TWI660531B - 有機薄膜電晶體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種有機薄膜電晶體,其於基板上具有閘極電極、有機半導體層、設於該閘極電極與該有機半導體層之間的閘極絕緣層、以及與該有機半導體層接觸而設置,且經由該有機半導體層而連結的源極電極及汲極電極,並且所述有機半導體層是與嵌段共聚物發生微相分離而成的層接觸而設置。

Description

有機薄膜電晶體
本發明是有關於一種有機薄膜電晶體。
於液晶顯示器、有機電致發光(Electroluminescence,EL)顯示器及電泳型顯示器等顯示裝置中,大多組入有薄膜電晶體(Thin Film Transistor,以下亦稱為「TFT」)作為顯示開關元件。TFT於基板上具有包含閘極電極、半導體層、及設於閘極電極與半導體層之間的閘極絕緣層的結構體,進而與半導體層接觸而設有源極電極及汲極電極。TFT是藉由對閘極電極施加電壓而驅動。藉由對閘極電極施加電壓,而控制半導體中的包含電子或電洞的載子量,控制於源極電極-汲極電極間流動的電流。
對於TFT中所用的半導體,一直以來使用非晶或多晶的薄膜矽等無機半導體。然而,於由無機半導體來形成TFT的半導體層的情形時,需要真空製程或300℃以上的高溫製程,於提高生產性的方面有限制。
相對於此,近年來使用有機半導體的TFT亦逐漸普及。有機半導體層可藉由噴墨(ink-jet)、旋塗(spin coat)、柔版印刷等方法而成膜,故可於常溫等低溫下高速.有效率地以低成本來進行成 膜製程。
半導體層中使用有機半導體的TFT大多使用將矽加以熱氧化而成的氧化矽作為閘極絕緣層。於使用氧化矽膜的情形時,為了充分發揮形成於其上的有機半導體的載子傳導性能,通常藉由六甲基二矽氮烷(Hexamethyldisilazane,HMDS)或十八烷基三氯矽烷(Octadecyltrichlorosilane,OTS)等對氧化矽膜表面進行處理,使表面成為撥水性。藉由該表面處理,氧化矽膜表面的羥基經淬滅(quench),另外,閘極絕緣膜的表面能量降低而半導體的結晶性提高,因此載子遷移率提高。
另外,亦已知將閘極絕緣層設定為含有低介電常數聚合物及高介電常數聚合物的相分離介電質結構(專利文獻1)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-258610號公報
然而,HMDS或OTS有時於閘極絕緣膜表面上凝聚或形成聚合物。如此則半導體不易結晶成長,無法獲得充分的載子遷移率。
另外,亦已知使用作為有機高分子的聚醯亞胺來作為閘極絕緣膜,但表面的平滑化並不容易,並未實現充分的載子遷移率。
進而,所述專利文獻1中記載的閘極絕緣層藉由使聚合物以 點狀或棒(rod)狀發生相分離而提高與有機半導體層的適合性,但載子遷移率尚不可謂充分。
本發明的課題在於提供一種顯示出優異的載子遷移率及電流增幅率、並且可更快且更可靠地進行開關動作的高性能的有機薄膜電晶體。
本發明者等人鑒於所述課題反覆進行了努力研究,結果發現,藉由在有機薄膜電晶體中,與藉由自組裝而形成微相分離結構的嵌段共聚物層接觸而設置有機半導體層,有機半導體層形成時結晶成長受到促進,結晶配向性亦提高。進而發現,該TFT顯示出優異的載子遷移率,且顯示出高的電流增幅率。本發明是根據該些發現而完成。
所述課題是藉由以下手段而達成。
[1]一種有機薄膜電晶體,於基板上具有閘極電極、有機半導體層、設於閘極電極與有機半導體層之間的閘極絕緣層、以及與有機半導體層接觸而設置,且經由有機半導體層而連結的源極電極及汲極電極,並且所述有機半導體層是與嵌段共聚物發生微相分離而成的層接觸而設置。
[2]如[1]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述有機薄膜電晶體為底部閘極形態,於所述閘極絕緣層與所述有機半導體層之間,設有所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層。
[3]如[1]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述有機薄膜電晶體為底部閘極形態,所述閘極絕緣層為所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層。
[4]如[2]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述有機薄膜電晶體為底部閘極形態,所述閘極絕緣層含有無規聚合物,所述無規聚合物以與構成所述嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分。
[5]如[4]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述閘極絕緣層中的所述無規聚合物具有交聯結構。
[6]如[1]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述有機薄膜電晶體為頂部閘極形態,於所述基板上設有所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層。
[7]如[1]、[2]及[6]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中於所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層的與設有所述有機半導體層之側為相反側設有基底層。
[8]如[7]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述基底層含有無規聚合物,所述無規聚合物以與構成所述嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分。
[9]如[8]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述基底層中的所述無規聚合物具有交聯結構。
[10]如[1]至[9]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中所述微相分離為層狀相分離。
[11]如[10]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述層狀相分離的間距尺寸為20nm以下。
[12]如[1]至[11]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物的分散度為1.20以下。
[13]如[1]至[12]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物的數量平均分子量為25000以下。
[14]如[1]至[12]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物的數量平均分子量為20000以下。
[15]如[1]至[14]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物為選自苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、苯乙烯-二烷基矽氧烷嵌段共聚物、苯乙烯-烷基芳基矽氧烷嵌段共聚物、苯乙烯-二芳基矽氧烷嵌段共聚物、苯乙烯-倍半矽氧烷取代(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸酯-倍半矽氧烷取代(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯基吡啶嵌段共聚物、苯乙烯-羥基苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-環氧乙烷嵌段共聚物及乙烯基萘-(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物中的至少一種嵌段共聚物。
[16]如[1]至[14]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物具有包含下述通式(I)所表示的重複單元的嵌段、與包含下述通式(II)所表示的重複單元的嵌段,
通式(I)中,R1表示氫原子、烷基、烯基、炔基、環烷基、芳基或芳烷基;R11表示氫原子或烷基;通式(II)中,R2表示氫原子、烷基或環烷基;R3表示烷基或環烷基。
[17]如[16]所記載的有機薄膜電晶體,其中包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段為包含下述通式(II-1)、通式(II-2)及通式(II-3)的任一個所表示的重複單元的嵌段,
通式(II-1)、通式(II-2)及通式(II-3)中,R2與所述通式(II)中的R2為相同含意;R4a及R5a表示氫原子或甲基;R7表示碳數1~12的未經取代的烷基或碳數3~12的未經取代的環烷基;R8及R9表示氫原子或氟原子;其中,R8及R9的至少一 個為氟原子;R10表示氫原子、烷基、環烷基或芳基;n1a表示2~4的整數,n2a表示1~6的整數;n3表示1或2,n4表示1~8的整數。
[18]如[16]或[17]所記載的有機薄膜電晶體,其中所述通式(I)所表示的重複單元的SP值與所述通式(II)所表示的重複單元的SP值之差的絕對值為0.5MPa1/2~4.0MPa1/2
[19]如[15]至[18]中任一項所記載的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物含有含交聯性基的單體成分,於所述微相分離層中所述嵌段共聚物形成交聯結構。
本說明書中,於存在多個由特定符號表示的取代基或連結基等(以下稱為取代基等)時,或者同時或擇一地規定多個取代基等時,是指各取代基等可彼此相同亦可不同。這一情況對於取代基等的個數的規定而言亦相同。另外,於式中具有由同一表述所示的多個重複的部分結構的情形時,各部分結構或重複單元可相同亦可不同。另外,只要無特別說明,則多個取代基等接近(特別是鄰接)時,是指該些取代基亦可相互連結或縮環而形成環。
本說明書中關於化合物(包含聚合物)的表述,是用於除了該化合物本身以外亦包含其鹽、其離子的含意。另外,是指包含在發揮目標效果的範圍內使結構的一部分變化所得的化合物。
本說明書中,關於未明確記載經取代.未經取代的取代 基(對於連結基而言亦相同),是指亦可於發揮所需效果的範圍內於該基團上進一步具有取代基。這一情況對於未明確記載經取代.未經取代的化合物而言亦為相同含意。
例如於提及嵌段共聚物時,包含未經取代的嵌段共聚物、與具有取代基的嵌段共聚物。此處,取代基可於形成嵌段共聚物的分子鏈的主鏈上具有,亦可於自主鏈分支的側鏈上具有。
因此,例如α-甲基苯乙烯為苯乙烯的主鏈甲基取代物,根據所述想法,具有苯乙烯的嵌段共聚物中較佳地包含具有α-甲基苯乙烯的嵌段共聚物。
再者,本說明書中使用「~」所表示的數值範圍是指包含「~」前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。
本發明的有機薄膜電晶體顯示出優異的載子遷移率及電流增幅率,可更快且更可靠地進行開關動作。
關於本發明的所述及其他特徵及優點,適當參照隨附圖式根據下述記載將更為清楚明瞭。
1‧‧‧有機半導體層
2‧‧‧閘極絕緣層
3‧‧‧源極電極
4‧‧‧汲極電極
5‧‧‧閘極電極
6‧‧‧基板
圖1(A)到圖1(D)為示意性地表示本發明的有機薄膜電晶體的較佳形態的圖。
以下,對本發明加以詳細說明。
[有機薄膜電晶體]
以下對本發明的有機薄膜電晶體(Organic Thin Film Transistor,以下亦簡稱為「本發明的OTFT」)的形態加以說明。
本發明的OTFT於基板上具有閘極電極、有機半導體層、設於所述閘極電極與所述有機半導體層之間的閘極絕緣層、以及與所述有機半導體層接觸而設置且經由所述有機半導體而連結的源極電極及汲極電極。若對閘極電極施加電壓,則於源極電極-汲極電極間的半導體層與鄰接的層的界面上形成電流的流道(通道)。即,根據對閘極電極施加的輸入電壓,而控制在源極電極與汲極電極之間流動的電流。
根據圖式對本發明的OTFT的較佳形態加以說明。各圖式所示的OTFT為用以使本發明的理解容易的示意圖,各構件的尺寸或相對的大小關係等有時為了便於說明而改變大小,並非直接表示實際的關係。另外,本發明中規定的事項以外的內容不限定於該些圖式所示的外形、形狀。例如於圖1(A)及圖1(B)中,閘極電極未必一定要將基板全部覆蓋,設於基板的中央部分的形態亦作為本發明的OTFT的形態而較佳。
圖1(A)~圖1(D)分別為示意性地表示本發明的OTFT的具代表性的較佳形態的縱剖面圖。圖1(A)~圖1(D)中,1表示有機半導體層,2表示閘極絕緣層,3表示源極電極,4表示汲極電極,5表示閘極電極,6表示基板。
另外,圖1(A)表示底部閘極.底部接觸型的OTFT,圖1(B) 表示底部閘極.頂部接觸型的OTFT,圖1(C)表示頂部閘極.底部接觸型的OTFT,圖1(D)表示頂部閘極.頂部接觸型的OTFT。本發明的OTFT中所述4個形態的全部。雖省略圖示,但有時亦於各OTFT的圖式最上部(相對於基板6而為相反側)形成外塗層。
本發明的OTFT中,有機半導體層是與未圖示的嵌段共聚物發生微相分離而成的層(以下亦簡稱為「微相分離層」)接觸而設置。所謂微相分離是指以下現象:嵌段共聚物視構成其的各嵌段的性狀的差異而以幾奈米(nm)~幾百奈米(nm)、較佳為幾奈米(nm)~幾十(nm)形成微觀的相分離。嵌段共聚物的結構將於後述。
於本發明的OTFT為底部閘極形態的情形時,可列舉下述(a)及(b)的態樣作為本發明的OTFT,更佳態樣為下述(a)的態樣。
(a)於閘極絕緣層2上設有微相分離層、於該微相分離層上直接設有有機半導體層的態樣:
所述(a)的情況下,微相分離層可直接設置於閘極絕緣層2上,亦可於閘極絕緣層2上設置基底層且與該基底層接觸而設置微相分離層。基底層較佳為含有無規聚合物(以下稱為「無規聚合物A」),所述無規聚合物A以與構成形成其上的微相分離層的嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分,更佳為基底層是由無規聚合物A所構成。無規聚合物A的各單體成分的莫耳比可與對應的嵌段共聚物中的單體成分的莫耳比相同亦可不 同。
另外,於將微相分離層直接設於閘極絕緣層2上的情形時,閘極絕緣層2較佳為含有無規聚合物(以下稱為「無規聚合物B」),所述無規聚合物B以與構成形成其上的微相分離層的嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分,更佳為閘極絕緣層2是由無規聚合物B所構成。無規聚合物B的各單體成分的莫耳比可與對應的嵌段共聚物中的單體成分的莫耳比相同亦可不同。
所述無規聚合物A及無規聚合物B於如後述般具有環氧基、氧雜環丁烷基等交聯性基的情形時,較佳為藉由在酸觸媒(例如二苯基錪六氟磷酸鹽等熱酸產生劑)或硬化劑(具有2個以上的活性氫的化合物,例如二胺、二羧酸、雙酚)的存在下進行加熱等而形成交聯結構。無規聚合物A及無規聚合物B藉由具有交聯結構而耐溶劑性提高。因此,即便將嵌段共聚物溶解於溶劑中,並將其於含有無規聚合物A或無規聚合物B的層上塗佈.成膜而形成微相分離層,含有無規聚合物A或無規聚合物B的層亦不易受到溶劑的影響,OTFT的製造效率或性能穩定性進一步提高。
於無規聚合物A及無規聚合物B具有交聯結構的情形時,無規聚合物A及無規聚合物B於其所有單體成分的莫耳量中,較佳為含交聯性基的單體成分的量為1莫耳%~20莫耳%,更佳為1莫耳%~10莫耳%。
(b)閘極絕緣層2是由微相分離層所構成、且於該微 相分離層上直接設有有機半導體層的態樣。
微相分離層的層厚只要為引起微相分離的厚度,則並無特別限定,較佳為厚度10nm~250nm,更佳為以厚度20nm~200nm而使用,進而佳為厚度20nm~100nm。另外,於設有基底層的情形時,基底層的層厚較佳為5nm~2000nm,更佳為10nm~1000nm。
另外,於微相分離為層狀相分離的情形時,層狀相分離的間距較佳為5nm~100nm,更佳為10nm~50nm,進而佳為10nm~20nm。層狀相分離的間距小的情況下,可增大設置於其上的有機半導體的結晶粒徑。另外,亦可提高結晶配向性。
於本發明的OTFT為頂部閘極形態的情形時,於基板6上設有未圖示的微相分離層,於該微相分離層上直接設有有機半導體層。於該情形時,微相分離層可直接設置於基板6上,亦可於基板6上設置基底層且與該基底層接觸而設置微相分離層。基底層較佳為含有無規聚合物(以下稱為「無規聚合物C」),所述無規聚合物C以與構成形成其上的微相分離層的嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分,更佳為基底層是由無規聚合物C所構成。無規聚合物C的各單體成分的莫耳比可與對應的嵌段共聚物中的單體成分的莫耳比相同亦可不同。
所述無規聚合物C亦可如後述般具有環氧基、氧雜環丁烷基等交聯性基。交聯結構的形成方法的較佳態樣與所述無規聚合物A及無規聚合物B中說明的態樣相同。
無規聚合物A、無規聚合物B及無規聚合物C的重量平均分子量及數量平均分子量的較佳範圍為3,000~1,000,000,更佳為10,000~800,000,進而佳為20,000~600,000。
所述微相分離層較佳為嵌段共聚物發生層狀相分離而成的層。所謂層狀相分離,是指嵌段共聚物沿著層的平面以線狀發生相分離的形態。所謂線狀,可為直線狀亦可為曲線狀。為了製成所需的層狀相分離結構,亦可於成為微相分離層的下層的層上設置引導圖案(guide pattern),於設有引導圖案的層上形成微相分離層。引導圖案的形成方法可列舉:摩擦處理、微影法、利用偏光或干涉曝光的光聚合法或光交聯法、光異構化法,但本發明不限定於該些方法。就步驟的簡化的觀點而言,本發明中嵌段共聚物發生微相分離而成的層較佳為不設置引導圖案而形成。
<嵌段共聚物>
以下對構成所述微相分離層的嵌段共聚物加以說明。
構成嵌段共聚物的嵌段可為2種,亦可為3種以上。構成嵌段共聚物的多種嵌段只要為引起層狀相分離的組合,則並無特別限定,較佳為相互非相容的嵌段彼此的組合。例如於構成嵌段共聚物的嵌段為2種的情形時,2種嵌段的溶解性參數(SP值)之差的絕對值較佳為0.5MPa1/2~4.0MPa1/2,更佳為0.5MPa1/2~3.0MPa1/2
本說明書中,「溶解性參數(SP值)」可藉由漢森(Hansen)方法來求出。漢森方法為本技術領域眾所周知的算出SP值的一個 方法,以包含分散項、極性項、氫鍵項的多維向量來表述SP值。漢森的SP值可利用「國際熱物理雜誌(Int.J.Thermophys)」(2008,29,568-585頁)中記載的方法預測,本說明書中記載的SP值為藉由該文獻的方法所預測的值。
本說明書中,嵌段共聚物的特定嵌段的SP值是設定為構成該特定嵌段(換言之,僅包含特定重複單元的均聚物。但亦可於單體成分的一部分中導入後述交聯性基)的重複單元的SP值。例如聚苯乙烯的重複單元(苯乙烯單元)的SP值為20.8MPa1/2,聚甲基丙烯酸甲酯的重複單元(甲基丙烯酸甲酯單元)的SP值為20.5MPa1/2,故將聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯這兩種嵌段鍵結而成的共聚物的嵌段間的SP值之差的絕對值成為0.3MPa1/2
再者,於算出特定嵌段的SP值時,於特定嵌段含有具有後述交聯性基的單體成分的情形時,以不存在該具有交聯性基的單體單元的形式進行處理。即,於特定嵌段含有具有交聯性基的單體單元的情形時,該特定嵌段是以包含由將具有交聯性基的單體單元除外的單體單元所構成的重複單元的嵌段的形式來算出SP值。
對構成嵌段共聚物的各嵌段的質量比並無特別限制,於由2種嵌段所構成的嵌段共聚物中,較佳為各嵌段的數量平均分子量之比為25:75~75:25,更佳為40:60~60:40,進而佳為45:55~55:45。藉由如此般設定,可更可靠、更有效率地形成作為較佳相分離形態的層狀相分離結構。
本發明中所用的嵌段共聚物亦較佳為於構成其的單體 成分的一部分中導入交聯性基。交聯性基只要可於嵌段共聚物中導入交聯結構,則並無特別限制,例如可較佳地使用選自環氧基及氧雜環丁烷基中的基團。於該情形時,嵌段共聚物較佳為藉由在酸觸媒(例如二苯基錪六氟磷酸鹽等熱酸產生劑)或硬化劑(具有2個以上的活性氫的化合物,例如二胺、二羧酸、雙酚)的存在下進行加熱等而形成橋聯結構。因此,可於用以使嵌段共聚物層發生微相分離的加熱時,同時形成交聯結構。
形成微相分離層的嵌段共聚物藉由具有交聯結構而耐溶劑性提高,故於其上將有機半導體層塗佈、成膜時,不易受到構成塗佈液的溶劑的影響,OTFT的製造效率或性能穩定性進一步提高。
於形成微相分離層的嵌段共聚物具有交聯結構的情形時,於構成嵌段共聚物的所有單體成分的總莫耳量中,較佳為含交聯性基的單體成分的量為1莫耳%~20莫耳%,更佳為1莫耳%~10莫耳%。
本發明中所用的嵌段共聚物例如可列舉:將包含以苯乙烯或苯乙烯衍生物作為單體成分的重複單元的嵌段、與包含以(甲基)丙烯酸酯作為單體成分的重複單元的嵌段鍵結而成的嵌段共聚物;將包含以苯乙烯或苯乙烯衍生物作為單體成分的重複單元的嵌段、與包含聚矽氧烷或聚矽氧烷衍生物的嵌段鍵結而成的嵌段共聚物;及將包含聚環氧烷的嵌段、與包含以(甲基)丙烯酸酯作為單體成分的重複單元的嵌段鍵結而成的嵌段共聚物。
成為本發明中所用的嵌段共聚物的單體成分的(甲基)丙 烯酸酯較佳為選自(甲基)丙烯酸烷基酯及(甲基)丙烯酸羥基烷基酯中。所述(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基較佳為碳數1~10的烷基。該烷基可為直鏈狀、分支鏈狀或環狀的任一種。另外,所述(甲基)丙烯酸羥基烷基酯的羥基烷基較佳為其碳數為1~10。
所述(甲基)丙烯酸酯的具體例例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸蒽酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧環己基甲酯及(甲基)丙烯酸3-(三甲氧基矽烷基)丙酯。
所述苯乙烯衍生物例如可列舉:2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-第三丁基苯乙烯、4-正辛基苯乙烯、2,4,6-三甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、4-第三丁氧基苯乙烯、4-羥基苯乙烯、4-硝基苯乙烯、3-硝基苯乙烯、4-氯苯乙烯、4-氟苯乙烯、4-乙醯氧基乙烯基苯乙烯、4-乙烯基苄基氯、1-乙烯基萘、4-乙烯基聯苯、9-乙烯基蒽及α-甲基苯乙烯。
所述聚矽氧烷衍生物例如可列舉:二甲基聚矽氧烷、二乙基聚矽氧烷、二苯基聚矽氧烷及甲基苯基聚矽氧烷。
所述聚環氧烷例如可列舉:聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、聚環氧異丙烷及聚環氧丁烷。
本發明中所用的嵌段共聚物的較佳例例如可列舉以下所示的嵌段共聚物。
苯乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物((甲基)丙烯酸烷基酯的烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而佳為1~4)、苯乙烯-(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、苯乙烯-二烷基矽氧烷嵌段共聚物(二烷基矽氧烷的烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而佳為1~4)、苯乙烯-烷基芳基矽氧烷嵌段共聚物(烷基芳基矽氧烷的烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而佳為1~4。另外,聚烷基芳基矽氧烷的芳基的碳數較佳為6~20,更佳為6~15,進而佳為6~12,進而更佳為苯基)、苯乙烯-二芳基矽氧烷嵌段共聚物(二芳基矽氧烷的芳基的碳數較佳為6~20,更佳為6~15,進而佳為6~12,進而更佳為苯基)、苯乙烯-鉑斯(POSS)取代(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物(鉑斯(POSS)取代(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而佳為1~4)、(甲基)丙烯酸烷基酯-鉑斯(POSS)取代(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物((甲基)丙烯酸烷基酯及鉑斯(POSS)取代(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而佳為1~4)、苯乙烯-乙烯基吡啶嵌段共聚物、苯乙烯-羥基苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-環氧乙烷嵌段共聚物、 乙烯基萘-(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物。
所謂所述「鉑斯(POSS)」是指倍半矽氧烷。即,本發明中所用的嵌段共聚物亦較佳為日本專利特開2012-036078號公報等中記載的具有倍半矽氧烷結構的共聚物。
另外,所述作為較佳例而列舉的各嵌段共聚物中,亦包含於構成該嵌段的單體成分的一部分中具有所述交聯性基(較佳為環氧基或氧雜環丁烷基)的形態。
嵌段共聚物亦可使用市售品(聚合物源(Polymer sourse)公司等的產品),亦可藉由利用自由基聚合或陰離子聚合的公知方法來合成。
本發明中所用的嵌段共聚物的重量平均分子量(Mw)較佳為3000~300000,更佳為5000~100000,進而佳為8000~70000。
另外,本發明中所用的嵌段共聚物的數量平均分子量(Mn)較佳為100000以下,更佳為50000以下,進而佳為25000以下,進而更佳為20000以下。嵌段共聚物的Mn越小,越可減小層狀相分離層的間距。越減小層狀相分離層的間距,越可增大設置於其上的有機半導體的結晶粒徑,結晶配向性亦提高。因此,可進一步提高OTFT的載子遷移率。另外,本發明中所用的嵌段共聚物的Mn較佳為3000以上,更佳為5000以上,進而佳為6000以上。
本發明中所用的嵌段共聚物的分散度(Mw/Mn)較佳為1.0~1.5,進而更佳為1.2以下,進而佳為1.0~1.2,進一步更佳為1.0~1.15。就容易形成相分離結構等觀點而言,本發明中所用的 嵌段共聚物的分散度更佳為1.15以下,進而佳為1.10以下。
本說明書中,Mw及Mn例如可藉由以下方式求出:使用HLC-8120(東曹(Tosoh)(股)製造),使用TSK gel Multipore HXL-M(東曹(Tosoh)(股)製造,7.8mm HD×30.0cm)作為管柱,使用四氫呋喃(Tetrahydrofuran,THF)或N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)作為溶離液。另外,Mw與Mn為聚苯乙烯換算值。
為了降低嵌段共聚物的分散度(即單分散化),較佳為使用公知的活性陰離子聚合或活性自由基聚合,其中較佳為使用活性陰離子聚合。另外,如日本專利特開2009-67999號公報所記載,亦較佳為使用微反應器合成裝置(流動反應系)來進行活性陰離子聚合。
本發明中所用的嵌段共聚物亦較佳為具有包含下述通式(I)所表示的重複單元的嵌段與包含下述通式(II)所表示的重複單元的嵌段的結構。
通式(I)中,R1表示氫原子、烷基、烯基、炔基、環烷基、芳基或芳烷基。R1亦可與和R1所鍵結的碳原子鄰接的碳原子鍵結而與苯環縮環。
R1可採用的所述烷基、烯基、炔基、環烷基、芳基或芳烷基亦可更具有取代基。該取代基例如可列舉:烷氧基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷氧基、進而佳為乙氧基或甲氧基)、羥基、鹵素原子(氟原子、氯原子等)、硝基、醯基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基)、醯氧基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯氧基)、醯基胺基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基胺基)、磺醯基胺基、二烷基胺基(較佳為碳數2~20、更佳為碳數2~10的二烷基胺基、進而佳為二乙基胺基或二甲基胺基)、烷硫基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷硫基、進而佳為乙硫基或甲硫基)、芳硫基(較佳為碳數6~20、更佳為碳數6~15的芳硫基、進而佳為苯硫基或萘硫基)、芳烷硫基(較佳為碳數7~20、更佳為碳數7~15的芳烷硫基)、噻吩基羰氧基、噻吩基甲基羰氧基及吡咯啶酮殘基等雜環殘基。R1具有所述取代基的形態中,亦包含重複單元中的多個R1中的一部分具有所述取代基的形態、及多個R1全部具有所述取代基的形態的任一種。另外,多個R1亦可具有不同的取代基。
於R1為烷基的情形時,其碳數較佳為1~12,更佳為2 ~9,進而佳為4~6。於R1為烷基的情形時,較佳為未經取代的烷基。烷基可為直鏈狀,或亦可為分支結構。
於R1為烯基或炔基的情形時,其碳數較佳為2~12,更佳為2~9,進而佳為4~6。
於R1為環烷基的情形時,其碳數較佳為3~12,更佳為3~9,進而佳為3~6。於R1為環烷基的情形時,較佳為未經取代的環烷基。
於R1為芳基的情形時,其碳數較佳為6~12,更佳為6~9。於R1為芳基的情形時,較佳為未經取代的芳基。
於R1為芳烷基的情形時,其碳數較佳為7~12,更佳為7~9。
藉由將R1的碳數設定為所述較佳範圍內,通式(I)所表示的重複單元的疏水性進一步提高,可進一步提高包含通式(I)所表示的重複單元的嵌段與包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段的相分離性。
於R1與和R1所鍵結的碳原子鄰接的碳原子(即,相對於R1所鍵結的碳原子而位於鄰位的碳原子)鍵結而與通式(I)中的苯環縮環的情形時,與通式(I)中的苯環縮環的含有R1的環結構較佳為苯環(即,縮環結構總體較佳為形成萘環)。
通式(1)中R11表示氫原子或烷基。R11較佳為表示氫原子或甲基。
於R11為氫原子時,R1較佳為烷基、烯基、炔基、環烷基、芳基或芳烷基的任一個,更佳為烷基或芳基,進而佳為烷基,最 佳為第三丁基。
於R11為烷基時,R1較佳為氫原子或烷基,更佳為氫原子。
通式(II)中,R2表示氫原子、烷基或環烷基。
可用作R2的烷基及環烷基亦可更具有取代基。該取代基的具體例例如可列舉:烷氧基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷氧基,進而佳為乙氧基或甲氧基)、羥基、鹵素原子(氟原子、氯原子等)、硝基、醯基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基)、醯氧基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯氧基)、醯基胺基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基胺基)、磺醯基胺基、二烷基胺基(較佳為碳數2~20、更佳為碳數2~10的二烷基胺基,進而佳為二乙基胺基或二甲基胺基)、烷硫基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷硫基,進而佳為乙硫基或甲硫基)、芳硫基(較佳為碳數6~20、更佳為碳數6~15的芳硫基,進而佳為苯硫基或萘硫基)、芳烷硫基(較佳為碳數7~20、更佳為碳數7~15的芳烷硫基)、噻吩基羰氧基、噻吩基甲基羰氧基及吡咯啶酮殘基等雜環殘基。於R2具有所述取代基的形態中,包含重複單元中的多個R2中的一部分具有所述取代基的形態、及多個R2全部具有所述取代基的形態的任一種。另外,多個R2亦可具有不同的取代基。
可用作R2的烷基及環烷基較佳為未經取代。
就提高嵌段共聚物的玻璃移轉溫度(Tg)、穩定地維持暫且形 成的嵌段共聚物層的相分離結構的觀點而言,R2較佳為烷基(較佳為碳數1~12、更佳為碳數1~8、進而佳為碳數1~4的烷基)或環烷基(較佳為碳數3~12、更佳為碳數3~8的環烷基),更佳為碳數1~4的烷基,進而佳為甲基。
通式(II)中,R3表示烷基或環烷基。
可用作R3的烷基及環烷基亦可更具有取代基。該取代基的具體例例如可列舉:烷氧基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷氧基,進而佳為乙氧基或甲氧基)、羥基、鹵素原子(氟原子、氯原子等)、硝基、醯基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基)、醯氧基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯氧基)、醯基胺基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基胺基)、磺醯基胺基、二烷基胺基(較佳為碳數2~20、更佳為碳數2~10的二烷基胺基,進而佳為二乙基胺基或二甲基胺基)、烷硫基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷硫基,進而佳為乙硫基或甲硫基)、芳硫基(較佳為碳數6~20、更佳為碳數6~15的芳硫基,進而佳為苯硫基或萘硫基)、芳烷硫基(較佳為碳數7~20、更佳為碳數7~15的芳烷硫基)、噻吩基羰氧基、噻吩基甲基羰氧基、吡咯啶酮殘基等雜環殘基、環氧基、及氧雜環丁烷基。
R3具有所述取代基的形態中,包含重複單元中的多個R3中的一部分具有所述取代基的形態、及多個R3全部具有所述取代基的形態的任一種。另外,多個R3亦可具有不同的取代基。於R3具有 取代基的情形時,該取代基較佳為鹵素原子、或者含有氧原子或硫原子的基團(例如烷氧基或烷硫基)。
於R3為烷基的情形時,其碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而佳為1~4,進而更佳為甲基或乙基。
另外,R3亦較佳為經鹵素取代的烷基,尤佳為經氟取代的烷基,於該情形時,較佳為由後述通式(II-2)所表示。
另外,於R3為環烷基的情形時,其碳數較佳為3~12,更佳為3~8。
包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段較佳為包含下述通式(II-1)、通式(II-2)或通式(II-3)的任一個所表示的重複單元的嵌段,更佳為包含下述通式(II-2)或通式(II-3)所表示的重複單元的嵌段。
所述通式(II-1)、通式(II-2)及通式(II-3)中,R2與所述通式(II)中的R2為相同含意,較佳形態亦相同。
所述通式(II-1)中,R7表示碳數1~12的未經取代的烷基或碳數為3~12的未經取代的環烷基。於R7為未經取代的烷基的情 形時,其碳數較佳為1~8,更佳為1~4。R7進而佳為甲基或乙基。另外,於R7為未經取代的環烷基的情形時,其碳數較佳為4~10,更佳為5~8。R7進而佳為環己基。
所述通式(II-2)中,R8及R9表示氫原子或氟原子。其中,R8及R9的至少一個表示氟原子。更佳為R8及R9兩者為氟原子。
所述通式(II-2)中n3表示1或2,較佳為1。n4表示1~8的整數。n4更佳為1~6的整數,更佳為1~4的整數,進而佳為1或2。
所述通式(II-3)中,R4a及R5a表示氫原子或甲基。就進一步提高包含所述通式(I)所表示的重複單元的嵌段與包含所述通式(II-3)所表示的重複單元的嵌段的相分離性的觀點而言,R4a及R5a較佳為氫原子。
所述通式(II-3)中,R10表示氫原子、烷基、環烷基或芳基。
n1a表示2~4的整數。n2a表示1~6的整數。
所述通式(II-3)中,可用作R10的烷基及環烷基亦可具有取代基。該取代基的較佳例可列舉:烷氧基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷氧基,進而佳為乙氧基或甲氧基)、羥基、鹵素原子(氟原子、氯原子等)、硝基、醯基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基)、醯氧基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯氧基)、 醯基胺基(較佳為碳數2~10、更佳為碳數2~5、進而佳為碳數2或3的醯基胺基)、磺醯基胺基、二烷基胺基(較佳為碳數2~20、更佳為碳數2~10的二烷基胺基,進而佳為二乙基胺基或二甲基胺基)、烷硫基(較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~5的烷硫基,進而佳為乙硫基或甲硫基)、芳硫基(較佳為碳數6~20、更佳為碳數6~15的芳硫基,進而佳為苯硫基或萘硫基)、芳烷硫基(較佳為碳數7~20、更佳為碳數7~15的芳烷硫基)、噻吩基羰氧基、噻吩基甲基羰氧基、吡咯啶酮殘基等雜環殘基、環氧基及氧雜環丁烷基。
R10具有所述取代基的形態中,包括重複單元中的多個R10中的一部分具有所述取代基的形態、及多個R10全部具有所述取代基的形態的任一種。另外,多個R10亦可具有不同的取代基。
於R10為烷基的情形時,其碳數較佳為1~12,更佳為1~8,進而佳為1~4。於R10為烷基的情形時,R10進而佳為乙基或甲基。
於R10為環烷基的情形時,其碳數較佳為3~12,更佳為3~8。於R10為環烷基的情形時,R10進而佳為環己基。
於本發明中所用的嵌段共聚物具有包含所述通式(I)所表示的重複單元的嵌段與包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段的情形時,本發明中所用的嵌段共聚物亦可含有並非由所述通式(I)或通式(II)所表示的其他重複單元,較佳為包含所述通式(1)所表示的重複單元的嵌段與包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段鍵結而成的結構。
包含所述通式(I)所表示的重複單元的嵌段與包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段的數量平均分子量之比較佳為通式(I):通式(II)=25:75~75:25,更佳為40:60~60:40,進而佳為45:55~55:45。藉由如此般設定,可更可靠、更有效率地形成作為較佳相分離形態的層狀相分離結構。
以下示出所述通式(I)所表示的重複單元的具體例,但本發明不限定於該些具體例。
以下示出所述通式(II)所表示的重複單元的具體例,但本發明不限定於該些具體例。下述例示中,Me表示甲基。
所述通式(I)所表示的重複單元的SP值(包含所述通式(I)所表示的重複單元的嵌段的SP值)與所述通式(II)所表示的重複單元的SP值(包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段的SP值)之差的絕對值較佳為0.5(MPa1/2)~4.0(MPa1/2)。
藉由將各重複單元的溶解性參數(SP值)之差設定為 所述範圍內,可更高品質且高效率地進行嵌段共聚物的相分離。
就由更低分子量的嵌段共聚物來形成層狀相分離層、即以更細的間距形成層狀相分離層(間距尺寸與聚合度的2/3次方成比例)的觀點而言,通式(I)所表示的重複單元的溶解性參數(SP值)與通式(II)所表示的重複單元的溶解性參數(SP值)之差的絕對值較佳為0.5(MPa1/2)~3.5(MPa1/2),更佳為0.5(MPa1/2)~3.0(MPa1/2)。
以下示出將包含所述通式(I)所表示的重複單元的嵌段、與包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段鍵結而成的嵌段共聚物的重複單元的組合的具體例,但本發明不限定於該些具體例。下述例中,重複單元的比率(a、b)為質量比。另外,Me表示甲基,Ph表示苯基。△SP表示各重複單元的嵌段間的SP值之差的絕對值。
繼而,以下對嵌段共聚物發生微相分離而成的層的形成方法加以說明。
本發明的OTFT中,嵌段共聚物發生微相分離而成的層是塗佈含有所述嵌段共聚物的溶液並加以成膜後,對該膜實施熱處理等,使嵌段共聚物進行自組裝而形成。
含有所述嵌段共聚物的溶液的溶劑較佳為有機溶劑,例如可列舉:γ-丁內酯等內酯類;丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基正戊基酮、甲基異戊基酮、2-庚酮等酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等多元醇類;乙二醇單乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇單乙酸酯或二丙二醇單乙酸酯等具有酯鍵的化合物,所述多元醇類或所述具有酯鍵的化合物的單甲醚、單乙醚、單丙醚、單丁醚等單烷基醚或單苯醚等具有醚鍵的化合物等多元醇類的衍生物[該等中,較佳為丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇單甲醚(Propylene glycol monomethyl ether,PGME)];二噁烷般的環式醚類;乳酸甲酯、乳酸乙酯(EL)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯等酯類;苯甲醚、乙基苄基醚、甲苯基甲基醚、二苯基醚、二苄基醚、苯乙醚、丁基苯基醚、乙基苯、二乙基苯、戊基苯、異丙基苯、甲苯、二甲苯、異丙基甲苯、均三甲苯等芳香族系有機溶劑。另外,亦可將所述有機溶劑的兩種以上併用。
於含有所述嵌段共聚物的溶液中,嵌段共聚物的濃度通常為1.0質量%~10質量%,較佳為1.5質量%~6.0質量%,更佳為1.5質量%~5.5質量%。
典型而言,使用旋轉器或塗佈機等將含有所述嵌段共聚物的溶液塗佈於基板上。藉此可形成含有嵌段共聚物的層。藉由將該含有嵌段共聚物的層加熱,可使嵌段共聚物發生微相分離。該加熱較佳為於玻璃轉移溫度以上的溫度下進行。另外,較佳為加熱至嵌段共聚物的熱分解溫度以下的溫度。加熱溫度較佳為50℃~250℃,更佳為60℃~200℃,進而佳為100℃~180℃。另外,加熱時間較佳為1秒鐘~10小時,更佳為1分鐘~2小時。
較佳為藉由該微相分離使嵌段共聚物發生層狀相分離。藉由將嵌段共聚物中的嵌段單元的組成設定為所述較佳範圍,可發生層狀相分離。
以下,對本發明的OTFT的構成及材料加以進一步說明。
[基板]
基板只要可支撐OTFT及製作於其上的顯示面板等即可。基板只要於表面具有絕緣性、為片材狀且表面平坦,則並無特別限定。
亦可使用無機材料作為基板的材料。包含無機材料的基板例如可列舉:鈉鈣玻璃(soda lime glass)、石英玻璃等各種玻璃基板,或於表面上形成有絕緣膜的各種玻璃基板,於表面上形成有絕緣膜的石英基板,於表面上形成有絕緣膜的矽基板,藍寶石基板,包含不鏽鋼、鋁、鎳等各種合金或各種金屬的金屬基板,金屬箔,紙等。
於基板是由不鏽鋼片材、鋁箔、銅箔或矽晶圓等導電性或半導體性的材料所形成的情形時,通常於表面上塗佈或積層絕緣性的高分子材料或金屬氧化物等而使用。
另外,亦可使用有機材料作為基板的材料。例如可列舉:由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)或聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)、聚乙烯基苯酚(Polyvinyl phenol,PVP)、聚醚碸(Polyether sulfone,PES)、聚醯亞胺、聚醯胺、聚縮醛、聚碳酸酯(Poly carbonate,PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate,PEN)、聚醚醚酮、聚烯烴、聚環烯烴所例示的有機聚合物所構成的具有可撓性的塑膠基板(亦稱為塑膠膜、塑膠片材)。另外,亦可列舉由雲母形成的基板。
若使用此種具有可撓性的塑膠基板等,則例如可對具有曲面 形狀的顯示器裝置或電子設備組入OTFT或實現一體化。
對於形成基板的有機材料,就於其他層的積層時或加熱時不易軟化的方面而言,較佳為玻璃轉移溫度高,較佳為玻璃轉移溫度為40℃以上。另外,就不易因製造時的熱處理而引起尺寸變化、電晶體性能的穩定性優異的方面而言,較佳為線膨脹係數小。例如,較佳為線膨脹係數為25×10-5cm/cm.℃以下的材料,更佳為10×10-5cm/cm.℃以下的材料。
另外,構成基板的有機材料較佳為對製作OTFT時所用的溶劑具有耐性的材料,另外,較佳為與閘極絕緣層及電極的密接性優異的材料。
進而,亦較佳為使用阻氣性高的包含有機聚合物的塑膠基板。
亦較佳為於基板的至少單面上設置緻密的矽氧化膜等,或者蒸鍍或積層無機材料。
基板除了所述材料以外,亦可列舉導電性基板(包含金或鋁等金屬的基板、包含高配向性石墨的基板、不鏽鋼製基板等)。
於基板上,亦可形成用以改善密接性或平坦性的緩衝層、用以提高阻氣性的阻障膜等功能性膜,另外亦可於表面上形成易接著層等表面處理層,亦可實施電暈處理、電漿處理、紫外線(Ultraviolet,UV)/臭氧處理等表面處理。
基板的厚度較佳為10mm以下,更佳為2mm以下,尤佳為1mm以下。另外,另一方面,較佳為0.01mm以上,更佳為0.05mm以上。尤其於塑膠基板的情況下,厚度較佳為0.05mm~ 0.1mm左右。另外,包含無機材料的基板的情況下,厚度較佳為0.1mm~10mm左右。
[閘極電極]
閘極電極可使用作為OTFT的閘極電極而使用的現有公知的電極。構成閘極電極的導電性材料(亦稱為電極材料)並無特別限定。例如可列舉:鉑、金、銀、鋁、鉻、鎳、銅、鉬、鈦、鎂、鈣、鋇、鈉、鈀、鐵、錳等金屬;InO2、SnO2、銦錫氧化物(ITO)、摻氟的氧化錫(FTO)、摻鋁的氧化鋅(AZO)、摻鎵的氧化鋅(GZO)等導電性金屬氧化物;聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)等導電性高分子;添加有鹽酸、硫酸、磺酸等酸,PF6、AsF5、FeCl3等路易斯酸,碘等鹵素原子,鈉、鉀等金屬原子等摻雜劑的所述導電性高分子;以及分散有碳黑、石墨粉、金屬微粒子等的導電性複合材料等。該些材料可僅使用一種,亦能以任意的組合及比率併用兩種以上。
另外,閘極電極可為包含所述導電性材料的一層,亦可將兩層以上積層。
對閘極電極的形成方法並無限制。例如可列舉:將藉由真空蒸鍍法等物理蒸鍍法(物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition,PVD))、化學蒸鍍法(化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法)、濺鍍法、印刷法(塗佈法)、轉印法、溶膠凝膠法、鍍敷法等所形成的膜視需要以所需的形狀進行圖案化的方法。
塗佈法中,製備所述材料的溶液、膏(paste)或分散液並進行塗佈,藉由乾燥、煅燒、光硬化或老化(aging)等而形成膜,或可直接形成電極。
另外,噴墨印刷、網版印刷、(反轉)套版印刷、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、熱轉印印刷、微接觸印刷法等可實現所需的圖案化,於步驟的簡化、成本降低、高速化的方面而言較佳。
於採用旋塗法、模塗法、微凹版塗佈法、浸塗法的情形時,亦可與下述光微影法等組合來進行圖案化。
光微影法例如可列舉:將光阻劑的圖案化、與利用蝕刻液的濕式蝕刻或利用反應性電漿的乾式蝕刻等蝕刻或舉離(lift-off)法等組合的方法等。
其他圖案化方法亦可列舉:對所述材料照射雷射或電子束等能量線,進行研磨或使材料的導電性變化的方法。
進而亦可列舉:使印刷於基板以外的支撐體上的閘極電極用組成物轉印至基板等基底層上的方法。
閘極電極的厚度為任意,較佳為1nm以上,尤佳為10nm以上。另外,較佳為500nm以下,尤佳為200nm以下。
[閘極絕緣層]
閘極絕緣層除了由所述微相分離層形成的態樣以外,可設定為以下形態。
閘極絕緣層只要為具有絕緣性的層,則並無特別限定,可為單層亦可為多層。
閘極絕緣層較佳為由絕緣性的材料所形成,絕緣性的材料例如可較佳地列舉有機高分子、無機氧化物等。
有機高分子及無機氧化物等只要具有絕緣性則並無特別限定,較佳為可形成薄膜、例如厚度1μm以下的薄膜的材料。
有機高分子及無機氧化物分別可使用1種,亦可併用2種以上,另外,亦可將有機高分子與無機氧化物併用。
有機高分子並無特別限定,例如可列舉:聚乙烯基苯酚、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯所代表的聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)、全氟環狀聚合物(CYTOP)所代表的環狀氟烷基聚合物、聚環烯烴、聚酯、聚醚碸、聚醚酮、聚醯亞胺、環氧樹脂、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)所代表的聚有機矽氧烷、聚倍半矽氧烷或丁二烯橡膠等。另外,除了所述以外,亦可列舉:酚樹脂、酚醛清漆樹脂、肉桂酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、聚對二甲苯樹脂等熱硬化性樹脂。
有機高分子亦可與具有烷氧基矽烷基或乙烯基、丙烯醯氧基、環氧基、羥甲基等反應性取代基的化合物併用。
於由有機高分子形成閘極絕緣層的情形時,為了增大閘極絕緣層的耐溶劑性或絕緣耐性等,亦較佳為使有機高分子交聯、硬化。交聯較佳為藉由使用光、熱或該等兩者來產生酸或自由基而進行。
於藉由自由基進行交聯的情形時,藉由光或熱而產生自由基的自由基產生劑例如可較佳地使用:日本專利特開2013-214649號公報的[0182]~[0186]中記載的熱聚合起始劑(H1)及光聚合起始劑(H2)、日本專利特開2011-186069號公報的[0046]~[0051]中記載的光自由基產生劑、日本專利特開2010-285518號公報的[0042]~[0056]中記載的光自由基聚合起始劑等,較佳為將該些內容併入至本申請案說明書中。
另外,亦較佳為使用日本專利特開2013-214649號公報的[0167]~[0177]中記載的「數量平均分子量(Mn)為140~5,000、具有交聯性官能基、且不具有氟原子的化合物(G)」,該些內容較佳為併入至本申請案說明書中。
於藉由酸而交聯的情形時,藉由光而產生酸的光酸產生劑例如可較佳地使用;日本專利特開2010-285518號公報的[0033]~[0034]中記載的光陽離子聚合起始劑、日本專利特開2012-163946號公報的[0120]~[0136]中記載的酸產生劑、特別是鋶鹽、錪鹽等,較佳為將該些內容併入至本申請案說明書中。
藉由熱而產生酸的熱酸產生劑(觸媒)例如可較佳地使用:日本專利特開2010-285518號公報的[0035]~[0038]中記載的熱陽離子聚合起始劑、特別是鎓鹽等,或日本專利特開2005-354012號公報的[0034]~[0035]中記載的觸媒、特別是磺酸類及磺酸胺鹽等,較佳為將該些內容併入至本申請案說明書中。
另外,亦較佳為使用日本專利特開2005-354012號公報的 [0032]~[0033]中記載的交聯劑、特別是二官能以上的環氧化合物、氧雜環丁烷化合物、日本專利特開2006-303465號公報的[0046]~[0062]中記載的交聯劑、特別是以具有2個以上的交聯基且該交聯基的至少一個為羥甲基或NH基作為特徵的化合物、及日本專利特開2012-163946號公報的[0137]~[0145]中記載的於分子內具有2個以上的羥基甲基或烷氧基甲基的化合物,該些內容較佳為併入至本申請案說明書中。
由有機高分子來形成閘極絕緣層的方法例如可列舉:塗敷有機高分子並使其硬化的方法。塗敷方法並無特別限定,可列舉所述各印刷法。其中,較佳為微凹版塗佈法、浸塗法、網版塗佈印刷、模塗法或旋塗法等濕式塗佈法。
所述無機氧化物並無特別限定,例如可列舉:氧化矽、氮化矽(SiNY)、氧化鉿、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁、氧化鈮、氧化鋯、氧化銅、氧化鎳等氧化物,另外可列舉:SrTiO3、CaTiO3、BaTiO3、MgTiO3、SrNb2O6般的鈣鈦礦(perovskite),或該些物質的複合氧化物或混合物等。此處,氧化矽除了氧化矽(SiOX)以外,包含硼磷矽玻璃(Boron Phosphorus Silicon Glass,BPSG)、磷矽玻璃(Phosphorus Silicon Glass,PSG)、硼矽玻璃(Boron Silicon Glass,BSG)、AsSG(摻As的二氧化矽玻璃)、鉛矽玻璃(Lead Silicon Glass,PbSG)、氮氧化矽(SiON)、旋塗玻璃(Spin-On-Glass,SOG)、低介電常數SiO2系材料(例如聚芳基醚、環全氟碳聚合物及苯并環丁烯、環狀氟樹脂、聚四氟乙烯、氟化 芳基醚、氟化聚醯亞胺、非晶碳、有機SOG)。
由無機氧化物來形成閘極絕緣層的方法例如可使用:真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍或CVD法等真空成膜法,另外,亦可於成膜中利用使用任意氣體的電漿或離子槍、自由基槍等進行輔助(asist)。
另外,亦可藉由以下方式來形成閘極絕緣層:使與各金屬氧化物相對應的前驅物、具體而言氯化物、溴化物等金屬鹵化物或金屬烷氧化物、金屬氫氧化物等,在醇或水中與鹽酸、硫酸、硝酸等酸或氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼反應而進行水解。於使用此種溶液系的製程的情形時,可使用所述濕式塗佈法。
除了所述方法以外,閘極絕緣層亦可藉由將舉離法、溶膠-凝膠法、電鍍法及陰影遮罩(shadow mask)法的任一種視需要與圖案化法組合的方法而設置。
閘極絕緣層亦可實施電暈處理、電漿處理、UV/臭氧處理等表面處理,於該情形時,較佳為不會使由處理所得的表面粗糙度變粗糙。較佳為閘極絕緣層表面的算術平均粗糙度Ra或均方根粗糙度RMS為0.5nm以下。
[有機半導體層]
有機半導體層為顯示出半導體性、可蓄積載子的層。
有機半導體層只要為含有有機半導體的層即可。
有機半導體並無特別限定,可列舉有機聚合物及其衍生物、低分子化合物等。
本發明中,低分子化合物是指有機聚合物及其衍生物以外的化合物。即,是指不具有重複單元的化合物。低分子化合物只要為此種化合物,則分子量並無特別限定。低分子化合物的分子量較佳為300~2000,更佳為400~1000。
低分子化合物可列舉縮合多環芳香族化合物。例如可列舉:萘、稠五苯(2,3,6,7-二苯并蒽)、稠六苯、稠七苯、二苯并稠五苯、四苯并稠五苯等并苯(acene),雙噻吩蒽(anthradithiophene)、芘、苯并芘、二苯并芘、屈(chrysene)、苝、蔻(coronene)、三苯并[de,kl,rst]戊芬(tribenzo[de,kl,rst]pentaphene)(terrylene)、卵苯(ovalene)、四萘嵌三苯(quaterrylene)、循環蒽(circumanthracene),及該些碳原子的一部分經N、S、O等原子取代的衍生物或鍵結於所述碳原子上的至少一個氫原子經羰基等官能基取代的衍生物(包含迫呫噸并呫噸(peri-xanthenoxanthene)及其衍生物的二氧雜蒽嵌蒽(dioxa anthanthrene)系化合物、三苯并二噁嗪(triphenodioxazine)、三苯并二噻嗪(triphenodithiazine)、稠六苯-6,15-醌等),以及所述氫原子經其他官能基取代的衍生物。
另外亦可列舉:銅酞菁所代表的金屬酞菁,四硫并環戊二烯(tetrathiapentalene)及其衍生物,萘-1,4,5,8-四羧酸二醯亞胺、N,N'-雙(4-三氟甲基苄基)萘-1,4,5,8-四羧酸二醯亞胺、N,N'-雙(1H,1H-全氟辛基)、N,N'-雙(1H,1H-全氟丁基)、N,N'-二辛基萘-1,4,5,8-四羧酸二醯亞胺衍生物、萘-2,3,6,7-四羧酸二醯亞胺等萘 四羧酸二醯亞胺,蒽-2,3,6,7-四羧酸二醯亞胺等蒽四羧酸二醯亞胺等稠環四羧酸二醯亞胺,C60、C70、C76、C78、C84等富勒烯及該等的衍生物,單壁式碳奈米管(Single-walled carbon nanotube,SWNT)等碳奈米管,部花青色素、半花青色素等色素及該等的衍生物等。
進而可列舉:聚蒽(polyanthracene)、聯伸三苯(triphenylene)、喹吖啶酮。
另外,低分子化合物例如可例示:4,4'-聯苯二硫醇(BPDT)、4,4'-二異氰基聯苯、4,4'-二異氰基-對聯三苯、2,5-雙(5'-硫代乙醯基-2'-苯硫基)噻吩、2,5-雙(5'-硫代乙醯氧基-2'-苯硫基)噻吩、4,4'-二異氰基苯、聯苯胺(聯苯-4,4'-二胺)、四氰基醌二甲烷(Tetracyanoquinodimethane,TCNQ)、四硫富瓦烯(Tetrathiafulvalene,TTF)及其衍生物、四硫富瓦烯(TTF)-TCNQ錯合物、雙(伸乙基二硫代)四硫富瓦烯(Bis(ethylenedithio)tetrathiafulvalene,BEDTTTF)-過氯酸錯合物、BEDTTTF-碘錯合物、TCNQ-碘錯合物所代表的電荷遷移錯合物,聯苯-4,4'-二羧酸、1,4-二(4-苯硫基乙炔基)-2-乙基苯(1,4-di(4-thiophenylacetylinyl)-2-ethyl benzene)、1,4-二(4-異氰基苯基乙炔基)-2-乙基苯、1,4-二(4-苯硫基乙炔基)-2-乙基苯(1,4-di(4-thiophenylethynyl)-2-ethyl benzene)、2,2"-二羥基-1,1':4',1"-聯三苯、4,4'-聯苯二乙醛(4,4'-biphenyldiethanal)、4,4'-聯苯二醇、4,4'-聯苯二異氰酸酯、1,4-二乙炔基苯(1,4-diacetynyl benzene)、二乙基聯苯-4,4'-二羧酸酯、苯并[1,2-c:3,4-c':5,6-c"]三[1,2]二硫醇-1,4,7-三硫酮、α-六噻吩(α-sexithiophene)、四硫雜稠四苯(tetrathiatetracene)、四硒雜稠四苯(tetraselenotetracene)、四碲稠四苯(tetratellurtetracene)、聚(3-烷基噻吩)、聚(3-噻吩-β-乙磺酸)、聚(N-烷基吡咯)、聚(3-烷基吡咯)、聚(3,4-二烷基吡咯)、聚(2,2'-噻吩基吡咯)、聚(二苯并噻吩硫醚)。
有機半導體較佳為低分子化合物,其中較佳為縮合多環芳香族化合物。縮合多環芳香族化合物的載子遷移率及耐久性的提高效果高,進而亦顯示出優異的臨限電壓的降低效果。
縮合多環芳香族化合物較佳為式(A1)~式(A4)的任一個所表示的并苯及下述通式(C)~通式(T)的任一個所表示的化合物,更佳為下述通式(C)~通式(T)的任一個所表示的化合物。
作為縮合多環芳香族化合物而較佳的并苯為下述式(A1)或式(A2)所表示的化合物。
式中,RA1~RA6、XA1及XA2表示氫原子或取代基。
ZA1及ZA2表示S、O、Se或Te。
nA1及nA2表示0~3的整數。其中,nA1及nA2不同時為0。
RA1~RA6、XA1及XA2各自所表示的取代基並無特別限定,可列舉:烷基(例如甲基、乙基、丙基、異丙基、第三丁基、戊基、第三戊基、己基、辛基、第三辛基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基等)、環烷基(例如環戊基、環己基等)、烯基(例如乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、2-戊烯基、異丙烯基等)、炔基(例如乙炔基、炔丙基等)、芳香族烴基(亦稱為芳香族碳環基、芳基等,例如為苯基、對氯苯基、均三甲苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、薁基、苊基、茀基、菲基、茚基、芘基、聯苯基等)、芳香族雜環基(亦稱為雜芳基,例如吡啶基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、苯并咪唑基、吡唑基、吡嗪基、三唑基(例如1,2,4-三唑-1-基、1,2,3-三唑-1-基等)、噁唑基、苯并噁唑基、噻唑基、異噁唑基、異噻唑基、呋呫基、噻吩基、喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、咔啉基、二氮雜咔唑基(表示構成咔啉基的咔啉環的一個碳原子經氮原子取代而成的基團)、喹噁啉基、噠嗪基、三嗪基、喹唑啉基、酞嗪基(phthalazinyl)等)、雜環基(亦稱為雜芳基環基等,例如吡咯啶基、咪唑啶基(imidazolidinyl)、嗎啉基、噁唑啉基等)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、戊氧基、己氧基、辛氧基、十二烷氧基等)、環 烷氧基(例如環戊氧基、環己氧基等)、芳氧基(例如苯氧基、萘氧基等)、烷硫基(例如甲硫基、乙硫基、丙硫基、戊硫基、己硫基、辛硫基、十二烷硫基等)、環烷硫基(例如環戊硫基、環己硫基等)、芳硫基(例如苯硫基、萘硫基等)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基、辛氧基羰基、十二烷氧基羰基等)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基、萘氧基羰基等)、胺磺醯基(例如胺基磺醯基、甲基胺基磺醯基、二甲基胺基磺醯基、丁基胺基磺醯基、己基胺基磺醯基、環己基胺基磺醯基、辛基胺基磺醯基、十二烷基胺基磺醯基、苯基胺基磺醯基、萘基胺基磺醯基、2-吡啶基胺基磺醯基等)、醯基(例如乙醯基、乙基羰基、丙基羰基、戊基羰基、環己基羰基、辛基羰基、2-乙基己基羰基、十二烷基羰基、苯基羰基、萘基羰基、吡啶基羰基等)、醯氧基(例如乙醯氧基、乙基羰氧基、丁基羰氧基、辛基羰氧基、十二烷基羰氧基、苯基羰氧基等)、醯胺基(例如甲基羰基胺基、乙基羰基胺基、二甲基羰基胺基、丙基羰基胺基、戊基羰基胺基、環己基羰基胺基、2-乙基己基羰基胺基、辛基羰基胺基、十二烷基羰基胺基、苯基羰基胺基、萘基羰基胺基等)、胺甲醯基(例如胺基羰基、甲基胺基羰基、二甲基胺基羰基、丙基胺基羰基、戊基胺基羰基、環己基胺基羰基、辛基胺基羰基、2-乙基己基胺基羰基、十二烷基胺基羰基、苯基胺基羰基、萘基胺基羰基、2-吡啶基胺基羰基等)、脲基(例如甲基脲基、乙基脲基、戊基脲基、環己基脲基、辛基脲基、十二烷基脲基、苯基脲基、萘基脲基、2-吡啶 基胺基脲基等)、亞磺醯基(例如甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、丁基亞磺醯基、環己基亞磺醯基、2-乙基己基亞磺醯基、十二烷基亞磺醯基、苯基亞磺醯基、萘基亞磺醯基、2-吡啶基亞磺醯基等)、烷基磺醯基(例如甲基磺醯基、乙基磺醯基、丁基磺醯基、環己基磺醯基、2-乙基己基磺醯基、十二烷基磺醯基等)、芳基磺醯基(苯基磺醯基、萘基磺醯基、2-吡啶基磺醯基等)、胺基(例如胺基、乙基胺基、二甲基胺基、丁基胺基、環戊基胺基、2-乙基己基胺基、十二烷基胺基、苯胺基、萘基胺基、2-吡啶基胺基等)、鹵素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子等)、氟化烴基(例如氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、五氟苯基等)、氰基、硝基、羥基、巰基、矽烷基(例如三甲基矽烷基、三異丙基矽烷基、三苯基矽烷基、苯基二乙基矽烷基等)、下述通式(SG1)所表示的基團(其中,XA為Ge或Sn)等。
該些取代基亦可更具有多個取代基。可具有多個的取代基可列舉所述RA1~RA6所表示的取代基。
所述并苯中,更佳為下述式(A3)或式(A4)所表示的并苯。
式中,RA7、RA8、XA1及XA2表示氫原子或取代基。RA7、RA8、XA1及XA2可相同亦可不同。RA7及RA8所表示的取代基較佳為上文中作為可用作式(A1)及(A2)的RA1~RA6的取代基而列舉的基團。
ZA1及ZA2表示S、O、Se或Te。
nA1及nA2表示0~3的整數。其中,nA1與nA2不同時為0。
式(A3)或式(A4)中,RA7及RA8較佳為由下述式(SG1)所表示。
式中,RA9~RA11表示取代基。XA表示Si、Ge或Sn。RA9~RA11所表示的取代基較佳為上文中作為可用作式(A1)及 (A2)的RA1~RA6的取代基而列舉的基團。
以下示出式(A1)~式(A4)所表示的并苯或并苯衍生物的具體例,但不限定於該些具體例。
縮合多環芳香族化合物進而亦較佳為下述通式(C)~通式(T)所表示的化合物。
通式(C)中,AC1、AC2表示氧原子、硫原子或硒原子。較佳為AC1、AC2均表示氧原子、硫原子,更佳為表示硫原子。RC1~RC6表示氫原子或取代基。RC1~RC6中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(D)中,XD1及XD2表示NRD9、氧原子或硫原子。AD1 表示CRD7或N原子,AD2表示CRD8或N原子,RD9表示氫原子、烷基、烯基、炔基或醯基。RD1~RD8表示氫原子或取代基,RD1~RD8中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(E)中,XE1及XE2表示氧原子、硫原子或NRE7。AE1及AE2表示CRE8或氮原子。RE1~RE8表示氫原子或取代基。RE1~RE8中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(F)中,XF1及XF2表示氧原子、硫原子或硒原子。較佳為XF1及XF2表示氧原子、硫原子,更佳為表示硫原子。RF1~RF10、RFa及RFb表示氫原子或取代基。RF1~RF10、RFa及RFb中的至少一個為通式(W)所表示的取代基。p及q表示0~2的整數。
通式(G)中,XG1及XG2表示NRG9、氧原子或硫原子。AG1表示CRG7或N原子。AG2表示CRG8或N原子。RG9表示氫原子、烷基、烯基、炔基、醯基、芳基或雜芳基。RG1~RG8表示氫原子或取代基。RG1~RG8中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(H)中,XH1~XH4表示NRH7、氧原子或硫原子。XH1~XH4較佳為表示硫原子。RH7表示氫原子、烷基、烯基、炔基、醯基、芳基或雜芳基。RH1~RH6表示氫原子或取代基。RH1~RH6中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(J)中,XJ1及XJ2表示氧原子、硫原子、硒原子或NRJ9。XJ3及XJ4表示氧原子、硫原子或硒原子。XJ1、XJ2、XJ3 及XJ4較佳為表示硫原子。RJ1~RJ9表示氫原子或取代基。RJ1~RJ9中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(K)中,XK1及XK2表示氧原子、硫原子、硒原子或NRK9。XK3及XK4表示氧原子、硫原子或硒原子。XK1、XK2、XK3及XK4較佳為表示硫原子。RK1~RK9表示氫原子或取代基。RK1~RK9中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(L)中,XL1及XL2表示氧原子、硫原子或NRL11。XL1及XL2較佳為表示氧原子或硫原子。RL1~RL11表示氫原子或取代基,RL1~RL11中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(M)中,XM1及XM2表示氧原子、硫原子、硒原子或NRM9。XM1及XM2較佳為表示硫原子。RM1~RM9表示氫原子或取代基。RM1~RM9中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(N)中,XN1及XN2表示氧原子、硫原子、硒原子或NRN13。XN1及XN2較佳為表示硫原子。RN1~RN13表示氫原子或取代基。RN1~RN13中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(P)中,XP1及XP2表示氧原子、硫原子、硒原子或NRP13。XP1及XP2較佳為表示硫原子。RP1~RP13表示氫原子或取代基。RP1~RP13中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(Q)中,XQ1及XQ2表示氧原子、硫原子、硒原子或NRQ13。XQ1及XQ2較佳為表示硫原子。RQ1~RQ13表示氫原子或取代基。RQ1~RQ13中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代 基。
通式(R)中,XR1、XR2及XR3表示氧原子、硫原子、硒原子或NRR9。XR1、XR2及XR3較佳為表示硫原子。RR1~RR9表示氫原子或取代基。RR1~RR9中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(S)中,XS1、XS2、XS3及XS4表示氧原子、硫原子、硒原子或NRS7。XS1、XS2、XS3及XS4較佳為表示硫原子。RS1~RS7表示氫原子或取代基。RS1~RS7中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
通式(T)中,XT1、XT2、XT3及XT4表示氧原子、硫原子、硒原子或NRT7。XT1、XT2、XT3及XT4較佳為表示硫原子。RT1~RT7表示氫原子或取代基。RT1~RT7中的至少一個為下述通式(W)所表示的取代基。
以下,對所述通式(C)~通式(T)中表示氫原子或取代基的RC1~RC6、RD1~RD8、RE1~RE8、RF1~RF10、RFa及RFb、RG1~RG8、RH1~RH6、RJ1~RJ9、RK1~RK9、RL1~RL11、RM1~RM9、RN1~RN13、RP1~RP13、RQ1~RQ13、RR1~RR9、RS1~RS7及RT1~RT7(以下稱為取代基RC~取代基RT)加以說明。
取代基RC~取代基RT可取的取代基可列舉:鹵素原子、烷基(甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基等碳數1~40的烷基,其中包含2,6-二甲基辛基、2-癸基十四 烷基、2-己基十二烷基、2-乙基辛基、2-癸基十四烷基、2-丁基癸基、1-辛基壬基、2-乙基辛基、2-辛基十四烷基、2-乙基己基、環烷基、雙環烷基、三環烷基等)、烯基(包含1-戊烯基、環烯基、雙環烯基等)、炔基(包含1-戊炔基、三甲基矽烷基乙炔基、三乙基矽烷基乙炔基、三異丙基矽烷基乙炔基、2-對丙基苯基乙炔基等)、芳基(包含苯基、萘基、對戊基苯基、3,4-二戊基苯基、對庚氧基苯基、3,4-二庚氧基苯基等碳數6~20的芳基等)、雜環基(亦稱為雜環基(heterocyclo group)。包含2-己基呋喃基等)、氰基、羥基、硝基、醯基(包含己醯基、苯甲醯基等)、烷氧基(包含丁氧基等)、芳氧基、矽烷氧基、雜環氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、胺基(包含苯胺基)、醯基胺基、胺基羰基胺基(包含脲基)、烷氧基羰基胺基及芳氧基羰基胺基、烷基磺醯基胺基及芳基磺醯基胺基、巰基、烷硫基及芳硫基(包含甲硫基、辛硫基等)、雜環硫基、胺磺醯基、磺基、烷基亞磺醯基及芳基亞磺醯基、烷基磺醯基及芳基磺醯基、烷氧基羰基及芳氧基羰基、胺甲醯基、芳基偶氮基及雜環偶氮基、醯亞胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基胺基、膦醯基、矽烷基(二-三甲基矽烷氧基甲基丁氧基等)、肼基、硼酸根基(-B(OH)2)、磷酸根基(-OPO(OH)2)、硫酸根基(-OSO3H)、其他公知的取代基。
該些取代基亦可更具有所述取代基。
該些基團中,取代基RC~取代基RT可取的取代基較佳為烷基、芳基、烯基、炔基、雜環基、烷氧基、烷硫基、後述通 式(W)所表示的基團,更佳為碳數1~12的烷基、碳數6~20的芳基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~11的烷氧基、碳數5~12的雜環基、碳數1~12的烷硫基、後述通式(W)所表示的基團,尤佳為後述通式(W)所表示的基團。
所述RD9、RG9及RH7的烷基、烯基、炔基、醯基、芳基分別與取代基RC~取代基RT可取的取代基中說明的烷基、烯基、炔基、醯基、芳基為相同含意。
另外,雜芳基與RA1~RA6的取代基中說明的雜芳基為相同含意。
對通式(W):-L-RW所表示的基團加以說明。
通式(W)中,L表示下述通式(L-1)~通式(L-25)的任一個所表示的二價連結基、或2個以上(較佳為2個~10個、更佳為2個~6個、進而佳為2個或3個)的下述通式(L-1)~通式(L-25)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基。RW表示經取代或未經取代的烷基、氰基、乙烯基、乙炔基、氧伸乙基、氧伸乙基單元的重複數v為2以上的寡聚氧伸乙基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。
通式(L-1)~通式(L-25)中,波線部分表示與所述通式(C)~通式(T)所表示的形成各骨架的任一個環的鍵結位置。再者,本說明書中,於L表示2個以上的通式(L-1)~通式(L-25)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基的情形時,波線部分表示與所述通式(C)~通式(T)所表示的形成各骨架的任一個環的鍵結位置、及與通式(L-1)~通式(L-25)所表示的二價連結基的任一個的鍵結位置。
*表示與Rw的鍵結位置或與通式(L-1)~通式(L-25)的波 線部分的鍵結位置。
通式(L-13)中的m表示4,通式(L-14)及通式(L-15)中的m表示3,通式(L-16)~通式(L-20)中的m表示2,通式(L-22)中的m表示6。
通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-6)及通式(L-13)~通式(L-24)中的RLZ分別獨立地表示氫原子或取代基,通式(L-1)及通式(L-2)中的RLZ亦可分別與鄰接於L的RW鍵結而形成稠環。
RN表示氫原子或取代基,Rsi分別獨立地表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
其中,通式(L-17)~通式(L-21)、通式(L-23)及通式(L-24)所表示的二價連結基更佳為下述通式(L-17A)~通式(L-21A)、通式(L-23A)及通式(L-24A)所表示的二價連結基。
此處,於經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基、氧伸乙基單元的重複數v為2以上的寡聚氧伸乙基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基存在於取代基的末端的情形時,可單獨解釋為通式(W)中的-RW,亦可解釋為通式(W)中的-L-RW
本發明中,於主鏈碳數為N個的經取代或未經取代的烷基存在於取代基的末端的情形時,視為包括對於取代基的末端而言儘可能的連結基,於此基礎上解釋為通式(W)中的-L-RW,而並不單獨解釋為通式(W)中的-RW。具體而言,解釋為「相當於通式(W)中的L的1個(L-1)」與「相當於通式(W)中的RW的主鏈碳數為N-1個的經取代或未經取代的烷基」鍵結而成的取代基。例如於作為碳數8的烷基的正辛基存在於取代基的末端的情形時,解釋為2個RLZ為氫原子的1個(L-1)、與碳數7的正庚基鍵結而成的取代基。另外,於通式(W)所表示的取代基為碳數8的烷氧基的情形時,解釋為1個作為-O-的通式(L-4)所表示的連結基、2個RLZ為氫原子的1個(L-1)所表示的連結基、及碳數7的正庚基鍵結而成的取代基。
另一方面,本發明中,於氧伸乙基、氧伸乙基單元的重複數v為2以上的寡聚氧伸乙基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基存在於取代基的末端的情形時,包括對於取代基的末端而言儘可能的連結基, 於此基礎上單獨解釋為通式(W)中的RW。例如於-(OCH2CH2)-(OCH2CH2)-(OCH2CH2)-OCH3基存在於取代基的末端的情形時,取代基單獨解釋為氧伸乙基單元的重複數v為3的寡聚氧伸乙基。
於L形成通式(L-1)~通式(L-25)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的連結基的情形時,較佳為通式(L-1)~通式(L-25)的任一個所表示的二價連結基的鍵結數為2~4,更佳為2或3。
通式(L-1)、通式(L-2)、通式(L-6)及通式(L-13)~通式(L-24)中的取代基RLZ可列舉:作為通式(C)~通式(T)的取代基RC~取代基RT可取的取代基而例示的基團。其中,通式(L-6)中的取代基RLZ較佳為烷基,於(L-6)中的RLZ為烷基的情形時,該烷基的碳數較佳為1~9,就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,更佳為4~9,進而佳為5~9。於(L-6)中的RLZ為烷基的情形時,就可提高載子遷移率的觀點而言,較佳為該烷基為直鏈烷基。
RN可列舉:作為取代基RC~取代基RT可取的取代基而例示的基團。其中,RN較佳為氫原子或甲基。
Rsi較佳為烷基。Rsi可取的烷基並無特別限制,但Rsi可取的烷基的較佳範圍與RW為矽烷基的情形時該矽烷基可取的烷基的較佳範圍相同。Rsi可取的烯基並無特別限制,較佳為經取代或未經取代的烯基,更佳為分支烯基,該烯基的碳數較佳為2~3。Rsi 可取的炔基並無特別限制,較佳為經取代或未經取代的炔基,更佳為分支炔基,該炔基的碳數較佳為2~3。
L較佳為通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-13)、通式(L-17)或通式(L-18)的任一個所表示的二價連結基,或者2個以上的通式(L-1)~通式(L-5)、通式(L-13)、通式(L-17)或通式(L-18)的任一個所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基,更佳為通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-13)或通式(L-18)的任一個所表示的二價連結基,或者2個以上的通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-13)或通式(L-18)所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基,尤佳為通式(L-1)、通式(L-3)、通式(L-13)或通式(L-18)所表示的二價連結基,或者通式(L-3)、通式(L-13)或通式(L-18)的任一個所表示的二價連結基與通式(L-1)所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基。通式(L-3)、通式(L-13)或通式(L-18)的任一個所表示的二價連結基與通式(L-1)所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基較佳為通式(L-1)所表示的二價連結基鍵結於RW側。
就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,尤佳為含有通式(L-1)所表示的二價連結基的二價連結基,進而尤佳為通式(L-1)所表示的二價連結基,進而更尤佳為L為通式(L-18)及通式(L-1)所表示的二價連結基,且經由通式(L-1)而與RW鍵結,RW為經取代或未經取代的烷基,進一步更尤佳為L為通式(L-18A)及通式(L-1)所表示的二價連結基,且經由通式(L-1)而與RW鍵結, RW為經取代或未經取代的烷基。
通式(W)中,RW較佳為經取代或未經取代的烷基。通式(W)中,於鄰接於RW的L為通式(L-1)所表示的二價連結基的情形時,RW較佳為經取代或未經取代的烷基、氧伸乙基、氧伸乙基單元的重複數為2以上的寡聚氧伸乙基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基,更佳為經取代或未經取代的烷基。
通式(W)中,於鄰接於RW的L為通式(L-2)及通式(L-4)~通式(L-25)所表示的二價連結基的情形時,RW更佳為經取代或未經取代的烷基。
通式(W)中,於鄰接於RW的L為通式(L-3)所表示的二價連結基的情形時,RW較佳為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的矽烷基。
於RW為經取代或未經取代的烷基的情形時,碳數較佳為4~17,就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,更佳為6~14,進而佳為6~12。就分子的直線性提高、可提高載子遷移率的觀點而言,較佳為RW為所述範圍的長鏈烷基,尤佳為長鏈的直鏈烷基。
於RW表示烷基的情形時,可為直鏈烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,就分子的直線性提高、可提高載子遷移率的觀點而言,較佳為直鏈烷基。
該些基團中,關於通式(W)中的RW與L的組合,就提高載子遷移率的觀點而言,較佳為通式(C)~通式(T)的L為通式(L-1)所表示的二價連結基,且RW為直鏈的碳數4~17的烷基; 或者L為通式(L-3)、通式(L-13)或通式(L-18)的任一個所表示的二價連結基與通式(L-1)所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基,且RW為直鏈的烷基。
於L為通式(L-1)所表示的二價連結基、且RW為直鏈的碳數4~17的烷基的情形時,就提高載子遷移率的觀點而言,更佳為RW為直鏈的碳數6~14的烷基,尤佳為直鏈的碳數6~12的烷基。
於L為通式(L-3)、通式(L-13)或通式(L-18)的任一個所表示的二價連結基與通式(L-1)所表示的二價連結基鍵結而成的二價連結基,且RW為直鏈的烷基的情形時,更佳為RW為直鏈的碳數4~17的烷基,就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,更佳為直鏈的碳數6~14的烷基,就提高載子遷移率的觀點而言,尤佳為直鏈的碳數6~12的烷基。
另一方面,就提高於有機溶劑中的溶解度的觀點而言,RW較佳為分支烷基。
RW為具有取代基的烷基的情形的該取代基可列舉鹵素原子等,較佳為氟原子。再者,於RW為具有氟原子的烷基的情形時,該烷基的氫原子亦可全部經氟原子取代而形成全氟烷基。然而,RW較佳為未經取代的烷基。
於RW為氧伸乙基或寡聚氧伸乙基的情形時,所謂RW所表示的「寡聚氧伸乙基」,於本說明書中是指-(OCH2CH2)vOY所表示的基團(氧伸乙基單元的重複數v表示2以上的整數,末端 的Y表示氫原子或取代基)。再者,寡聚氧伸乙基的末端的Y為氫原子的情形時成為羥基。氧伸乙基單元的重複數v較佳為2~4,更佳為2~3。較佳為寡聚氧伸乙基的末端的羥基經封端,即Y表示取代基。於該情形時,較佳為羥基經碳數為1~3的烷基封端,即Y為碳數1~3的烷基,Y更佳為甲基或乙基,尤佳為甲基。
於RW為矽氧烷基或寡聚矽氧烷基的情形時,矽氧烷單元的重複數較佳為2~4,更佳為2~3。另外,較佳為於Si原子上鍵結氫原子或烷基。於烷基鍵結於Si原子上的情形時,烷基的碳數較佳為1~3,例如較佳為甲基或乙基鍵結。於Si原子上可鍵結相同的烷基,亦可鍵結不同的烷基或氫原子。另外,構成寡聚矽氧烷基的矽氧烷單元可全部相同亦可不同,較佳為全部相同。
於鄰接於RW的L為通式(L-3)所表示的二價連結基的情形時,亦較佳為RW為經取代或未經取代的矽烷基。於RW為經取代或未經取代的矽烷基的情形時,其中較佳為RW為經取代的矽烷基。矽烷基的取代基並無特別限制,較佳為經取代或未經取代的烷基,更佳為分支烷基。於RW為三烷基矽烷基的情形時,鍵結於Si原子的烷基的碳數較佳為1~3,例如較佳為甲基或乙基或異丙基鍵結。於Si原子上可鍵結相同的烷基,亦可鍵結不同的烷基。RW為於烷基上進而具有取代基的三烷基矽烷基的情形的該取代基並無特別限制。
通式(W)中,L及RW所含的碳數的合計較佳為5~18。若L及RW所含的碳數的合計為所述範圍的下限值以上,則載子遷 移率提高,使驅動電壓降低。若L及RW所含的碳數的合計為所述範圍的上限值以下,則於有機溶劑中的溶解性提高。
L及RW所含的碳數的合計較佳為5~14,更佳為6~14,尤佳為6~12,進而尤佳為8~12。
通式(C)~通式(T)所表示的各化合物中,就提高載子遷移率、提高於有機溶劑中的溶解性的觀點而言,較佳為取代基RC~取代基RT中,通式(W)所表示的基團為1個~4個,更佳為1個或2個,尤佳為2個。
取代基RC~取代基RT中,對通式(W)所表示的基團的位置並無特別限制。
通式(C)所表示的化合物中,較佳為RC1、RC2、RC3、RC6的任一個為通式(W)所表示的基團,更佳為RC1與RC2兩者或RC3與RC6兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(D)所表示的化合物中,較佳為RD6為通式(W)所表示的基團,更佳為RD5與RD6兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(E)所表示的化合物中,較佳為RE6為通式(W)所表示的基團,更佳為RE5與RE6兩者為通式(W)所表示的基團。另外,於RE5及RE6為通式(W)所表示的基團以外的取代基的情形時,亦較佳為2個RE7為通式(W)所表示的基團。
通式(F)所表示的化合物中,較佳為RF2、RF3、RF8及RF9中的至少一個為通式(W)所表示的取代基。
通式(G)所表示的化合物中,就提高載子遷移率、提高於有 機溶劑中的溶解性的觀點而言,較佳為RG5或RG6為通式(W)所表示的基團。
通式(H)所表示的化合物中,較佳為RH4或RH6為通式(W)所表示的基團,更佳為RH4或RH6、及RH3或RH5為通式(W)所表示的基團。
通式(J)所表示的化合物中,較佳為RJ8為通式(W)所表示的基團,更佳為RJ8與RJ4兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(K)所表示的化合物中,較佳為RK7為通式(W)所表示的基團,更佳為RK7與RK3兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(L)所表示的化合物中,更佳為RL2、RL3、RL6及RL7中的至少一個為通式(W)所表示的基團。
通式(M)所表示的化合物中,較佳為RM2為通式(W)所表示的基團,更佳為RM2與RM6兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(N)所表示的化合物中,較佳為RN3為通式(W)所表示的基團,更佳為RN3與RN9兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(P)所表示的化合物中,較佳為RP2或RP3為通式(W)所表示的基團,更佳為RP2與RP8兩者或RP3與RP9兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(Q)所表示的化合物中,較佳為RQ3為通式(W)所表示的基團,更佳為RQ3與RQ9兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(R)所表示的化合物中,較佳為RR2為通式(W)所表示的基團,更佳為RR2與RR7兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(S)所表示的化合物中,較佳為RS2為通式(W)所表示的基團,更佳為RS2與RS5兩者為通式(W)所表示的基團。
通式(T)所表示的化合物中,較佳為RT2為通式(W)所表示的基團,更佳為RT2與RT5兩者為通式(W)所表示的基團。
取代基RC~取代基RT中,通式(W)所表示的基團以外的取代基較佳為0個~4個,更佳為0個~2個。
以下示出通式(C)~通式(T)所表示的各化合物的具體例,但本發明中可使用的化合物不應受到該些具體例的限定性解釋。
示出通式(C)所表示的化合物C的具體例。
通式(C)所表示的化合物較佳為分子量為3000以下,更佳為2000以下,進而佳為1000以下,尤佳為850以下。若分子量在所述範圍內,則可提高於溶劑中的溶解性。
另一方面,就薄膜的膜質穩定性的觀點而言,分子量較佳為300以上,更佳為350以上,進而佳為400以上。
示出通式(D)所表示的化合物D的具體例。
關於通式(D)所表示的化合物的分子量,上限與通式 (C)所表示的化合物相同的情況下可提高於溶劑中的溶解性,因而較佳。另一方面,就薄膜的膜質穩定性的觀點而言,分子量較佳為400以上,更佳為450以上,進而佳為500以上。
依序示出通式(E)所表示的化合物E、通式(F)所表示的化合物F、通式(G)所表示的化合物G及通式(H)所表示的化合物H各自的具體例。
關於所述化合物E、化合物F、化合物G及化合物H的分子量,各自的上限與通式(C)所表示的化合物C相同的情況下可提高於溶劑中的溶解性,因而較佳。另一方面,就薄膜的膜質穩定性的觀點而言,分子量的下限與通式(D)所表示的化合物相同。
示出通式(J)及通式(K)所表示的化合物J及化合物K的具體例。
關於所述化合物J及化合物K的分子量,各自的上限與通式(C)所表示的化合物C相同的情況下可提高於溶劑中的溶解性,因而較佳。另一方面,就薄膜的膜質穩定性的觀點而言,分子量的下限與通式(D)所表示的化合物相同。
依序示出通式(L)所表示的化合物L、通式(M)所表示的化合物M、通式(N)所表示的化合物N、通式(P)所表示的化合物P及通式(Q)所表示的化合物Q各自的具體例。
關於所述化合物L、化合物M、化合物N、化合物P及化合物Q的分子量,各自的上限與通式(C)所表示的化合物C相同的情況下可提高於溶劑中的溶解性,因而較佳。另一方面,就薄膜的膜質穩定性的觀點而言,分子量的下限與通式(D)所表示的化合物相同。
依序示出通式(R)所表示的化合物R、通式(S)所表示的化合物S及通式(T)所表示的化合物T各自的具體例。
關於所述化合物R、化合物S及化合物T的分子量,各自的上限與通式(C)所表示的化合物C相同的情況下可提高於溶劑中的溶解性,因而較佳。另一方面,就薄膜的膜質穩定性的觀點而言,分子量的下限與通式(D)所表示的化合物相同。
有機聚合物及其衍生物例如可列舉:聚吡咯及其取代 物、聚二酮基吡咯及其取代物、聚噻吩及其衍生物、聚異苯并噻吩(polyisothianaphthene)等異苯并噻吩、聚伸噻吩伸乙烯(polythienylene vinylene)等伸噻吩伸乙烯、聚(對苯伸乙烯)等聚(對苯伸乙烯)、聚苯胺及其衍生物、聚乙炔、聚二乙炔、聚薁、聚芘、聚咔唑、聚硒吩(polyselenophene)、聚呋喃、聚(對苯)、聚吲哚、聚噠嗪、聚碲吩(polytellurophene)、聚萘、聚乙烯基咔唑、聚苯硫醚、聚乙烯硫醚等聚合物及縮合多環芳香族化合物的聚合物等。
聚噻吩及其衍生物並無特別限定,例如可列舉:於聚噻吩中導入有己基的聚-3-己基噻吩(P3HT)、聚伸乙基二氧噻吩、聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)等。
另外,亦可列舉具有與該些聚合物相同的重複單元的寡聚物(例如寡聚噻吩)。
另外,有機聚合物可列舉所述通式(C)~通式(T)所表示的化合物具有重複結構的高分子化合物。
此種高分子化合物可列舉:通式(C)~通式(T)所表示的化合物介隔至少一個以上的伸芳基、伸雜芳基(伸噻吩基、伸聯噻吩基等)而顯示出重複結構的π共軛聚合物,或通式(C)~通式(T)所表示的化合物經由側鏈而鍵結於高分子主鏈的懸掛(pendant)型聚合物。高分子主鏈較佳為聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚矽氧烷等,側鏈較佳為伸烷基、聚環氧乙烷基等。懸掛型聚合物的情況下,高分子主鏈亦可為取代基RC~取代基RT的至少一個 具有來源於聚合性基的基團且該基團進行聚合而成者。
該些有機聚合物較佳為重量平均分子量為3萬以上,更佳為5萬以上,進而佳為10萬以上。藉由將重量平均分子量設定為所述下限值以上,可提高分子間相互作用,可獲得高的遷移率。
[源極電極、汲極電極]
本發明的OTFT中,源極電極為電流自外部通過配線流入的電極。另外,汲極電極為通過配線向外部送出電流的電極,通常是與所述半導體層接觸而設置。
源極電極及汲極電極的材料可使用以前有機薄膜電晶體中所用的導電性材料,例如可列舉所述閘極電極中說明的導電性材料等。
源極電極及汲極電極分別可藉由與所述閘極電極的形成方法相同的方法來形成。
所述光微影法可採用舉離法或蝕刻法。
尤其閘極絕緣層對蝕刻液或剝離液的耐性優異,故源極電極及汲極電極亦可藉由蝕刻法而較佳地形成。蝕刻法為將導電性材料成膜後藉由蝕刻將不需要的部分去除的方法。若藉由蝕刻法進行圖案化,則可於抗蝕劑去除時防止殘留於基底的導電性材料的剝離、及抗蝕劑殘渣或經去除的導電性材料對基底的再附著,電極邊緣部的形狀優異。於該方面而言,較舉離法更佳。
舉離法為以下方法:於基底的一部分上塗佈抗蝕劑,於其上將導電性材料成膜,藉由溶劑將抗蝕劑等溶出或剝離等,藉 此連同抗蝕劑上的導電性材料一起去除,僅於未塗佈抗蝕劑的部分形成導電性材料的膜。
源極電極及汲極電極的厚度為任意,分別較佳為1nm以上,尤佳為10nm以上。另外,較佳為500nm以下,尤佳為300nm以下。
源極電極與汲極電極之間的間隔(通道長)為任意,較佳為100μm以下,尤佳為50μm以下。另外,通道寬較佳為5000μm以下,尤佳為1000μm以下。
[外塗層]
本發明的OTFT亦可具有外塗層。外塗層通常為於OTFT的表面上作為保護層而形成的層。可為單層結構亦可為多層結構。
外塗層可為有機系的外塗層,亦可為無機系的外塗層。
形成有機系的外塗層的材料並無特別限定,例如可列舉:聚苯乙烯、丙烯酸系樹脂、聚乙烯醇、聚烯烴、聚醯亞胺、聚胺基甲酸酯、聚苊(polyacenaphthylene)、環氧樹脂等有機聚合物,及於該些有機聚合物中導入有交聯性基或撥水基等的衍生物等。該些有機聚合物或其衍生物亦可與交聯成分、氟化合物、矽化合物等併用。
形成無機系的外塗層的材料並無特別限定,可列舉:氧化矽、氧化鋁等金屬氧化物,氮化矽等金屬氮化物等。
該些材料可使用一種,亦能以任意的組合及比率併用兩種以上。
對外塗層的形成方法並無限制,可藉由公知的各種方法來形成。
例如,有機系的外塗層例如可藉由以下等方法來形成:於成為其基底的層上塗佈含有成為外塗層的材料的溶液後加以乾燥,將含有成為外塗層的材料的溶液塗佈、乾燥後進行曝光、顯影而圖案化。再者,關於外塗層的圖案化,亦可藉由印刷法或噴墨法等來直接形成圖案。另外,亦可於外塗層的圖案化後,藉由曝光或加熱而使外塗層交聯。
另一方面,無機系的外塗層可藉由濺鍍法、蒸鍍法等乾式法或溶膠凝膠法般的濕式法來形成。
[其他層]
本發明的OTFT亦可設置所述以外的層或構件。
其他層或構件例如可列舉擋堤(bank)等。擋堤是以如下目的等而使用:於藉由噴墨法等來形成半導體層或外塗層等時,將噴出液攔截於既定的位置。因此,擋堤通常具有撥液性。擋堤的形成方法可列舉:藉由光微影法等進行圖案化後,實施氟電漿法等撥液處理的方法;使含有氟化合物等撥液成分的感光性組成物等硬化的方法等。
本發明的有機薄膜電晶體的情況下,由於閘極絕緣層為有機層,故後者的使含有撥液成分的感光性組成物硬化的方法中,閘極絕緣層不可能受到撥液處理的影響,因而較佳。再者,亦可使用以下技術:不使用擋堤而使基底具有與撥液性相對照的性質, 使之具有與擋堤相同的作用。
[OTFT的用途]
本發明的OTFT較佳為搭載於顯示面板上而使用。顯示面板例如可列舉:液晶面板、有機EL面板、電子紙面板等。
[實施例]
以下根據實施例對本發明加以更詳細說明,但本發明不受該些實施例的限定。
[合成例]
準備下述P-1~P-8作為用以形成微相分離層的嵌段共聚物。
P-1:PS-b-PMMA,聚合物源公司製造(目錄No.P4961)PS(聚苯乙烯)的Mn為25000 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的Mn為26000分散度為1.06
P-2:PS-b-PMMA,聚合物源公司製造(目錄No.P4418)PS的Mn為18500 PMMA的Mn為18000分散度為1.06
P-3:PS-b-PDMS,聚合物源公司製造(目錄No.P8709)PS的Mn為22000 PDMS(聚二甲基矽氧烷)的Mn為21000分散度為1.08
P-4:PS-b-POSSisoBuMA聚合物源公司製造(目錄No.P9793)PMMA的Mn為22000 POSSisoBuMA的Mn為22500分散度為1.10
P-5:PS-b-POSSisoBuMA聚合物源公司製造(目錄No.P14022)PS的Mn為6000 POSSisoBuMA的Mn為23000分散度為1.6
P-6:PS-b-P4VP聚合物源公司製造(目錄No.P9892)PS的Mn為195000 P4VP(聚(4-乙烯基吡啶))的Mn為204000 分散度為1.09
P-7:PVNp-b-PMMA聚合物源公司製造(目錄No.P3400)PVNp(聚乙烯基萘)的Mn為61000 PMMA的Mn為68000分散度為1.15
P-8:PS-b-PHS聚合物源公司製造(目錄No.P8616)PS的Mn為9000 PHS(聚羥基苯乙烯)的Mn為6000分散度為1.12
另外,藉由常法合成下述BP-1、BP-4、BP-5、BP-6及CBP-2作為用以形成微相分離層的嵌段共聚物。
進而,藉由常法合成具有含有交聯性基的重複單元的嵌段共聚物BBP-1及嵌段共聚物BBP-2作為用以形成微相分離層的嵌段共聚物。再者,BBP-1中,共聚物中的含量以b1表示的構成成分與以b2表示的構成成分構成兩者以10:1之莫耳比無規地連結而成的無規聚合物,該無規聚合物構成一個嵌段。這一情況對於BBP-2而言亦相同。
以下示出各例中所用的作為有機半導體的化合物。
所述化合物L9為通式(L)所表示的化合物,是依據應用物理學會的「有機分子.生物電子學分科會會誌」(2011,22,9-12.)、國際公開第2009/148016號手冊等中記載的方法而合成。
所述化合物C16為通式(C)所表示的化合物,是依據下述化合物C1的下述合成方法而合成。
(化合物C1a的合成)
於1,5-二胺基萘(10g)的吡啶溶液(125mL)中緩慢添加對甲苯磺醯氯(34g),於室溫下攪拌2小時。將反應液注入至冰水中,對析出物進行減壓過濾。利用甲醇對所得的粗結晶進行清洗,獲得化合物C1a(29g)。
(化合物C1b的合成)
將化合物C1a(10g)的冰醋酸溶液於95℃下加熱攪拌,於其中緩慢滴加經冰醋酸10mL稀釋的溴(2mL)。反應10分鐘,放置冷卻後進行過濾,由此以灰色固體的形式獲得粗結晶。將粗結晶於硝基苯中再結晶,由此獲得化合物C1b(6.8g)。
(化合物C1c的合成)
將化合物C1b(5g)的濃硫酸溶液於室溫下攪拌24小時。將反應液注入至冰水中,將析出的固體過濾並加以回收。將該固體再次分散於冰水中,以氨水進行中和,獲得化合物C1c(0.5g)。
(化合物C1d的合成)
於室溫下,於化合物C1c(2g)的吡啶溶液中滴加正戊醯氯(valeryl chloride)(2.6mL)並攪拌2小時。於冰水中注入反應液,將固體減壓過濾。分散於甲醇中並攪拌1小時後,將固體過濾,由此獲得化合物C1d(1.39g)。
(化合物C1e的合成)
於THF(360mL)及甲苯(72mL)的混合溶液中添加化合物C1d(1.2g)及勞森試劑(Lawesson's reagent)(1.48g)後,一面加熱回流一面攪拌3小時。藉由蒸發僅去除THF而製成甲苯溶液 後,於60℃下攪拌1小時。其後,將不溶物過濾,由此獲得化合物C1e(0.5g)。
(化合物C1的合成)
使化合物C1e(0.4g)與碳酸銫(1.33g)於二甲基乙醯胺中於120℃下反應2小時。將反應液注入至水中並將析出物過濾。使過濾的固體於THF中反覆再結晶,合成目標化合物C1(0.12g)。所得的化合物C1的鑑定是藉由1H-NMR及質譜(Mass spectrum)來進行。
再者,化合物A6(TIPS-稠五苯)及化合物M3(C8-BTBT)是依據公知的方法而合成。
[製造例1]底部閘極型OTFT的製作-1
製作圖1(A)所示的底部閘極.底部接觸型的OTFT。使用厚度1mm的摻雜矽基板(兼作閘極電極5)作為基板6,於其上形成閘極絕緣層2。
閘極絕緣層2是如以下般形成。
使聚(4-乙烯基苯酚)(日本曹達公司製造,商品名:VP-8000,Mn為11000,分散度為1.1)6.3g、及作為交聯劑的2,2-雙(3,5-二羥基甲基-4-羥基)丙烷2.7g於室溫下完全溶解於91g的1-丁醇/乙醇=1/1的混合溶劑中。利用Φ為0.2μm的聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)製薄膜過濾器對該溶解液進行過濾。於所得的濾液中添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽0.18g,塗佈於基板6上,加以乾燥而成膜。其後,加熱至100℃ 而進行交聯,形成厚度0.7μm的閘極絕緣層2。
繼而,如圖1(A)所示般,使用遮罩藉由真空蒸鍍來形成以梳型配置的包含鉻/金的電極(閘極寬W=100mm,閘極長L=100μm)作為源極電極3及汲極電極4。
為了於閘極絕緣層2上形成微相分離層,製備將表1所記載的嵌段共聚物10mg溶解於1g的PGMEA中而成的溶液(塗佈液)。將該塗佈液旋塗於閘極絕緣層2上,加以乾燥而成膜。將該嵌段共聚物層於氮氣流下、180℃下加熱直至形成微相分離結構(層狀相分離結構)為止。所得的微相分離層(嵌段共聚物層)的厚度均在20nm~50nm的範圍內。另外,於將BBP-1及BBP-2成膜時,於塗佈液中相對於固體成分以1wt%的濃度添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽,於形成所述微相分離層的加熱時同時進行交聯反應。再者,微相分離層於圖1(A)中並未圖示。
繼而,以覆蓋微相分離層、源極電極及汲極電極的方式,旋塗將下述表1所示的有機半導體5mg溶解於甲苯1mL中而成的溶液進行成膜,製作圖1(A)所示的形態的OTFT。有機半導體層的厚度是設定為150nm。
[試驗例1]微相分離層的評價
於所述製造例1的OTFT的製造中,形成微相分離層後,使用SU8000(日立高新技術(Hitachi High-technologies)公司製造)觀察微相分離層,根據下述評價基準來評價層狀相分離的間距。
(層狀相分離層的評價基準)
A:層狀相分離的間距為10nm以上且小於20nm。
B:層狀相分離的間距為20nm以上且小於40nm。
C:層狀相分離的間距為40nm以上。
D:未觀察到微相分離。
[試驗例2]有機半導體層的結晶粒徑及結晶配向性的評價
對於製造例1中所得的OTFT,藉由原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)來觀察有機半導體層,按照下述評價基準來評價有機半導體的結晶粒徑。亦使用偏光顯微鏡(正交尼科耳條件)進行輔助評價。
(有機半導體層的結晶粒徑的評價基準)
A:結晶粒徑成長至100nm以上。
B:觀察到的結晶粒徑均為10nm以上且小於100nm。
C:觀察到的結晶粒徑均小於10nm。
D:未觀察到結晶。
另外,對於製造例1中所得的OTFT,藉由偏光顯微鏡來觀察有機半導體層,按照下述評價基準來評價有機半導體的結晶配向性。
(有機半導體層的結晶配向性的評價基準)
A:朝一個方向配向。
B:一部分結晶朝一個方向配向。
C:未配向。
[試驗例3]OTFT的性能評價
對於製造例1中所得的OTFT,藉由下述方法來評價載子遷移率及開/關(on/off)比,藉此研究OTFT的性能。
(載子遷移率的評價)
對源極電極-汲極電極間施加-40V的電壓,使閘極電壓於40V~-40V的範圍內變化,使用表示汲極電流Id的下述式來算出載子遷移率μ。
Id=(w/2L)μCi(Vg-Vth)2
(式中,L為閘極長,w為閘極寬,Ci為絕緣層的每單位面積的容量,Vg為閘極電壓,Vth為臨限電壓)
(開/關(on/off)比的評價基準)
將對源極電極-汲極電極間施加的電壓固定為-40V,將使Vg自40V變化(sweep)至-40V時的(|Id|的最大值)/(|Id|的最小值)作為開/關(on/off)比。
將結果示於下述表1中。
[製造例2]底部閘極型OTFT的製作-2
製作於閘極絕緣層上形成有基底層作為微相分離層的下層的OTFT。更詳細而言,於所述製造例1中,對於使用P-2作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與P-2相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物RP-1層作為微相分離層的基底層的OTFT。RP-1層是製備將10mg的RP-1溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液藉由旋塗而形成。
同樣地,對於所述製造例1中使用BBP-1作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與BBP-1相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物BRP-1層作為微相分離層的基底層的OTFT。BRP-1層是製備將10mg的BRP-1溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液藉由旋塗而形成。
同樣地,對於所述製造例1中使用BP-6A作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與BP-6A相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物RP-2層作為微相分離層的基底層的OTFT。RP-2層是製備將10mg的RP-2溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液藉由旋塗而形成。
同樣地,對於所述製造例1中使用BBP-2作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與BBP-2相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物BRP-2層作為微相分離層的基底層的OTFT。BRP-2層是製備將10mg的BRP-2溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液藉由旋塗而形成。
再者,於形成使用BRP-1及BRP-2的基底層時,相對於塗佈液中的固體成分以1wt%的濃度添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽並進行塗佈,於成膜後於100℃下加熱而形成交聯結構。
所述基底層的厚度均為20nm。
隨附於所述無規聚合物的重複單元的數值表示重複單元的質量比。
對於所得的各OTFT,與所述試驗例1~試驗例3同樣地進行操作,評價微相分離層的層狀相分離的狀態、有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及on/off比。結果,於形成基底層的情形與不形成基底層的情形時,有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比均未見差異。
將有機半導體換成所述例示的A26、A27、C1、C4、C7、 D1、E2、F2、F5、F10、G12、G14、H10、H11、J2、J3、K2、K3、L2、L5、L6、L8、L15、M8、N4、P3、Q3、R1、S1、T1來製造OTFT,與所述同樣地進行操作而評價性能,結果可獲得同樣的效果。
[製造例3]底部閘極型OTFT的製作-3
製作將所述製造例1中的閘極絕緣層換成包含聚乙烯基苯酚(日本曹達公司製造,VP-8000)的層的情形、換成包含聚倍半矽氧烷(東亞合成公司製造,OX-SQ,HDXOX-SQ,NDX)的層的情形、換成包含CYTOP(旭硝子公司製造,CTL-809M)的層的情形、及換成包含SiO2的層的(代替形成閘極絕緣層2的有機高分子,藉由熱氧化將Si基板的表面0.3μm變更為SiO2而用作閘極絕緣層2)OTFT。
對於所得的各OTFT,與所述試驗例1~試驗例3同樣地進行操作,評價微相分離層的層狀相分離的狀態、有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比。結果,未見由閘極絕緣層的差異所致的有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比的變化。
[製造例4]底部閘極型OTFT的製作及評價-4
於製造例1中,對於使用P-2作為嵌段共聚物的OTFT,製作將閘極絕緣層換成由所述RP-1所構成的層的OTFT。
同樣地,對於製造例1中使用BBP-1作為嵌段共聚物的OTFT,製作將閘極絕緣層換成所述BRP-1層的OTFT。
同樣地,對於製造例1中使用BP-6A作為嵌段共聚物的OTFT,製作將閘極絕緣層換成所述RP-2層的OTFT。
同樣地,對於製造例1中使用BBP-2作為嵌段共聚物的OTFT,製作將閘極絕緣層換成所述BRP-2層的OTFT。
再者,於形成使用BRP-1及BRP-2的閘極絕緣層時,相對於塗佈液中的固體成分以1wt%的濃度添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽,塗佈、成膜後於100℃下加熱而形成交聯結構。
對於所得的各OTFT,與試驗例1~試驗例3同樣地進行操作,評價微相分離層的層狀相分離的狀態、有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比。結果,均成為與試驗例1~試驗例3的結果(表1中記載的結果)相同的結果。
[製造例5]底部閘極型OTFT的製作-5
於製造例1中,對於使用P-2作為嵌段共聚物的OTFT,由P-2形成閘極絕緣層自身,製作未設置包含P-2的微相分離層的OTFT(即,於由P-2形成的閘極絕緣層上形成有機半導體層的OTFT)。
同樣地,對於製造例1中使用BBP-1作為嵌段共聚物的OTFT,由BBP-1形成閘極絕緣層自身,製作未設置包含BBP-1的微相分離層的OTFT(即,於由BBP-1形成的閘極絕緣層上形成有機半導體層的OTFT)。
同樣地,對於製造例1中使用BP-6A作為嵌段共聚物的 OTFT,由BP-6A形成閘極絕緣層自身,製作未設置包含BP-6A的微相分離層的OTFT(即,於由BP-6A形成的閘極絕緣層上形成有機半導體層的OTFT)。
同樣地,對於製造例1中使用BBP-2作為嵌段共聚物的OTFT,由BBP-2形成閘極絕緣層自身,製作未設置包含BBP-2的微相分離層的OTFT(即,於由BBP-2形成的閘極絕緣層上形成有機半導體層的OTFT)。
再者,於形成使用BBP-1及BBP-2的閘極絕緣層時,相對於塗佈液中的固體成分以1wt%的濃度添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽,塗佈、成膜後於100℃下加熱而形成交聯結構。
對於所得的各OTFT,與試驗例1~試驗例3同樣地進行操作,評價微相分離層的層狀相分離的狀態、有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比。結果,均成為與試驗例1~試驗例3的結果(表1中記載的結果)同樣的結果。
[製造例6]頂部閘極型OTFT的製作
製作圖1(C)所示的頂部閘極.底部接觸型的OTFT。以水清洗玻璃基板(NEC康寧(NEC CORNING)公司製造,OA10)並進行乾燥,將所得物品用作基板6。於該玻璃基板上設置抗蝕劑層,藉由蒸鍍設置厚度100nm的源極電極3及汲極電極4。閘極寬W是設定為100mm,閘極長L是設定為100μm。為了將抗蝕劑層去除而形成微相分離層,製備將表2中記載的嵌段共聚物10 mg溶解於1g的PGMEA中而成的溶液。將該溶液旋塗於基板6上,進行成膜。將該嵌段共聚物層於氮氣流下於180℃下加熱至形成微相分離結構為止。所得的微相分離層(嵌段共聚物層)的厚度均在20nm~50nm的範圍內。另外,於將BBP-1及BBP-2成膜時,於溶液(塗佈液)中相對於固體成分以1wt%的濃度而添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽,於所述加熱時進行交聯反應。該微相分離層於圖1(C)中未圖示。
以覆蓋微相分離層、源極電極及汲極電極的方式,旋塗將表2中記載的有機半導體5mg溶解於甲苯1mL中所得的溶液而成膜。藉此形成厚度150nm的有機半導體層。
繼而,以覆蓋有機半導體層的方式形成閘極絕緣層。更詳細而言,將聚(4-乙烯基苯酚)(日本曹達公司製造,商品名:VP-8000,Mn為11000,分散度為1.1)6.3g、及作為交聯劑的2,2-雙(3,5-二羥基甲基-4-羥基)丙烷2.7g於室溫下完全溶解於91g的1-丁醇/乙醇=1/1的混合溶劑中。利用Φ為0.2μm的PTFE製薄膜過濾器對該溶解液進行過濾。於所得的濾液中添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽0.18g,塗佈於有機半導體層上,加以乾燥而成膜。其後,加熱至100℃而形成交聯結構,形成厚度0.7μm的閘極絕緣層2。
繼而,藉由噴墨法於閘極絕緣層上塗佈Ag微粒子水分散液,加以乾燥而形成厚度200nm的閘極電極。
於形成所述頂部閘極.底部接觸型OTFT時,形成微相分 離層後,與所述試驗例1同樣地進行操作,評價微相分離層的間距。另外,形成有機半導體層後,與所述試驗例2同樣地進行操作,評價有機半導體層的結晶粒徑及結晶配向性。進而,對於所得的頂部閘極.底部接觸型OTFT,與所述試驗例3同樣地進行操作,評價微相分離層的層狀相分離的狀態、有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比。將結果示於下述表2中。
[製造例7]頂部閘極型OTFT的製作-2
製作於基板上形成有基底層作為微相分離層的下層的頂部閘極型OTFT。更詳細而言,於所述製造例6中,對於使用P-2作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與P-2相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物RP-1層作為微相分離層的基底層的OTFT。RP-1層是製備將10mg的RP-1溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液並藉由旋塗而形成。
同樣地,關於所述製造例6中使用BBP-1作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與BBP-1相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物BRP-1層作為微相分離層的基底層的OTFT。BRP-1層是製備將10mg的BRP-1溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液並藉由旋塗而形成。
同樣地,關於所述製造例6中使用BP-6A作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與BP-6A相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物RP-2層作為微相分離層的基底層的OTFT。RP-2層是製備將10mg的RP-2溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液並藉由旋塗而形成。
同樣地,關於所述製造例1中使用BBP-2作為嵌段共聚物的OTFT,製作形成有以與BBP-2相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物BRP-2層作為微相分離層的基底層的OTFT。BRP-2層是製備將10mg的BRP-2溶解於1g的PGMEA中而成的塗佈液並藉由旋塗而形成。
再者,於形成使用BRP-1及BRP-2的基底層時,相對於塗佈液中的固體成分以1wt%的濃度添加作為酸觸媒的二苯基錪六氟磷酸鹽,塗佈、成膜後於100℃下加熱而形成交聯結構。
對於所得的各OTFT,與所述試驗例1~試驗例3同樣地進行操作,評價微相分離層的層狀相分離的狀態、有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比。結果得知,於形成基底層的情形與未形成基底層的情形時,有機半導體的結晶粒徑及結晶配向性、OTFT的遷移率及開/關(on/off)比未見差異。
如所述般得知,藉由與微相分離層接觸而設置有機半導體層,可獲得更高性能的有機薄膜電晶體。
對本發明根據其實施態樣進行了說明,但只要本發明者等人未特別指定,則不應將該發明限定於說明的任何細節部分,可認為,應於不違背隨附的申請專利範圍所示的發明的精神及範圍的情況下廣泛地解釋。
本申請案主張基於2014年3月3日於日本提出專利申請的日本專利申請案2014-40901的優先權,參照該文獻並將其內容作為本說明書的記載的一部分而併入至本說明書中。

Claims (19)

  1. 一種有機薄膜電晶體,於基板上具有閘極電極、有機半導體層、設於所述閘極電極與所述有機半導體層之間的閘極絕緣層、以及與所述有機半導體層接觸而設置,且經由所述有機半導體層而連結的源極電極及汲極電極,並且所述有機半導體層是與嵌段共聚物發生微相分離而成的層接觸而設置,所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層與所述閘極絕緣層直接接觸而設置,或介隔基底層而設置,選自所述閘極絕緣層及所述基底層中的至少一層含有以與構成所述嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的有機薄膜電晶體,其中所述有機薄膜電晶體為底部閘極形態,於所述閘極絕緣層與所述有機半導體層之間設有所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的有機薄膜電晶體,其中所述有機薄膜電晶體為底部閘極形態,所述閘極絕緣層為所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的有機薄膜電晶體,其中所述有機薄膜電晶體為底部閘極形態,所述閘極絕緣層含有以與構成所述嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的有機薄膜電晶體,其中所述閘極絕緣層中的所述無規聚合物具有交聯結構。
  6. 一種有機薄膜電晶體,於基板上具有閘極電極、有機半導體層、設於所述閘極電極與所述有機半導體層之間的閘極絕緣層、以及與所述有機半導體層接觸而設置,且經由所述有機半導體層而連結的源極電極及汲極電極,所述有機薄膜電晶體為頂部閘極形態,所述有機半導體層是與嵌段共聚物發生微相分離而成的層接觸而設置,並且所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層設置於所述基板上。
  7. 如申請專利範圍第1項、第2項及第6項中任一項所述的有機薄膜電晶體,其中於所述嵌段共聚物發生微相分離而成的層的與設有所述有機半導體層之側為相反側設有所述基底層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的有機薄膜電晶體,其中所述基底層含有以與構成所述嵌段共聚物的單體成分相同的單體成分作為構成成分的無規聚合物。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的有機薄膜電晶體,其中所述基底層中的所述無規聚合物具有交聯結構。
  10. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的有機薄膜電晶體,其中所述微相分離為層狀相分離。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的有機薄膜電晶體,其中所述層狀相分離的間距尺寸為20nm以下。
  12. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物的分散度為1.20以下。
  13. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物的數量平均分子量為25000以下。
  14. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物的數量平均分子量為20000以下。
  15. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物為選自苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、苯乙烯-二烷基矽氧烷嵌段共聚物、苯乙烯-烷基芳基矽氧烷嵌段共聚物、苯乙烯-二芳基矽氧烷嵌段共聚物、苯乙烯-倍半矽氧烷取代(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸酯-倍半矽氧烷取代(甲基)丙烯酸烷基酯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯基吡啶嵌段共聚物、苯乙烯-羥基苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-環氧乙烷嵌段共聚物及乙烯基萘-(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物中的至少一種嵌段共聚物。
  16. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物具有包含下述通式(I)所表示的重複單元的嵌段、與包含下述通式(II)所表示的重複單元的嵌段,通式(I)中,R1表示氫原子、烷基、烯基、炔基、環烷基、芳基或芳烷基;R11表示氫原子或烷基;通式(II)中,R2表示氫原子、烷基或環烷基;R3表示烷基或環烷基。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的有機薄膜電晶體,其中包含所述通式(II)所表示的重複單元的嵌段為包含下述通式(II-1)、通式(II-2)及通式(II-3)的任一個所表示的重複單元的嵌段,通式(II-1)、通式(II-2)及通式(II-3)中,R2與所述通式(II)中的R2為相同含意;R4a及R5a表示氫原子或甲基;R7表示碳數1~12的未經取代的烷基或碳數3~12的未經取代的環烷基;R8及R9表示氫原子或氟原子;其中,R8及R9的至少1個為氟原子;R10表示氫原子、烷基、環烷基或芳基;n1a表示2~4的整數,n2a表示1~6的整數;n3表示1或2,n4表示1~8的整數。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的有機薄膜電晶體,其中所述通式(I)所表示的重複單元的SP值與所述通式(II)所表示的重複單元的SP值之差的絕對值為0.5MPa1/2~4.0MPa1/2
  19. 如申請專利範圍第15項所述的有機薄膜電晶體,其中所述嵌段共聚物含有含交聯性基的單體成分,於所述微相分離層中所述嵌段共聚物形成交聯結構。
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