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 이 트랜지스터에 대해서 소스·드레인간 전압 Vsd가 -50 V이고, 게이트 전압 Vg을 0 V에서 -60 V로 변화시켰을 때의 임계값 전압 Vth1과 게이트 전압 Vg를 -60 V에서 0 V로 변화시켰을 때의 임계값 전압 Vth2와의 전압 차이의 절대값을 구하고, 이를 히스테리시스로 하였다.
[실시예 2]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 1의 2-헵타논 용액 1.00 g, 제2 화합물인 1,4-페닐렌디아민(와코 쥰야꾸 제조) 0.016 g, 2-헵타논 1.10 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 250 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 4.12×10-12 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 1의 2-헵타논 용액 1.00 g, 제2 화합물인 1,4-디히드록시벤젠(와코 쥰야꾸 제조) 0.015 g, 2-헵타논 1.10 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 250 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 1.60×10-11 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 2의 2-헵타논 용액 1.00 g, 제2 화합물인 1,4-페닐렌디아민(와코 쥰야꾸 제조) 0.017 g, 2-헵타논 1.10 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 380 nm였다. 이 절연층을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 2.85×10-11 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 3의 2-헵타논 용액 1.00 g, 제2 화합물인 1,4-페닐렌디아민(와코 쥰야꾸 제조) 0.019 g, 2-헵타논 1.10 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 도포 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 320 nm였다. 이 절연층을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 6.08×10-11 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 4의 2-헵타논 용액 1.00 g, 제2 화합물인 1,4-페닐렌디아민(와코 쥰야꾸 제조) 0.015 g, 2-헵타논 2.00 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 291 nm였다. 이 절연층을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 1.97×10-8 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 7]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 5의 2-헵타논 용액 3.00 g, 제2 화합물인 1,4-페닐렌디아민(와코 쥰야꾸 제조) 0.041 g, 2-헵타논 3.00 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 230 nm였다. 이 절연층을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 80 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 80 V를 인가했을 때의 누설 전류는 1.55×10-9 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 8]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 1의 2-헵타논 용액 0.50 g, 제2 화합물인 2-(4'-히드록시페닐)에틸-디메틸실릴-폴리실세스퀴옥산 수지(BOPH 수지; 도아 고세이 제조, 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량=10000)의 42.4 중량％ 2-헵타논 용액 1.00 g, 2-헵타논 2.30 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 376 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 6.66×10-9 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
[실시예 9]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 1의 2-헵타논 용액 0.45 g, 제2 화합물인 고분자 화합물 6의 2-헵타논 용액 0.50 g, 2-헵타논 2.00 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 240 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 5.81×10-7 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
[실시예 10]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 1의 2-헵타논 용액 0.081 g, 제2 화합물인 폴리비닐페놀-co-폴리메틸메타크릴레이트(알드리치 제조) 1.00 g, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 7.00 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 30 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 440 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 1.93×10-8 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
[실시예 11]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제1 화합물인 고분자 화합물 7의 2-헵타논 용액 3.00 g, 제2 화합물인 1,4-페닐렌디아민(와코 쥰야꾸 제조) 0.047 g, 2-헵타논 4.20 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅한 후, 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 소성하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층 상에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바 360 nm였다. 이 절연층을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 3.47×10-8 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성을 측정하였다. 그 결과, 임계값 전압(Vth)은 -18.6 V이고, ON/OFF비는 6.3×10-5였다.
[실시예 12]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제2 화합물인 폴리비닐페놀(알드리치 제조, 중량 평균 분자량=8000) 1.00 g, 제1 화합물인 합성예 8에서 얻어진 1,3-디[O-(1-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠 0.10 g, 2-헵타논 7.40 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 319 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 2.79×10-4 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
[실시예 13]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제2 화합물인 폴리비닐페놀(알드리치 제조, 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량=8000) 1.00 g, 제1 화합물인 합성예 8에서 얻어진 1,3-디[O-(1-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠 0.30 g, 2-헵타논 8.70 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 256 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 5.98×10-4 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
[실시예 14]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제2 화합물인 폴리(4-비닐페놀)(알드리치 제조, 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량=8000) 1.00 g, 제1 화합물인 합성예 8에서 얻어진 1,3-디[O-(1-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠 0.60 g, 2-헵타논 8.70 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 203 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 1.48×10-4 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 15]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제2 화합물인 폴리비닐페놀-co-폴리메틸메타크릴레이트(알드리치 제조) 1.00 g, 제1 화합물인 합성예 8에서 얻어진 1,3-디[O-(1-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠 0.10 g, 2-헵타논 7.40 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 289 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 5.37×10-7 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
[실시예 16]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제2 화합물인 폴리비닐페놀-co-폴리메틸메타크릴레이트(알드리치 제조) 1.00 g, 제1 화합물인 합성예 8에서 얻어진 1,3-디[O-(1-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠 0.20 g, 2-헵타논 8.00 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 336 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 1.42×10-7 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
[실시예 17]
(절연층 형성용 용액의 제조)
제2 화합물인 폴리비닐페놀-co-폴리메틸메타크릴레이트(알드리치 제조) 1.00 g, 제1 화합물인 합성예 8에서 얻어진 1,3-디[O-(1-메틸에틸리덴아미노)카르복시아미노]벤젠 0.30 g, 2-헵타논 8.70 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 150 ℃에서 90 분간 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 298 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 100 V를 인가했을 때의 누설 전류는 2.86×10-7 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 실시예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
(절연층 형성용 용액의 제조)
폴리(4-비닐페놀)(알드리치 제조, 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량=8000) 1.00 g, 폴리(멜라민-co-포름알데히드)메틸화물의 84 중량％ 1-부탄올 용액(알드리치 제조) 0.194 g, 2-헵타논 7.00 g을 10 ㎖의 샘플병에 넣고, 교반 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다.
(절연층의 형성)
얻어진 용액을 0.2 ㎛의 멤브레인 필터를 이용하여 여과한 후, 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고, 이를 핫 플레이트 상에서 200 ℃에서 1 시간 동안 가열하여 절연층을 얻었다.
(절연층의 내용제성의 평가)
얻어진 절연층에 톨루엔 또는 클로로포름을 적하한 바, 절연층은 용해되지 않았다.
(절연층의 절연 내압의 평가)
절연층의 일부를 박리하여 실시예 1과 마찬가지로 막 두께를 측정한 바, 380 nm였다. 이 절연층을 이용하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 절연 파괴 전압을 측정한 바, 100 V를 인가하여도 절연 파괴를 일으키지 않았다. 또한, 80 V를 인가했을 때의 누설 전류는 3.01×10-7 A(전극 면적=0.0314 ㎠)였다.
(트랜지스터의 제작 및 특성 평가)
본 비교예의 절연층 형성용 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 트랜지스터를 제작하고, 마찬가지로 트랜지스터 특성 및 히스테리시스를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00006
이상의 결과로부터, 제1 및 제2 화합물을 조합하여 포함하는 본 발명의 절연성 조성물에 의해 형성한 게이트 절연층을 구비하는 실시예의 트랜지스터는, 우선 절연층을 플라스틱 기판의 신축이 발생하지 않을 정도의 저온에서 형성할 수 있으며, 이 절연층의 내용제성 및 절연 내압이 우수하고, 비교예 1의 트랜지스터에 비하여 우수한 트랜지스터 특성을 가질 뿐 아니라, 히스테리시스도 안정적이라는 것이 확인되었다.
10, 20: 기판
12, 22: 소스 전극
14, 24: 드레인 전극
16, 26: 유기 반도체층
18, 28: 게이트 절연층
19, 29: 게이트 전극
30: 톱 코팅
40: 유기 EL 소자
100, 200: 트랜지스터
300: 디스플레이

Claims (7)

  1. 소스 전극과, 드레인 전극과, 이들 사이의 전류 경로가 되는 유기 반도체층과, 상기 전류 경로를 통과하는 전류를 제어하는 게이트 전극과, 상기 유기 반도체층과 상기 게이트 전극을 절연하는 절연층을 구비하는 유기 박막 트랜지스터로서,
    상기 절연층이 분자 내에 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기를 생성하는 기를 2개 이상 가지는 제1 화합물과, 분자 내에 활성 수소기를 2개 이상 가지는 제2 화합물을 포함하며, 상기 제1 및 제2 화합물의 적어도 하나가 고분자 화합물인 조성물의 경화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기를 생성하는 기가 블록된 이소시아나토기 또는 블록된 이소티오시아나토기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 블록된 이소시아나토기 또는 상기 블록된 이소티오시아나토기가 하기 화학식 (1a)로 표시되는 기 또는 하기 화학식 (1b)로 표시되는 기인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
    Figure pct00007

    [식 중, X1 및 X2는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, R11, R12, R13, R14 및 R15는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기를 나타낸다]
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 화합물이 하기 화학식 (2a)로 표시되는 구조 단위 및 하기 화학식 (2b)로 표시되는 구조 단위로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위와, 하기 화학식 (2c)로 표시되는 구조 단위, 하기 화학식 (2d)로 표시되는 구조 단위 및 하기 화학식 (2e)로 표시되는 구조 단위로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위를 가지는 고분자 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
    Figure pct00008

    [식 중, X21 및 X22는 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, R201, R202, R203, R204, R205, R206, R207, R208, R209, R210, R211, R212, R213, R214, R215, R216, R217 및 R218은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 1가의 유기기를 나타내며, RA, RB, RC, RD 및 RE는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 2가의 유기기를 나타내고, q, r, s, t 및 u는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이다]
  5. 소스 전극과, 드레인 전극과, 이들 사이의 전류 경로가 되는 유기 반도체층과, 상기 전류 경로를 통과하는 전류를 제어하는 게이트 전극과, 상기 유기 반도체층과 상기 게이트 전극을 절연하는 절연층을 구비하는 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법으로서,
    상기 절연층을, 당해 절연층을 형성하는 면 상에, 분자 내에 전자선 또는 열에 의해 활성 수소기와 반응하는 관능기를 생성하는 기를 2개 이상 가지는 제1 화합물과, 분자 내에 활성 수소기를 2개 이상 가지는 제2 화합물을 포함하며, 상기 제1 및 제2 화합물의 적어도 하나가 고분자 화합물인 조성물을 도포하고, 경화시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 하는, 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유기 박막 트랜지스터를 이용한 디스플레이용 부재.
  7. 제6항에 기재된 디스플레이용 부재를 구비하는 디스플레이.
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