WO2018043371A1 - 高分子化合物、該高分子化合物を硬化した膜及び該膜を含む電子デバイス - Google Patents
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- H10K10/40—Organic transistors
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- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
- H10K10/471—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics the gate dielectric comprising only organic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F12/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F12/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F12/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F12/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by hetero atoms or groups containing heteroatoms
- C08F12/22—Oxygen
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F212/06—Hydrocarbons
- C08F212/08—Styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F212/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
- C08F212/22—Oxygen
Definitions
- the present invention relates to a polymer compound, a film obtained by curing the polymer compound, and an electronic device including the film.
- a voltage (gate voltage) applied to the gate electrode acts on the organic semiconductor layer through the gate insulating layer, and the drain current is reduced.
- Organic thin film field effect transistors organic thin film transistors that control on and off are attracting attention.
- Patent Document 1 listed below includes (A) a repeating unit containing a fluorine atom-containing repeating unit and a repeating unit containing a functional group that generates a second functional group that reacts with active hydrogen by the action of electromagnetic waves or heat. Contains a molecular compound and (B) at least one compound selected from the group consisting of a low molecular compound containing two or more active hydrogens in the molecule and a polymer compound containing two or more active hydrogens in the molecule An organic thin film field effect transistor having a gate insulating layer formed using a resin composition, a gate electrode, and an organic semiconductor layer is described.
- An object of the present invention is to provide a polymer compound that can provide a gate insulating layer capable of further improving the carrier mobility of an organic thin film transistor.
- R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
- R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
- R 4 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- R a is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a group represented by —O—, a group represented by —CO—, a group represented by —COO—, or —NHCO—. Or a group represented by —NHCOO—.
- the bond may be located on the carbon atom side to which R 4 in the formula (2) is bonded, or may be located on the R c side in the formula (2).
- R c represents a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrogen atom in the divalent organic group may be substituted with a fluorine atom.
- m represents an integer of 0 to 6.
- Xa represents a hydroxy group or a carboxy group.
- R 12 , R 13 and R 14 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- R 15 represents a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- R b is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a group represented by —O—, a group represented by —CO—, a group represented by —COO—, or a group represented by —NHCO—. Or a group represented by NHCOO-.
- the bond may be located on the carbon atom side to which R 12 in the formula (5) is bonded, or may be located on the carbon atom side constituting the benzene ring in the formula (5).
- a hydrogen atom in the divalent organic group may be substituted with a fluorine atom.
- n1 represents an integer of 0 to 5.
- n2 represents an integer of 0 to 6.
- [6] A composition comprising the polymer compound according to any one of [1] to [5] and an organic solvent.
- An electronic device comprising the film according to [7].
- An organic thin film transistor comprising the film according to [7] as a gate insulating layer.
- FIG. 1 is a schematic view schematically showing the structure of a bottom gate top contact type organic thin film transistor according to a first embodiment of the present invention. It is the schematic which shows typically the structure of the bottom gate bottom contact type organic thin-film transistor concerning 2nd Embodiment of this invention.
- polymer compound means a compound containing a plurality of structural units (repeating units) independently in the molecule, and so-called dimers are also included in “polymer compound”.
- the “low molecular compound” means a compound that does not contain a plurality of structural units in the molecule.
- the “monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms” may be linear, branched or cyclic, and may be saturated or unsaturated.
- Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include a linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and 3 to 20 carbon atoms.
- a hydrogen atom contained in these groups may be substituted with a halogen atom.
- the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, and cyclopropyl group.
- the “divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms” may be linear, branched or cyclic, and may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. May be.
- Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include a divalent linear aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a divalent branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a hydrocarbon group, a divalent cyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may be substituted with a monovalent organic group. .
- examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include a divalent linear aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a divalent branched aliphatic group having 3 to 6 carbon atoms.
- a hydrocarbon group, a divalent cyclic hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may be substituted with an alkyl group or the like is preferable.
- divalent aliphatic hydrocarbon group and the divalent cyclic hydrocarbon group include methylene group, ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, cyclopropylene group, n-butylene group, isobutylene group, s -Butylene group, t-butylene group, cyclobutylene group, 1-methyl-cyclopropylene group, 2-methyl-cyclopropylene group, n-pentylene group, 1-methyl-n-butylene group, 2-methyl-n-butylene Group, 3-methyl-n-butylene group, 1,1-dimethyl-n-propylene group, 1,2-dimethyl-n-propylene group, 2,2-dimethyl-n-propylene group, 1-ethyl-n- Propylene group, cyclopentylene group, n-hexylene group, 1-methyl-n-pentylene group, cyclohexylene group, 1-methyl-cyclopentylene group,
- divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include phenylene group, naphthylene group, anthrylene group, dimethylphenylene group, trimethylphenylene group, ethylenephenylene group, diethylenephenylene group, and triethylenephenylene group.
- halogen atom is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
- the polymer compound according to the present invention includes a repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group, A repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group; A polymer compound comprising a repeating unit represented by the formula (1), The total content of all repeating units contained in the polymer compound is 100 mol%, In the polymer compound, the content of the repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group is 1 mol% or more and 30 mol% or less.
- the total content of all repeating units contained in the polymer compound is 100 mol%, The content of repeating units having at least one group selected from the group consisting of blocked isocyanato groups and blocked isothiocyanato groups; The content of repeating units having at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group;
- the total content of the repeating units represented by formula (1) is preferably 40 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 50 mol% or more and 90 mol% or less, and 50 mol% or more and 80 mol% or less. More preferably, it is% or less.
- the polymer compound of the present invention has at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group in the molecule as described above.
- At least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group may be referred to as a “first functional group”.
- the first functional group does not react with active hydrogen.
- at least one group selected from the group consisting of an isocyanato group and an isothiocyanato group (sometimes referred to as a “second functional group”) is generated.
- the second functional group thus made can react with active hydrogen.
- the first functional group is a functional group that can generate a second functional group that reacts with active hydrogen by elimination of the protective group derived from the blocking agent by the action of electromagnetic waves or heat. is there.
- active hydrogen refers to a hydrogen atom bonded to an atom other than a carbon atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom.
- the first functional group is preferably a functional group that is eliminated by treatment with electromagnetic waves or heat treatment to produce a second functional group.
- the content (molar amount) of the repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group is 100
- the ratio is preferably 1/100 to 10,000 / 100, more preferably 10/100 to 1000/100.
- Each said content is calculated
- the polymer compound of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 500,000.
- the polymer compound may be any of linear, branched and cyclic embodiments.
- the polymer compound of the present invention includes a repeating unit represented by the formula (1).
- R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
- R 2 and R 3 are preferably each independently a hydrogen atom.
- Examples of the monomer that is a raw material of the repeating unit represented by the formula (1) include 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,2-trimethyl. Examples include fluoroethyl- ⁇ -methyl acrylate and 2,2,2-trifluoroethyl- ⁇ -methyl methacrylate.
- the total content of all repeating units contained in the polymer compound is 100 mol%
- the content of the repeating unit represented by the formula (1) in the polymer compound is preferably 5 mol% or more from the viewpoint of increasing the carrier mobility of the organic thin film transistor including a film obtained by curing the polymer compound. It is 95 mol% or less, More preferably, it is 30 to 90 mol%, More preferably, it is 40 to 80 mol%.
- Content of each repeating unit contained in a high molecular compound is calculated
- the polymer compound of the present invention includes a repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group.
- the polymer compound of the present invention may contain a repeating unit having only a blocked isocyanato group, or may contain a repeating unit having only a blocked isothiocyanato group. It may contain a repeating unit having both isothiocyanato groups.
- the polymer compound is selected from the group consisting of a repeating unit having only a blocked isocyanato group, a repeating unit having only a blocked isothiocyanato group, and a repeating unit having both a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group.
- the above repeating unit may be included.
- the structure of the repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group is based on the chemical structure of the monomer as the raw material.
- examples of a monomer that is a raw material of a repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group will be shown.
- Examples of the monomer as a raw material of the repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group include at least selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group A monomer having one kind of group and an unsaturated bond in the molecule is exemplified.
- the monomer having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group and an unsaturated bond in the molecule is at least one group selected from the group consisting of an isocyanato group and an isothiocyanato group. It can be produced by reacting a compound having an unsaturated bond in the molecule with a blocking agent. As the unsaturated bond, an unsaturated double bond is preferable.
- Examples of the compound having an unsaturated double bond and an isocyanato group in the molecule include 2-acryloyloxyethyl isocyanate, 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, 2- (2′-methacryloyloxyethyl) oxyethyl isocyanate, and the like. It is done.
- Examples of compounds having an unsaturated double bond and an isothiocyanato group in the molecule include 2-acryloyloxyethyl isothiocyanate, 2-methacryloyloxyethyl isothiocyanate, and 2- (2′-methacryloyloxyethyl) oxyethyl isothiocyanate.
- Examples of monomers having an unsaturated double bond and a blocked isocyanato group in the molecule include 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate, 2- [N- [1 ', 3'-dimethylpyrazolyl] carboxyamino] ethyl-methacrylate, 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-acrylate, 2- [N- [1', 3'-dimethylpyrazolyl] Carboxyamino] ethyl acrylate and the like.
- the blocked isocyanato group and the blocked isothiocyanato group are, for example, a blocking agent having only one active hydrogen capable of reacting with an isocyanato group or isothiocyanato group in one molecule of the blocking agent, Can be produced by reacting.
- the blocking agent is heated from a temperature of 170 ° C. or lower or irradiated with an electromagnetic wave to form a blocking isocyanato group and a blocked isothiocyanato group.
- the compound is preferably a compound capable of removing a protecting group from at least one group selected from the group consisting of Examples of the blocking agent include alcohol compounds, phenol compounds, active methylene compounds, mercaptan compounds, acid amide compounds, acid imide compounds, imidazole compounds, urea compounds, oxime compounds, amine compounds, imine compounds, and bisulfite. Examples thereof include salts, pyridine compounds, and pyrazole compounds. These blocking agents may be used alone or in combination of two or more. Preferable blocking agents include oxime compounds and pyrazole compounds.
- the applicable blocking agent is specifically shown below.
- the alcohol compound include methanol, ethanol, propanol, butanol, 2-ethylhexanol, methyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl carbitol, benzyl alcohol, cyclohexanol and the like.
- the phenol compound include phenol, cresol, ethylphenol, butylphenol, nonylphenol, dinonylphenol, styrenated phenol, hydroxybenzoic acid ester, and the like.
- Examples of the active methylene compound include dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetylacetone and the like.
- Examples of mercaptan compounds include butyl mercaptan and dodecyl mercaptan.
- Examples of acid amide compounds include acetanilide, acetic acid amide, ⁇ -caprolactam, ⁇ -valerolactam, ⁇ -butyrolactam and the like.
- Examples of the acid imide compound include succinimide, maleic imide and the like.
- Examples of imidazole compounds include imidazole and 2-methylimidazole.
- Examples of urea compounds include urea, thiourea, ethyleneurea and the like.
- Examples of amine compounds include diphenylamine, aniline, carbazole and the like.
- Examples of the imine compound include ethyleneimine and polyethyleneimine.
- Examples of the bisulfite include sodium bisulfite.
- Examples of pyridine compounds include 2-hydroxypyridine and 2-hydroxyquinoline.
- Examples of oxime compounds include formal oxime, acetal oxime, acetoxime, methyl ethyl ketoxime, cyclohexanone oxime, and the like.
- Examples of the pyrazole compound include 3,5-dimethylpyrazole, 3,5-diethylpyrazole and the like.
- the blocked isocyanato group and blocked isothiocyanato group of the polymer compound of the present invention are preferably a group represented by the following formula (3) or a group represented by the following formula (4).
- Xb represents an oxygen atom or a sulfur atom.
- R 7 to R 11 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- the definition, specific examples and the like of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms as R 7 to R 11 are as described above.
- R 7 and R 8 in the formula (3) are each independently a group selected from the group consisting of a methyl group and an ethyl group.
- R 9 and R 11 in the formula (4) are preferably methyl groups, and R 10 is preferably a hydrogen atom.
- Examples of the blocked isocyanate group include an O- (methylideneamino) carboxyamino group, an O- (1-ethylideneamino) carboxyamino group, an O- (1-methylethylideneamino) carboxyamino group, and an O- [1-methylpropyl group.
- Examples of the blocked isothiocyanato group include O- (methylideneamino) thiocarboxyamino group, O- (1-ethylideneamino) thiocarboxyamino group, O- (1-methylethylideneamino) thiocarboxyamino group, O- [1 -Methylpropylideneamino] thiocarboxyamino group, (N-3,5-dimethylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3-ethyl-5-methylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3,5- Examples include diethylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3-propyl-5-methylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3-ethyl-5-propylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, and the like.
- the repeating unit having at least one group (first functional group) selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group contained in the polymer compound according to the present invention has a blocked isocyanato group. Repeating units are preferred.
- the total content of all repeating units contained in the polymer compound is 100 mol%
- the content of the repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group in the polymer compound is the carrier mobility of an organic thin film transistor including a film obtained by curing the polymer compound From the viewpoint of increasing the content, it is 1 mol% or more and 30 mol% or less, preferably 1 mol% or more and 20 mol% or less, more preferably 1 mol% or more and 15 mol% or less.
- Content of the said repeating unit contained in a high molecular compound is calculated
- the polymer compound of the present invention includes a repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group.
- the polymer compound of the present invention may contain only a repeating unit having a hydroxy group, may contain only a repeating unit having a carboxy group, or contains only a repeating unit having a hydroxy group and a carboxy group. May be included. Two or more types of repeating units selected from the group consisting of a repeating unit having a hydroxy group, a repeating unit having a carboxy group, and a repeating unit having a hydroxy group and a carboxy group may be included.
- the repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group contained in the polymer compound is a repeating unit represented by the following formula (2) because the raw material is easily available. Preferably there is.
- R 4 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- R a is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a group represented by —O—, a group represented by —CO—, a group represented by —COO—, or —NHCO—. Or a group represented by —NHCOO—.
- the bond may be located on the carbon atom side to which R 4 in the formula (2) is bonded, or may be located on the R c side in the formula (2).
- R c represents a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrogen atom in the divalent organic group may be substituted with a fluorine atom.
- m represents an integer of 0 to 6.
- Xa represents a hydroxy group or a carboxy group.
- R ⁇ 4 >, R ⁇ 5 >, R ⁇ 6 > is a hydrogen atom or a methyl group each independently.
- m is preferably an integer of 0 to 2.
- R a is a group represented by —COO—, a group represented by —NHCO—, a group represented by —NHCOO—, a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, an iso A propylene group, an n-butylene group or a phenylene group is preferred.
- R c is preferably a single bond, a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, an isopropylene group, an n-butylene group or a phenylene group.
- R 4 , R 5 and R 6 are a hydrogen atom or a methyl group
- m is 1
- R a is a group represented by —COO—
- R 4 , R 5 and R 6 are hydrogen atoms or methyl groups
- m is 0, and
- R c is the number of carbon atoms
- Examples of the repeating unit represented by the formula (2) include a repeating unit represented by the following formula (2-1).
- R 4 , R 5 , R 6 and X a represent the same meaning as described above.
- Y 1 represents a group represented by —COO—, a group represented by —NHCO—, a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or a single bond.
- the bond on the carbon atom side of the group represented by —COO— is located on the carbon atom side to which the R 4 in the formula (2-1) is bonded, and is represented by the —NHCO—.
- the bond on the carbon atom side of the group is located on the carbon atom side to which R 4 in the formula (2-1) is bonded.
- Y 1 When Y 1 is a group represented by —COO— or a group represented by —NHCO—, Y 2 represents a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. When Y 1 is a group represented by a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, Y 2 represents a single bond. When Y 1 is a single bond, Y 2 represents a single bond.
- Examples of a monomer that is a raw material of a repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group contained in the polymer compound include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 3 -Hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 6-hydroxyhexyl acrylate, 8-hydroxyoctyl acrylate, 4-hydroxymethylcyclohexyl acrylate, 2-hydroxy-1-methylethyl acrylate, 2- (2 -Hydroxyethoxy) ethyl acrylate, 2-hydroxyphenylethyl acrylate, 3-hydroxy-1-adamantyl acrylate, 2-hydroxycyclohexyl acrylate , 3-hydroxycyclohexyl acrylate, 4-hydroxycyclohexyl acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, carboxymethyl acrylate, 2-car
- the total content of all repeating units contained in the polymer compound is 100 mol%
- the content of the repeating unit having an unsaturated double bond and at least one group selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group in the molecule of the polymer compound includes a film obtained by curing the polymer compound. From the viewpoint of increasing the carrier mobility of the organic thin film transistor, it is preferably 1 mol% or more and 60 mol% or less, more preferably 1 mol% or more and 30 mol% or less, and further preferably 1 mol% or more and 20 mol% or less. It is as follows. Content of the said repeating unit contained in a high molecular compound is calculated
- the high molecular compound may contain the repeating unit represented by following formula (5).
- R 12 , R 13 and R 14 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- R 15 represents a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- R b is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a group represented by —O—, a group represented by —CO—, a group represented by —COO—, or a group represented by —NHCO—. Or a group represented by NHCOO-.
- the bond may be located on the carbon atom side to which R 12 in the formula (5) is bonded, or may be located on the carbon atom side constituting the benzene ring in the formula (5).
- a hydrogen atom in the divalent organic group may be substituted with a fluorine atom.
- n1 represents an integer of 0 to 5.
- n2 represents an integer of 0 to 6.
- R ⁇ 12 >, R ⁇ 13> , R ⁇ 14 > is a hydrogen atom or a methyl group each independently.
- R b is preferably a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms or a group represented by —COO—.
- the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms is preferably a methylene group or an ethylene group.
- n2 is preferably an integer of 0-2.
- the total content of all repeating units contained in the polymer compound is 100 mol%
- the content of the repeating unit represented by the formula (5) in the polymer compound is 1 mol% or more and 70 mol% or less from the viewpoint that the dielectric breakdown strength of the film obtained by curing the polymer compound can be increased. It is preferably 10 mol% or more and 60 mol% or less, more preferably 30 mol% or more and 50 mol% or less.
- Examples of the monomer that is a raw material of the repeating unit represented by the formula (5) include styrene, 2,4-dimethyl- ⁇ -methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 2 , 4-dimethylstyrene, 2,5-dimethylstyrene, 2,6-dimethylstyrene, 3,4-dimethylstyrene, 3,5-dimethylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, 2,4,5-trimethyl Styrene, pentamethylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-ethylstyrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, o-bromostyrene, m-bromostyrene
- the polymer compound of the present invention comprises at least one group selected from the group consisting of a repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group, a hydroxy group and a carboxy group. It may include “other repeating units” other than the repeating unit having, the repeating unit represented by the above formula (1), and the repeating unit represented by the above formula (5).
- Examples of monomers that can be used as raw materials for “other repeating units” include acrylic acid esters and derivatives thereof, methacrylic acid esters and derivatives thereof, acrylamide and derivatives thereof, methacrylamide and derivatives thereof, vinyl acetate and derivatives thereof, methacrylonitrile and Derivatives thereof, acrylonitrile and derivatives thereof, vinyl esters and derivatives of organic carboxylic acids, allyl esters and derivatives of organic carboxylic acids, dialkyl esters and derivatives of fumaric acid, dialkyl esters and derivatives of maleic acid, dialkyl of itaconic acid Examples thereof include esters and derivatives thereof, N-vinylamide derivatives of organic carboxylic acids, maleimides and derivatives thereof, terminal unsaturated hydrocarbons and derivatives thereof, and organic germanium derivatives. Each derivative described as a monomer that is a raw material for “other repeating units” does not contain a hydroxy group or a carboxy group.
- Monofunctional acrylates and polyfunctional acrylates can be used as the acrylic acid esters and derivatives thereof, which are the raw materials for “other repeating units”.
- acrylic esters and derivatives thereof include methyl acrylate, ethyl acrylate, acrylic acid-n-propyl, isopropyl acrylate, acrylic acid-n-butyl, acrylic acid isobutyl, acrylic acid-sec-butyl, acrylic Hexyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, decyl acrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl acrylate, phenyl acrylate, benzyl acrylate, 2-cyanoethyl acrylate, ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, 1 , 4-butanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, trimethylol propane diacrylate, trimethylol
- Methacrylic acid esters and derivatives thereof include, for example, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methacrylic acid-n-propyl, isopropyl methacrylate, methacrylic acid-n-butyl, methacrylic acid isobutyl, methacrylic acid-sec-butyl, methacrylic acid.
- acrylamide and its derivatives as raw materials for “other repeating units” include acrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N-tert-butylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, Examples thereof include N-diethylacrylamide, N- (butoxymethyl) acrylamide, N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide, N-phenylacrylamide, and N-acryloylmorpholine.
- methacrylamide as a raw material for “other repeating units” and derivatives thereof include methacrylamide, N-methyl methacrylamide, N-ethyl methacrylamide, N-tert-butyl methacrylamide, N, N— Dimethylmethacrylamide, N, N-diethylmethacrylamide, N- (butoxymethyl) methacrylamide, N- [3- (dimethylamino) propyl] methacrylamide, N-phenylmethacrylamide, N-acryloylmorpholine, Is mentioned.
- Examples of acrylonitrile and its derivatives, which are raw materials for “other repeating units”, include acrylonitrile.
- Examples of methacrylonitrile and its derivatives include methacrylonitrile.
- vinyl esters of organic carboxylic acids that are monomers that are raw materials for “other repeating units” and derivatives thereof include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl benzoate, divinyl adipate, and the like.
- allyl esters of organic carboxylic acids which are monomers used as raw materials for "other repeating units", and derivatives thereof include allyl acetate, allyl benzoate, diallyl adipate, diallyl terephthalate, diallyl isophthalate, diallyl phthalate, etc. Is mentioned.
- dialkyl ester of fumaric acid which is a monomer used as a raw material for “other repeating units”
- derivatives thereof include dimethyl fumarate, diethyl fumarate, diisopropyl fumarate, di-sec-butyl fumarate, diisobutyl fumarate, Examples thereof include di-n-butyl fumarate, di-2-ethylhexyl fumarate, dibenzyl fumarate and the like.
- dialkyl ester of maleic acid which is a monomer used as a raw material for “other repeating units”, and derivatives thereof include dimethyl maleate, diethyl maleate, diisopropyl maleate, di-sec-butyl maleate, diisobutyl maleate, Examples thereof include di-n-butyl maleate, di-2-ethylhexyl maleate, dibenzyl maleate and the like.
- dialkyl ester of itaconic acid which is a monomer used as a raw material for “other repeating units”, and derivatives thereof include dimethyl itaconate, diethyl itaconate, diisopropyl itaconate, di-sec-butyl itaconate, diisobutyl itaconate, Examples thereof include di-n-butyl itaconate, di-2-ethylhexyl itaconate, dibenzyl itaconate and the like.
- N-vinylamide derivatives of organic carboxylic acids that are monomers used as raw materials for “other repeating units”
- examples of N-methyl-N-vinylacetamide and the like include N-methyl-N-vinylacetamide and the like.
- maleimide which is a monomer used as a raw material for “other repeating units”, and derivatives thereof include N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, and the like.
- terminal unsaturated hydrocarbons that are monomers used as raw materials for “other repeating units” and derivatives thereof include 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, vinylcyclohexane, vinyl chloride, and the like. It is done.
- organic germanium derivatives that are monomers used as raw materials for “other repeating units” include allyltrimethylgermanium, allyltriethylgermanium, allyltributylgermanium, trimethylvinylgermanium, triethylvinylgermanium, and the like.
- the monomer used as a raw material for these “other repeating units” is appropriately selected according to the characteristics required for the insulating layer.
- methacrylic acid ester and derivatives thereof, acrylic acid ester and derivatives thereof, acrylonitrile and derivatives thereof, methacrylonitrile and derivatives thereof, and organic germanium derivatives are preferable, acrylic acid alkyl ester, More preferred are alkyl methacrylates, acrylonitrile, methacrylonitrile, and allyltrimethylgermanium.
- x, y, z, w, and v represent mol% of each structural unit.
- R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
- R 4 , R 5 , R 6 , R 16 , R 17 , and R 18 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- the polymer compound of the present invention comprises, for example, a polymerizable monomer that is a raw material of a repeating unit having at least one group selected from the group consisting of a blocked isocyanato group and a blocked isothiocyanato group, and a hydroxy group and a carboxy group.
- Examples of the photopolymerization initiator used in the production of the polymer compound include acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 4-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpro Piophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, benzophenone, methyl (o-benzoyl) benzoate, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (o -Ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (o-benzoyl) oxime, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin octylate Carbonyl compounds such as benzyl, benzyldimethyl ketal, benzyl
- the thermal polymerization initiator used in the production of the polymer compound may be any radical polymerization initiator, for example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobisiso Valeronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile), 2,2 ′ -Azo compounds such as azobis (2-methylpropane), 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, ketones such as methyl ethyl ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, acetylacetone peroxide Peroxide, isobutyl peroxide, benzoyl peroxide, 2,4-dic Diacyl peroxide such as lobenzoyl peroxide, o-methylbenzoyl peroxide
- composition of the present invention is a composition comprising the polymer compound and an organic solvent.
- composition of the present invention may contain an additive or the like that is usually used when the polymer compound is crosslinked.
- composition of the present invention may contain two or more of the polymer compounds.
- composition of the present invention may contain a polymer compound different from the polymer compound of the present invention.
- organic solvents examples include ether solvents such as tetrahydrofuran and diethyl ether, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, unsaturated hydrocarbon solvents such as pentene, and aromatic hydrocarbon solvents such as xylene. Ketone solvents such as cyclopentanone, 2-heptanone and acetone, acetate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate butyl acetate, halide solvents such as chloroform, and mixed solvents thereof.
- the additive include a catalyst for promoting a crosslinking reaction, a leveling agent, a viscosity modifier, and a surfactant.
- the total weight of the composition is 100% by weight, and the content of the organic solvent contained in the composition is 30% by weight to 95% by weight. Preferably there is.
- the polymer compound of the present invention can be cured to form a film.
- the film of the present invention is formed by a manufacturing method including a step of applying the composition of the present invention described above to the surface of a base material to be formed to form a coating layer, and a step of curing the coating layer. can do.
- Examples of methods for applying the composition to the surface of the substrate include conventionally known spin coating methods, die coating methods, screen printing methods, and ink jet methods.
- the film of the present invention may be provided with a step of drying the coating layer between a step of applying the composition to the surface of the substrate to form the coating layer and a step of curing the coating layer.
- the said drying process aims at removing the solvent in the coating layer formed on the base material.
- the step of curing is performed for the purpose of forming a film that is a cured product obtained by curing the polymer compound by causing a crosslinking reaction with a reactive functional group of the polymer compound in the coating layer to proceed.
- Curing of the coating layer can be performed by irradiating the coating layer with electromagnetic waves or heating the coating layer.
- membrane of this invention already demonstrated can be used for various electronic devices, such as an organic thin-film transistor, organic LED, and a sensor.
- an organic thin film transistor is suitable. It is preferable to include the film of the present invention as a gate insulating layer of an organic thin film transistor.
- the film of the present invention can also be used as a protective layer such as an overcoat layer or an undercoat layer of an organic thin film transistor.
- the organic thin film transistor may include, for example, a film obtained by curing the polymer compound of the present invention as an overcoat layer in addition to the gate insulating layer that is a film obtained by curing the polymer compound of the present invention.
- an organic thin film transistor to which a film obtained by curing the polymer compound of the present invention can be suitably applied will be described.
- the organic thin film transistor of the present invention includes a gate insulating layer obtained by curing the polymer compound of the present invention described above.
- a gate insulating layer obtained by curing the polymer compound of the present invention described above.
- FIG. 1 is a schematic view schematically showing the structure of a bottom gate top contact type organic thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.
- the organic thin film transistor 10 of the first embodiment is formed on a substrate 1, a gate electrode 2 provided so as to be bonded to the main surface of the substrate 1, and a substrate 1 so as to cover the gate electrode 2.
- a gate insulating layer 3 provided, an organic semiconductor layer 4 which is bonded to the gate insulating layer 3 so as to cover the gate electrode 2; and an organic semiconductor layer 4 which is bonded to the organic semiconductor layer 4;
- a source electrode 5 and a drain electrode 6 that are provided so as to be spaced apart from each other so that the channel region overlaps the gate electrode 2 when viewed in the thickness direction of the substrate 1 (in plan view) with the region interposed therebetween,
- an overcoat layer 7 provided so as to cover the gate electrode 2, the gate insulating layer 3, the organic semiconductor layer 4, the source electrode 5 and the drain electrode 6.
- FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the structure of a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor 10 according to the second embodiment of the present invention.
- the organic thin film transistor 10 of the second embodiment is formed on a substrate 1, a gate electrode 2 provided so as to be bonded to the main surface of the substrate 1, and a substrate 1 so as to cover the gate electrode 2.
- the provided gate insulating layer 3 is bonded to the gate insulating layer 3 so that the channel region overlaps the gate electrode 2 when viewed in the thickness direction of the substrate 1 with the channel region interposed therebetween (in plan view).
- a source electrode 5 and a drain electrode 6 provided apart from each other, a part of the source electrode 5 and the drain electrode 6 and a part of the gate insulating layer 3 including a channel region so as to straddle the source electrode 5 and the drain electrode 6.
- the organic semiconductor layer 4 provided to cover the gate electrode 2, the gate insulating layer 3, the organic semiconductor layer 4, the source electrode 5, and the drain electrode 6 provided on the substrate 1. It was and a overcoat layer 7.
- the bottom gate top contact type organic thin film transistor 10 of the first embodiment includes, for example, a substrate 1 (base) in which a gate electrode 2 is formed on the main surface of the substrate 1 and the gate electrode 2 is provided so as to cover the gate electrode 2.
- a gate insulating layer 3 is formed on the surface of the material, an organic semiconductor layer 4 is formed on the gate insulating layer 3, a source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed so as to be joined to the organic semiconductor layer 4.
- it can be manufactured by forming the overcoat layer 7 so as to cover the gate electrode 2, the gate insulating layer 3, the organic semiconductor layer 4, the source electrode 5 and the drain electrode 6 provided on the substrate 1.
- the bottom gate bottom contact type organic thin film transistor of the second embodiment includes, for example, a substrate 1 (base material) in which a gate electrode 2 is formed on the main surface of the substrate 1 and the gate electrode 2 is provided so as to cover the gate electrode 2. ) Is formed on the surface, and the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed on the gate insulating layer 3 so as to straddle the source electrode 5 and the drain electrode 6, and the source electrode 5 and the drain electrode 6.
- An organic semiconductor layer 4 is formed so as to cover a portion and a part of the gate insulating layer 3 including the channel region, and if necessary, a gate electrode 2 provided on the substrate 1, a gate insulating layer 3, an organic semiconductor layer 4, a source
- the overcoat layer 7 can be formed so as to cover the electrode 5 and the drain electrode 6.
- the method for producing the gate insulating layer 3 of the organic thin film transistor 10 includes a step of applying a composition containing the polymer compound of the present invention and an organic solvent to the surface of a substrate to form a coating layer, and a step of curing the coating layer. including.
- a step of drying the coating layer is provided between the step of applying the composition to the surface of the substrate to form the coating layer and the step of curing the coating layer. Also good.
- the step of drying the coating layer in the step of forming the gate insulating layer 3 is intended to remove the solvent in the coating layer formed on the substrate.
- the step of curing is intended to form a gate insulating layer 3 in which the polymer compound is cured by causing a crosslinking reaction by a reactive functional group of the polymer compound in the coating layer to proceed.
- the contact angle of the gate insulating layer 3 with respect to pure water may increase or decrease the hydrophilicity of the surface of the gate insulating layer 3 in consideration of the amount of fluorine atoms, hydrophobic functional groups and hydrophilic functional groups of the polymer compound. Can be adjusted as appropriate.
- the hydrophilicity of the surface of the gate insulating layer 3 can be increased or decreased by adjusting the components of the atmosphere in which the heat treatment is performed. For example, if the drying step and the curing step (heating or baking) performed when forming the gate insulating layer 3 are performed in an atmosphere containing oxygen, the hydrophilicity of the surface of the gate insulating layer 3 increases, and the inert gas When performed in an atmosphere, the hydrophilicity of the surface of the gate insulating layer 3 is lowered. When heating is performed in an atmosphere containing oxygen, the hydrophilicity of the surface of the gate insulating layer 3 is further increased by increasing the temperature.
- the surface energy of the gate insulating layer 3 can be adjusted to an appropriate range, and as a result, the interface with the organic semiconductor layer 4 can be a good interface. Thereby, the carrier mobility of an organic thin-film transistor can be improved more.
- a self-assembled monolayer may be formed on the surface of the gate insulating layer 3 on the organic semiconductor layer 4 side.
- This self-assembled monolayer can be formed, for example, by treating the gate insulating layer 3 with a solution in which an alkylchlorosilane compound or an alkylalkoxysilane compound is dissolved in an organic solvent in an amount of 1 to 10% by weight.
- alkylchlorosilane compound for forming a self-assembled monolayer examples include methyltrichlorosilane, ethyltrichlorosilane, butyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, octadecyltrichlorosilane, and the like.
- alkylalkoxysilane compound for forming the self-assembled monolayer include methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane and the like.
- the substrate 1, the gate electrode 2, the source electrode 5, the drain electrode 6, and the organic semiconductor layer 4 may be made of materials and methods that are usually used in conventionally known methods for manufacturing organic thin film transistors.
- a resin substrate or resin film, a plastic substrate or plastic film, a glass substrate, a silicon substrate, or the like is used as the substrate 1.
- the material of the gate electrode 2, the source electrode 5, and the drain electrode 6 include chrome, gold, silver, and aluminum.
- the gate electrode 2, the source electrode 5, and the drain electrode 6 can be formed by a known method such as a coating method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or an ink jet printing method.
- organic semiconductor compound that is a material of the organic semiconductor layer 4
- ⁇ -conjugated polymers are widely used.
- polypyrroles, polythiophenes, polyanilines, polyallylamines, fluorenes, polycarbazoles, polyindoles, poly ( p-phenylene vinylene) and the like can be used.
- a low molecular compound having solubility in an organic solvent can also be used.
- low molecular weight compounds include polycyclic aromatic derivatives such as pentacene, phthalocyanine derivatives, perylene derivatives, tetrathiafulvalene derivatives, tetracyanoquinodimethane derivatives, fullerenes, carbon nanotubes, and the like.
- Specific examples of such low molecular weight compounds include 9,9-di-n-octylfluorene-2,7-di (ethylene boronate) and 5,5′-dibromo-2,2′-. Examples include condensates with bithiophene.
- the organic semiconductor layer 4 for example, if necessary for the organic semiconductor compound, a solvent or the like is added to prepare a coating solution for forming the organic semiconductor layer 4, and this is used as the gate insulating layer 3, the source electrode 5, and the drain. The coating is performed on the electrode 6 and the coating layer is dried.
- the solvent that can be used in the step of forming the organic semiconductor layer 4 is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve or disperse the organic semiconductor compound.
- a solvent a solvent having a boiling point of 50 ° C. to 200 ° C. at normal pressure is preferable.
- examples of such solvents include chloroform, toluene, anisole, 2-heptanone, xylene, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
- the coating solution for forming the organic semiconductor layer 4 is gated by a known spin coating method, die coating method, screen printing method, ink jet printing method, or the like, as with the coating solution for forming the insulating layer 3 already described. It can be applied on the insulating layer 3.
- the overcoat layer 7 (protective layer) can be formed using the polymer compound of the present invention already described, for example, in the same manner as the method for manufacturing the gate insulating layer 3 already described.
- An undercoat layer (not shown) can be formed in the same manner as the overcoat layer 7.
- the polymer compound of the present invention has good storage stability and can be cured at a low temperature. As a result, the step of forming a gate insulating layer, and thus the method for producing an organic thin film transistor can be more easily carried out.
- a display member including an organic thin film transistor can be produced using the organic thin film transistor produced using the polymer compound of the present invention. Moreover, the display provided with the member for a display can be manufactured using the member for a display containing this organic thin-film transistor.
- the organic thin film transistor formed using the polymer compound of the present invention can also be used for an OFET sensor.
- the OFET sensor is a sensor that uses an organic thin film transistor (organic field effect transistor: OFET) as a signal conversion element that converts an input signal into an electric signal and outputs the signal, and has an electrode, an insulating layer, or an organic semiconductor layer.
- OFET sensors include biosensors, gas sensors, ion sensors, and humidity sensors.
- a biosensor includes an organic thin film transistor having the configuration as described above.
- the organic thin film transistor has a probe (sensitive region) that specifically interacts with a target substance in a channel region and / or a gate insulating layer.
- concentration of the target substance is changed, the electrical characteristics of the probe are changed, so that it can function as a biosensor.
- biomolecules such as nucleic acids and proteins, or artificially synthesized functional groups are immobilized on the surface of a solid phase carrier, and these are used as probes. Is mentioned.
- This method utilizes specific affinity between substances or functional groups such as interaction of nucleic acid chains having complementary sequences, antigen-antibody reaction, enzyme-substrate reaction, receptor-ligand interaction, etc. Then, the target substance is captured with the probe of the solid phase carrier. Therefore, a substance or functional group having specific affinity for the target substance is selected as the probe.
- the probe is fixed on the surface of the solid phase carrier by a method according to the type of probe selected and the type of solid phase carrier.
- a probe can be synthesized on the surface of a solid phase carrier (for example, a probe is synthesized by a nucleic acid extension reaction). In either case, a probe-target substance complex is formed on the surface of the solid phase carrier by bringing the probe immobilized on the surface of the solid phase carrier into contact with the test sample and treating the sample under appropriate conditions. .
- the channel region of the organic thin film transistor and / or the gate insulating layer itself may function as a probe.
- the gas sensor includes an organic thin film transistor having the configuration as described above.
- the channel region and / or the gate insulating layer functions as a gas sensitive part.
- a change occurs in the electrical characteristics (conductivity, dielectric constant, etc.) of the gas sensitive part, so that it can function as a gas sensor.
- Examples of the gas to be detected include an electron accepting gas and an electron donating gas.
- Examples of the electron-accepting gas include halogen acids such as F 2 and Cl 2 , organic acid gases such as nitrogen oxide gas, sulfur oxide gas, and acetic acid.
- Examples of the electron donating gas include amine gases such as ammonia gas and aniline, carbon monoxide gas, and hydrogen gas.
- the organic thin film transistor formed using the polymer compound of the present invention can also be used for manufacturing a pressure sensor.
- the pressure sensor includes an organic thin film transistor having a configuration as described above.
- the channel region and / or the gate insulating layer functions as a pressure sensitive part.
- stress is applied to the pressure-sensitive part, the electrical characteristics of the pressure-sensitive part change, so that it can function as a pressure-sensitive sensor.
- the organic thin film transistor may further have an alignment layer in order to further increase the crystallinity of the organic semiconductor contained in the channel region.
- the alignment layer include a monomolecular layer provided so as to be bonded to the gate insulating layer using a silane coupling agent such as hexamethyldisilazane.
- the organic thin film transistor formed using the polymer compound of the present invention can also be used for manufacturing a conductivity modulation type sensor.
- the conductivity modulation type sensor of the present invention uses a conductivity measuring element as a signal conversion element that converts an input signal into an electric signal and outputs it, and is a film obtained by curing the polymer compound of the present invention, or A film obtained by curing the polymer compound of the invention is provided with a sensitivity function or a selectivity function with respect to an input to be detected.
- the conductivity modulation type sensor detects an input to be detected as a change in conductivity of a film obtained by curing the polymer compound of the present invention. Examples of the conductivity modulation type sensor include a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, and a humidity sensor.
- the organic thin film transistor formed using the polymer compound of the present invention is an amplification circuit including an organic thin film transistor for amplifying output signals from various sensors such as a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, a humidity sensor, and a pressure sensor. It can also be used for manufacturing.
- the organic thin film transistor formed using the polymer compound of the present invention can also be used for manufacturing a sensor array in which a plurality of various sensors such as a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, a humidity sensor, and a pressure sensor are integrated.
- the organic thin film transistor formed using the polymer compound of the present invention has a plurality of various sensors such as a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, a humidity sensor, and a pressure sensor integrated, and amplifies output signals from each sensor individually. Therefore, it can also be used to manufacture a sensor array with an amplifier circuit including an organic thin film transistor.
- the number average molecular weight and weight average molecular weight of the polymer compounds 1 to 13 were determined using gel permeation chromatography (GPC, manufactured by Tosoh Corporation). THF was used for the mobile phase of GPC. As the column, “PLgel 10 ⁇ m MIXED-B (one, manufactured by Agilent Technologies)” was used. A UV detector was used as the detector.
- Synthesis Example 1 ( Synthesis of polymer compound C) Polymer compound C was synthesized according to the following scheme. After replacing the gas in the reaction vessel with nitrogen gas, compound B-1 represented by the following formula B-1 (286.8 mg, 0.200 mmol), compound B-2 represented by the following formula B-2 (77.6 mg, 0.200 mmol), 19 mL of tetrahydrofuran, 7.3 mg of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, and 9.3 mg of tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate were added and stirred.
- the obtained precipitate was Soxhlet washed using acetone as a solvent to obtain a polymer compound C containing a repeating unit represented by the following formula.
- the yield of the high molecular compound C was 244 mg, the number average molecular weight of polystyrene conversion was 3.1 * 10 ⁇ 4 >, and the weight average molecular weight was 6.5 * 10 ⁇ 4 >.
- Example 1 (Synthesis of polymer compound (1)) 2.65 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) “Karenz MOI-BM”) 1.74 g, 4-vinylbenzoic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 1.07 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.063 g, propylene glycol monomethyl ether 19.89 g of acetate (PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was put in a 50 mL pressure vessel (manufactured by ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed, and polymerized in a 70 ° C.
- PGMEA propylene glycol monomethyl
- Example 2 (Synthesis of polymer compound (2)) 6.73 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) “Karenz MOI-BM”) 1.21 g, 4-vinylbenzoic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 6.73 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.066 g, propylene glycol monomethyl ether Acetate (PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) (20.40 g) is placed in a 50 mL pressure vessel (ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed, and polymerized in a 70 ° C.
- ACE GLASS a 50 mL pressure vessel
- Example 3 (Synthesis of polymer compound (3)) 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 3.43 g, 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) “Karenz MOI-BM”) 1.65 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.89 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.045 g, propylene glycol monomethyl ether 14.02 g of acetate (PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is put into a 50 mL pressure vessel (manufactured by ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed, and polymerized in an oil bath at 70 ° C.
- PGMEA acetate
- Example 4 (Synthesis of polymer compound (4)) 2.77 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) “Karenz MOI-BM”) 1.78 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.96 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.064 g, propylene glycol monomethyl ether 19.99 g of acetate (PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is put in a 50 mL pressure vessel (manufactured by ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed, and polymerized in an oil bath at 70 ° C.
- PGMEA a
- a viscous P in which a polymer compound (4) having a repeating unit and a composition of the following formula is dissolved To obtain a MEA solution.
- the obtained polymer compound (4) had a polystyrene-equivalent number average molecular weight of 3.3 ⁇ 10 4 and a weight average molecular weight of 1.1 ⁇ 10 5 .
- Example 5 (Synthesis of polymer compound (5)) 2.86 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) “Karenz MOI-BM”) 2.06 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 1.11 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.045 g, propylene glycol monomethyl ether 14.16 g of acetate (PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is put into a 50 mL pressure vessel (manufactured by ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed, and polymerized in a 70 ° C.
- PGMEA acetate
- Example 6 (Synthesis of polymer compound (6)) 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 2.29 g, 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) “Karenz MOI-BM”) 2.47 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 1.33 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.045 g, propylene glycol monomethyl ether 14.30 g of acetate (PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is put into a 50 mL pressure vessel (manufactured by ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed, and polymerized in a 70 ° C.
- PGMEA acetate
- the viscous P in which the polymer compound (1) having the repeating unit and the composition of the following formula is dissolved To obtain a MEA solution.
- the obtained polymer compound (1) had a polystyrene-equivalent number average molecular weight of 3.2 ⁇ 10 4 and a weight average molecular weight of 9.8 ⁇ 10 4 .
- 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate unit in the polymer 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate unit: 2-hydroxyethyl methacrylate unit is 40 mol% in charge ratio : 30 mol%: 30 mol%.
- a viscous P in which a polymer compound (7) having a repeating unit and a composition of the following formula is dissolved To obtain a MEA solution.
- the obtained polymer compound (7) had a polystyrene equivalent number average molecular weight of 2.8 ⁇ 10 4 and a weight average molecular weight of 6.7 ⁇ 10 4 .
- 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate unit in the polymer 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate unit: 2-hydroxyethyl methacrylate unit is 30 mol% in a charged ratio. : 35 mol%: 35 mol%.
- Example 7 (Synthesis of polymer compound (8)) 2.95 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 0.98 g of styrene (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.), 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] Ethyl methacrylate (made by Showa Denko KK, trade name “Karenz MOI-BM”) 1.71 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.92 g, 2,2′-azobis (2-methylpro (Pionitrile) 0.062 g, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 17.77 g was put in a 50 mL pressure vessel (ACE GLASS Co., Ltd.), bubbled with nitrogen gas, and sealed.
- 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate unit styrene unit: 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate unit: 2-hydroxyethyl methacrylate unit in the polymer 50 mol%: 20 mol%: 15 mol%: 15 mol%.
- Example 8 (Synthesis of polymer compound (9)) 2.36 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 1.56 g of styrene (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.), 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] 1.82 g of ethyl methacrylate (made by Showa Denko KK, trade name “Karenz MOI-BM”), 0.98 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 2,2′-azobis (2-methylpro) (Pionitrile) 0.066 g, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 18.16 g was put in a 50 mL pressure vessel (ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, and sealed.
- Example 9 (Synthesis of polymer compound (10)) 2,71,2,2-trifluoroethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 4.71 g, methyl methacrylate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1.17 g, 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] Carboxyamino] ethyl-methacrylate (made by Showa Denko KK, trade name “Karenz MOI-BM”) 2.04 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 1.09 g, 2,2′-azobis (2 -Methylpropionitrile) 0.074 g, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 21.18 g was put in a 50 mL pressure vessel (ACE GLASS) and bubbled with nitrogen gas.
- ACE GLASS a 50 mL pressure
- a polymer compound to (10) was obtained a viscous PGMEA solution dissolved.
- the number average molecular weight of polystyrene conversion of the obtained polymer compound (10) was 3.5 ⁇ 10 4 , and the weight average molecular weight was 1.0 ⁇ 10 5 .
- 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate unit in polymer methyl methacrylate unit: 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate unit: 2-hydroxyethyl methacrylate unit is charged
- the ratio was 50 mol%: 20 mol%: 15 mol%: 15 mol%.
- Example 10 (Synthesis of polymer compound (11)) 4.04 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 5.00 g of styrene (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.), 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] 0.97 g of ethyl methacrylate (made by Showa Denko KK, trade name “Karenz MOI-BM”), 0.58 g of 4-hydroxybutyl acrylate (made by Nippon Kasei Co., Ltd.), 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) ) 0.053 g, 2-heptanone (MAKN) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 15.95 g was put in a 50 mL pressure vessel (ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed and oiled at 70 ° C.
- Viscous MAKN solution in which polymer compound (11) having a repeating unit and a composition of the following formula is dissolved in a bath for 18 hours. Obtained.
- the obtained polymer compound (11) had a polystyrene-equivalent number average molecular weight of 3.4 ⁇ 10 4 and a weight average molecular weight of 6.5 ⁇ 10 4 .
- 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate unit styrene unit: 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate unit: 4-hydroxybutyl acrylate unit in the polymer 30 mol%: 60 mol%: 5 mol%: 5 mol%.
- Example 11 (Synthesis of polymer compound (12)) 1.56 g of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) “Karenz MOI-BM”) 3.76 g, hydroxypropyl acrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.81 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.041 g, propylene glycol monomethyl ether acetate ( PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was placed in a 50 mL pressure vessel (ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed, and polymerized in an oil bath at 70 ° C.
- ACE GLASS a 50 mL pressure vessel
- Polymerization was carried out in an oil bath for 17 hours to obtain a viscous MAKN solution in which the polymer compound (15) having a repeating unit and a composition of the following formula was dissolved.
- the number average molecular weight in terms of polystyrene of the obtained polymer compound (15) was 3.9 ⁇ 10 4 , and the weight average molecular weight was 7.2 ⁇ 10 4 .
- the amount of 2,3, 4, 5, 6-pentafluorostyrene units: 4-aminostyrene units in the polymer was 70 mol%: 30 mol% in the charge ratio.
- Example 12 (Production and Evaluation of Organic Thin Film Transistor (1)) Using the PGMEA solution (composition (1)) of the polymer compound (1) obtained in Example 1 and a solution containing the polymer compound C, a bottom-gate bottom-contact type organic thin film transistor element (1) was produced ( This may be referred to as transistor (1). This will be specifically described below.
- a gate electrode was formed by patterning a chromium (Cr) layer formed on a glass substrate by a photolithography process and an etching process.
- the composition (1) is applied to the gate electrode side of the glass substrate on which the gate electrode is formed by spin coating, and the formed coating layer is heat-treated at 180 ° C. for 30 minutes, whereby the composition (1) A gate insulating layer, which is a cured film obtained by curing the coating layer, was formed.
- the formed gate insulating layer had a thickness of 1167 nm.
- a source electrode and a drain electrode were formed by patterning a gold layer by vapor deposition on the gate insulating layer side of the glass substrate on which the gate insulating layer was formed.
- the surfaces of the source electrode and the drain electrode formed on the glass substrate were modified by immersing the glass substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed in a dilute solution of pentafluorobenzenethiol in isopropyl alcohol for 2 minutes. Subsequently, a 0.5 wt% toluene solution of polymer compound C was spin-coated on the source electrode and drain electrode sides, and heat treatment was performed at 120 ° C. for 30 minutes using a hot plate to form an organic semiconductor layer. An organic thin film transistor (1) was obtained.
- the manufactured organic thin film transistor (1) had a channel length of 80 ⁇ m and a channel width of 2 mm.
- the obtained organic thin film transistor (1) was evaluated. Specifically, the transistor characteristics are obtained under the condition that a voltage is applied to the gate electrode of the organic thin film transistor (1) to change the gate voltage Vg from 20 V to ⁇ 40 V and the source-drain voltage Vsd from 0 V to ⁇ 40 V. was measured using a vacuum probe (BCT22MDC-5-HT-SCU; Nagase Electronic Equipment Service Co., LTD). The results are shown in Table 1 below.
- the carrier mobility of the organic thin film transistor (1) was 0.48 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (2) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (2) obtained in Example 2 was used to form the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 981 nm.
- the carrier mobility of the obtained organic thin film transistor (2) was 0.94 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (3) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (3) obtained in Example 3 was used to form the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1008 nm.
- the carrier mobility of the obtained organic thin-film transistor (3) was 0.57 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (4) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (4) obtained in Example 4 was used to form the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the formed gate insulating layer had a thickness of 996 nm.
- the obtained organic thin film transistor (4) had a carrier mobility of 0.80 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (5) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (5) obtained in Example 5 was used to form the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1000 nm.
- the carrier mobility of the obtained organic thin-film transistor (5) was 0.51 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (6) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (6) obtained in Example 6 was used to form the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1017 nm.
- the obtained organic thin film transistor (6) had a carrier mobility of 0.49 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (7) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (7) obtained in Comparative Example 1 was used for forming the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 959 nm.
- the carrier mobility of the obtained organic thin film transistor (7) was 0.33 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (8) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (8) obtained in Example 7 was used for forming the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1034 nm.
- the carrier mobility of the obtained organic thin-film transistor (8) was 0.55 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (9) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (9) obtained in Synthesis Example 8 was used to form the gate insulating layer.
- the transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1009 nm.
- the obtained organic thin film transistor (9) had a carrier mobility of 0.66 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (10) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (10) obtained in Example 9 was used for forming the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the formed gate insulating layer had a thickness of 1030 nm.
- the carrier mobility of the obtained organic thin film transistor (10) was 0.47 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (11) was produced in the same manner as in Example 12 except that the MAKN solution of the polymer compound (11) obtained in Example 10 was used for forming the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1009 nm.
- the carrier mobility of the obtained organic thin film transistor (11) was 0.49 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (12) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (12) obtained in Example 11 was used to form the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the formed gate insulating layer had a thickness of 1028 nm.
- the obtained organic thin film transistor (12) had a carrier mobility of 0.38 cm 2 / Vs.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (13) was produced in the same manner as in Example 12 except that the PGMEA solution of the polymer compound (13) obtained in Comparative Example 2 was used for forming the gate insulating layer. Transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1 below.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1000 nm.
- the obtained organic thin film transistor (13) had a carrier mobility of 0.26 cm 2 / Vs.
- Comparative Example 7 (Production and Evaluation of Organic Thin Film Transistor (14)) 4.00 g of a 2-heptanone solution of the polymer compound (14) obtained in Comparative Example 3; 1.20 g of the 2-heptanone solution of the polymer compound (15) obtained in Comparative Example 4; and 20 mL of 3.20 g of 2-heptanone.
- a uniform coating solution (2) was prepared by stirring and dissolving.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor (14) was produced in the same manner as in Example 12 except that the coating liquid (2) was used for forming the gate insulating layer, and the transistor characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 1.
- the thickness of the formed gate insulating layer was 1026 nm.
- the obtained organic thin film transistor (14) had a carrier mobility of 0.30 cm 2 / Vs.
- the carrier mobility of the organic thin film transistor can be further improved.
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Abstract
ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、 ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、 下記式(1)で表される繰り返し単位と を含む高分子化合物であって、 前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100mol%として、 高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量が1モル%以上30モル%以下である高分子化合物。(式(1)中、R1、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、又はメチル基を表す。)
Description
本発明は、高分子化合物、該高分子化合物を硬化した膜及び該膜を含む電子デバイスに関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)のような発光素子を駆動する駆動素子として、ゲート電極に印加される電圧(ゲート電圧)がゲート絶縁層を介して有機半導体層に作用して、ドレイン電流のオン、オフを制御する有機薄膜電界効果トランジスタ(有機薄膜トランジスタ)が注目されている。
例えば、下記特許文献1には、(A)フッ素原子を含有する繰り返し単位および電磁波もしくは熱の作用により活性水素と反応する第2の官能基を生成する官能基を含有する繰り返し単位を含有する高分子化合物と、(B)分子内に活性水素を2つ以上含有する低分子化合物及び分子内に活性水素を2つ以上含有する高分子化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを含有する樹脂組成物を用いて形成されたゲート絶縁層と、ゲート電極と、有機半導体層とを有する有機薄膜電界効果トランジスタが記載されている。
近年、有機薄膜トランジスタのキャリア移動度をより向上させることが求められている。
本発明の目的は、有機薄膜トランジスタのキャリア移動度をより向上可能なゲート絶縁層を与えることのできる高分子化合物を提供することにある。
本発明は以下の通りである。
[1] ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
下記式(1)で表される繰り返し単位と
を含む高分子化合物であって、
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100mol%として、
高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量が1モル%以上30モル%以下である高分子化合物。
[1] ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
下記式(1)で表される繰り返し単位と
を含む高分子化合物であって、
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100mol%として、
高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量が1モル%以上30モル%以下である高分子化合物。
(式(1)中、R1、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、又はメチル基を表す。)
[2] 前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
前記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が40モル%以上である[1]に記載の高分子化合物。
[3] 前記ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位が、下記式(2)で表される繰り返し単位である[1]又は[2]に記載の高分子化合物。
(式(2)中、
R4、R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Raは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又は-NHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(2)中の前記R4が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(2)中のRc側に位置していてもよい。
Rcは、単結合又は炭素原子数1~20の2価の有機基を表す。
前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
mは、0~6の整数を表す。
Xaは、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を表す。
Raが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。)
[4] 前記ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基が、下記式(3)で表される基又は下記式(4)で表される基である[1]から[3]のいずれか一項に記載の高分子化合物。
(式(3)及び(4)中、
Xbは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
R7~R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。)
[5] 下記式(5)で表される繰り返し単位をさらに含む[1]から[4]のいずれか一項に記載の高分子化合物。
(式(5)中、
R12、R13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
R15は、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Rbは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又はNHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(5)中の前記R12が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(5)中のベンゼン環を構成する炭素原子側に位置していてもよい。前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
n1は、0~5の整数を表す。
n2は、0~6の整数を表す。
Rbが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。R15が複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。)
[6] [1]~[5]のいずれか一項に記載の高分子化合物及び有機溶媒を含む組成物。
[7] [1]~[5]のいずれか一項に記載の高分子化合物を硬化した膜。
[8] [7]に記載の膜を含む、電子デバイス。
[9] [7]に記載の膜をゲート絶縁層として含む有機薄膜トランジスタ。
[10] [7]に記載の膜をオーバーコート層としてさらに含む[9]に記載の有機薄膜トランジスタ。
次に、本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。参照される各図面は、発明が理解できる程度に、構成要素の形状、大きさおよび配置が概略的に示されているに過ぎない。本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、各構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。説明に用いられる図面において、同様の構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明については省略する場合がある。また、本発明の実施形態にかかる構成は、必ずしも図面に示された配置で、製造されたり、使用されたりするわけではない。
本明細書において、「高分子化合物」とは、分子中にそれぞれ独立に複数の構造単位(繰り返し単位)を含む化合物を意味しており、いわゆる2量体も「高分子化合物」に含まれる。本明細書において、「低分子化合物」とは、分子中に複数の構造単位を含んでいない化合物を意味する。
<共通する用語の説明>
本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
「炭素原子数1~20の1価の有機基」は、直鎖状、分岐状、環状のいずれの態様であってもよく、飽和していても不飽和であってもよい。
炭素原子数1~20の1価の有機基としては、例えば、炭素原子数1~20の直鎖状炭化水素基、炭素原子数3~20の分岐状炭化水素基、炭素原子数3~20の環状炭化水素基、炭素原子数6~20の芳香族炭化水素基、炭素原子数7~20のアリールアルキル基、炭素原子数1~20のアルコキシ基、炭素原子数6~20のアリールオキシ基、炭素原子数2~20のアシル基、炭素原子数2~20のアルコキシカルボニル基、炭素原子数7~20のアリールオキシカルボニル基、炭素原子数7~20のアリールアルキル基が挙げられ、好ましくは、炭素原子数1~6の直鎖状炭化水素基、炭素原子数3~6の分岐状炭化水素基、炭素原子数3~6の環状炭化水素基、炭素原子数6~20の芳香族炭化水素基、炭素原子数1~6のアルコキシ基、炭素原子数7~20のアリールオキシ基、炭素原子数2~7のアシル基、炭素原子数2~7のアルコキシカルボニル基、炭素原子数7~20のアリールオキシカルボニル基、炭素原子数7~20のアリールアルキル基などである。
炭素原子数1~20の直鎖状炭化水素基、炭素原子数3~20の分岐状炭化水素基、炭素原子数3~20の環状炭化水素基、炭素原子数6~20の芳香族炭化水素基、炭素原子数7~20のアリールアルキル基、炭素原子数1~20のアルコキシ基、炭素原子数1~20のアリールオキシ基、炭素原子数2~20のアシル基、炭素原子数2~20のアルコキシカルボニル基、炭素原子数7~20のアリールオキシカルボニル基、炭素原子数7~20のアリールアルキル基は、これらの基に含まれる水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。
炭素原子数1~20の1価の有機基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、トリル基、キシリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、ジエチルフェニル基、トリエチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、メチルナフチル基、ジメチルナフチル基、トリメチルナフチル基、ビニルナフチル基、エテニルナフチル基、メチルアントリル基、エチルアントリル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、メトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ベンジル基などが挙げられる。
炭素原子数1~20の1価の有機基としては、アルキル基が好ましい。
炭素原子数1~20の1価の有機基としては、アルキル基が好ましい。
「炭素原子数1~20の2価の有機基」は、直鎖状、分岐状、環状のいずれの態様であってもよく、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよい。炭素原子数1~20の2価の有機基としては、例えば、炭素原子数1~20の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3~20の2価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3~20の2価の環状炭化水素基、1価の有機基等で置換されていてもよい炭素原子数6~20の2価の芳香族炭化水素基が挙げられる。中でも、炭素原子数1~20の2価の有機基としては、炭素原子数1~6の2価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3~6の2価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素原子数3~6の2価の環状炭化水素基、アルキル基等で置換されていてもよい2価の炭素原子数6~20の芳香族炭化水素基が好ましい。
2価の脂肪族炭化水素基及び2価の環状炭化水素基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、シクロプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、s-ブチレン基、t-ブチレン基、シクロブチレン基、1-メチル-シクロプロピレン基、2-メチル-シクロプロピレン基、n-ペンチレン基、1-メチル-n-ブチレン基、2-メチル-n-ブチレン基、3-メチル-n-ブチレン基、1,1-ジメチル-n-プロピレン基、1,2-ジメチル-n-プロピレン基、2,2-ジメチル-n-プロピレン基、1-エチル-n-プロピレン基、シクロペンチレン基、n-ヘキシレン基、1-メチル-n-ペンチレン基、シクロヘキシレン基、1-メチル-シクロペンチレン基、2-メチル-シクロペンチレン基、3-メチル-シクロペンチレン基などが挙げられる。
炭素原子数6~20の2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ジメチルフェニレン基、トリメチルフェニレン基、エチレンフェニレン基、ジエチレンフェニレン基、トリエチレンフェニレン基、プロピレンフェニレン基、ブチレンフェニレン基、メチルナフチレン基、ジメチルナフチレン基、トリメチルナフチレン基、ビニルナフチレン基、エテニルナフチレン基、メチルアントリレン基、エチルアントリレン基などが挙げられる。
「ハロゲン原子」は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子である。
<高分子化合物>
本発明にかかる高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
前記式(1)で表される繰り返し単位と
を含む高分子化合物であって、
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量が1モル%以上30モル%以下である高分子化合物である。
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量と、
ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量と、
式(1)で表される繰り返し単位の含有量の合計は、好ましくは40モル%以上100モル%以下であり、より好ましくは50モル%以上90モル%以下であり、50モル%以上80モル%以下であることがさらに好ましい。
本発明にかかる高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
前記式(1)で表される繰り返し単位と
を含む高分子化合物であって、
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量が1モル%以上30モル%以下である高分子化合物である。
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量と、
ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量と、
式(1)で表される繰り返し単位の含有量の合計は、好ましくは40モル%以上100モル%以下であり、より好ましくは50モル%以上90モル%以下であり、50モル%以上80モル%以下であることがさらに好ましい。
本発明の高分子化合物は、前記のとおり分子内にブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する。
本明細書において、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を「第1の官能基」と称することがある。第1の官能基は活性水素とは反応しない。しかしながら、第1の官能基に電磁波又は熱が作用すると、イソシアナト基及びイソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基(「第2の官能基」と称することがある)が生成し、生成した第2の官能基が活性水素と反応できるようになる。つまり、この第1の官能基は、電磁波又は熱が作用することによりブロック化剤に由来する保護基が脱離して、活性水素と反応する第2の官能基を生成することができる官能基である。
ここで、活性水素とは、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子のような炭素原子以外の原子に結合した水素原子をいう。
後述する組成物の貯蔵安定性を維持する観点から、前記第1の官能基は、電磁波による処理又は加熱処理により脱離されて、第2の官能基を生成する官能基であることが好ましい。
前記高分子化合物に含まれる、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量と、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量とが、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量(モル量)を100としたときに、モル比で、好ましくは1/100~10000/100であることが好ましく、より好ましくは10/100~1000/100である。前記各含有量は、前記高分子化合物の製造時に用いられる原料モノマーの使用量から求められる。
本発明の高分子化合物は、重量平均分子量が3000~1000000であることが好ましく、5000~500000であることがより好ましい。高分子化合物は、直鎖状、分岐状、環状のいずれの態様であってもよい。
(式(1)で表される繰り返し単位)
本発明の高分子化合物は、式(1)で表される繰り返し単位を含む。
本発明の高分子化合物は、式(1)で表される繰り返し単位を含む。
前記式(1)中、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子であることが好ましい。
前記式(1)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーの例としては、2,2,2―トリフルオロエチルアクリレート、2,2,2―トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,2―トリフルオロエチル―β―メチルアクリレート、2,2,2―トリフルオロエチル―β―メチルメタクリレート等が挙げられる。
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
高分子化合物中の前記式(1)で表される繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜を含む有機薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、好ましくは5モル%以上95モル%以下であり、より好ましくは30モル%以上90モル%以下であり、さらに好ましくは40モル%以上80モル%以下である。高分子化合物に含まれる各繰り返し単位の含有量は、高分子化合物の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
高分子化合物中の前記式(1)で表される繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜を含む有機薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、好ましくは5モル%以上95モル%以下であり、より好ましくは30モル%以上90モル%以下であり、さらに好ましくは40モル%以上80モル%以下である。高分子化合物に含まれる各繰り返し単位の含有量は、高分子化合物の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
(ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位)
本発明の高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む。
換言すると、本発明の高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基のみを有する繰り返し単位を含んでいてもよく、ブロック化イソチオシアナト基のみを有する繰り返し単位を含んでいてもよく、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基の両方を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。前記高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基のみを有する繰り返し単位、ブロック化イソチオシアナト基のみを有する繰り返し単位、並びにブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基の両方を有する繰り返し単位からなる群から選ばれる2種以上の繰り返し単位を含んでいてもよい。
本発明の高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む。
換言すると、本発明の高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基のみを有する繰り返し単位を含んでいてもよく、ブロック化イソチオシアナト基のみを有する繰り返し単位を含んでいてもよく、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基の両方を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。前記高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基のみを有する繰り返し単位、ブロック化イソチオシアナト基のみを有する繰り返し単位、並びにブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基の両方を有する繰り返し単位からなる群から選ばれる2種以上の繰り返し単位を含んでいてもよい。
ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の構造は、その原料となるモノマーの化学構造に基づく。
以下、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となるモノマーの例を示す。
以下、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となるモノマーの例を示す。
ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となるモノマーの例としては、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基と不飽和結合とを分子内に有するモノマーが挙げられる。
ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基と不飽和結合とを分子内に有するモノマーは、イソシアナト基及びイソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基と不飽和結合とを分子内に有する化合物と、ブロック化剤とを反応させることにより製造することができる。不飽和結合としては、不飽和二重結合が好ましい。
分子内に不飽和二重結合とイソシアナト基とを有する化合物の例としては、2-アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(2’-メタクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソシアネート等が挙げられる。
分子内に不飽和二重結合とイソチオシアナト基とを有する化合物の例としては、2-アクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2-メタクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2-(2’-メタクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソチオシアネート等が挙げられる。
分子内に不飽和二重結合とイソチオシアナト基とを有する化合物の例としては、2-アクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2-メタクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2-(2’-メタクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソチオシアネート等が挙げられる。
分子内に不飽和二重結合とブロック化イソシアナト基とを有するモノマーの例としては、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート、2-〔N-[1’、3’-ジメチルピラゾリル]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-アクリレート、2-〔N-[1’、3’-ジメチルピラゾリル]カルボキシアミノ〕エチル-アクリレート等が挙げられる。
ブロック化イソシアナト基、ブロック化イソチオシアナト基は、例えば、ブロック化剤1分子中にイソシアナト基又はイソチオシアナト基と反応しうる活性水素を1個のみ有するブロック化剤と、イソシアナト基又はイソチオシアナト基を有する化合物とを反応させることにより生成させることができる。
ブロック化剤は、イソシアナト基及びイソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基と反応した後でも、170℃以下の温度での加熱または電磁波照射により、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基から保護基を脱離させることができる化合物であることが好ましい。
ブロック化剤としては、例えば、アルコ-ル化合物、フェノ-ル化合物、活性メチレン化合物、メルカプタン化合物、酸アミド化合物、酸イミド化合物、イミダゾール化合物、尿素化合物、オキシム化合物、アミン化合物、イミン化合物、重亜硫酸塩、ピリジン化合物、ピラゾール化合物が挙げられる。これらのブロック化剤は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。好ましいブロック化剤としては、オキシム化合物、ピラゾール化合物が挙げられる。
ブロック化剤としては、例えば、アルコ-ル化合物、フェノ-ル化合物、活性メチレン化合物、メルカプタン化合物、酸アミド化合物、酸イミド化合物、イミダゾール化合物、尿素化合物、オキシム化合物、アミン化合物、イミン化合物、重亜硫酸塩、ピリジン化合物、ピラゾール化合物が挙げられる。これらのブロック化剤は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。好ましいブロック化剤としては、オキシム化合物、ピラゾール化合物が挙げられる。
以下に、適用しうるブロック化剤を具体的に示す。
アルコ-ル化合物の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、2-エチルヘキサノール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等が挙げられる。
フェノール化合物の例としては、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等が挙げられる。
活性メチレン化合物の例としては、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等が挙げられる。
メルカプタン化合物の例としては、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等が挙げられる。
酸アミド化合物の例としては、アセトアニリド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム等が挙げられる。
酸イミド化合物の例としては、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等が挙げられる。
イミダゾール化合物の例としては、イミダゾール、2-メチルイミダゾール等が挙げられる。
尿素化合物の例としては、尿素、チオ尿素、エチレン尿素等が挙げられる。
アミン化合物の例としては、ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール等が挙げられる。
イミン化合物の例としては、エチレンイミン、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
重亜硫酸塩の例としては、重亜硫酸ソーダ等が挙げられる。
ピリジン化合物の例としては、2-ヒドロキシピリジン、2-ヒドロキシキノリン等が挙げられる。
オキシム化合物の例としては、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等が挙げられる。
ピラゾール化合物の例としては、3,5-ジメチルピラゾール、3,5-ジエチルピラゾール等が挙げられる。
アルコ-ル化合物の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、2-エチルヘキサノール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等が挙げられる。
フェノール化合物の例としては、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等が挙げられる。
活性メチレン化合物の例としては、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等が挙げられる。
メルカプタン化合物の例としては、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等が挙げられる。
酸アミド化合物の例としては、アセトアニリド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム等が挙げられる。
酸イミド化合物の例としては、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等が挙げられる。
イミダゾール化合物の例としては、イミダゾール、2-メチルイミダゾール等が挙げられる。
尿素化合物の例としては、尿素、チオ尿素、エチレン尿素等が挙げられる。
アミン化合物の例としては、ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール等が挙げられる。
イミン化合物の例としては、エチレンイミン、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
重亜硫酸塩の例としては、重亜硫酸ソーダ等が挙げられる。
ピリジン化合物の例としては、2-ヒドロキシピリジン、2-ヒドロキシキノリン等が挙げられる。
オキシム化合物の例としては、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等が挙げられる。
ピラゾール化合物の例としては、3,5-ジメチルピラゾール、3,5-ジエチルピラゾール等が挙げられる。
本発明の高分子化合物が有するブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチアシアナト基は、下記式(3)で表される基又は下記式(4)で表される基であることが好ましい。
式(3)及び(4)中、Xbは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
R7~R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。R7~R11である炭素原子数1~20の1価の有機基の定義、具体例等は、上記のとおりである。
R7~R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。R7~R11である炭素原子数1~20の1価の有機基の定義、具体例等は、上記のとおりである。
本発明の一実施形態では、前記式(3)中のR7及びR8は、それぞれ独立に、メチル基及びエチル基からなる群から選択される基であることが好ましい。他の実施形態では、前記式(4)中のR9及びR11はメチル基であり、R10は水素原子であることが好ましい。
ブロック化イソシアナト基としては、例えば、O-(メチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O-(1-エチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O-(1-メチルエチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O-[1-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ基、(N-3,5-ジメチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N-3-エチル-5-メチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N-3,5-ジエチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N-3-プロピル-5-メチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、(N-3-エチル-5-プロピルピラゾリルカルボニル)アミノ基等が挙げられる。
ブロック化イソチオシアナト基としては、例えば、O-(メチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O-(1-エチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O-(1-メチルエチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O-[1-メチルプロピリデンアミノ]チオカルボキシアミノ基、(N-3,5-ジメチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N-3-エチル-5-メチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N-3,5-ジエチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N-3-プロピル-5-メチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、(N-3-エチル-5-プロピルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基等が挙げられる。
本発明にかかる高分子化合物に含まれるブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基(第1の官能基)を有する繰り返し単位としては、ブロック化イソシアナト基を有する繰り返し単位が好ましい。
イソシアナト基及びイソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基と不飽和結合とを分子内に有する化合物と、ブロック化剤とを反応させるにあたり、必要に応じて有機溶媒、触媒等を添加して反応させることができる。
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜を含む有機薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、1モル%以上30モル%以下であり、好ましくは1モル%以上20モル%以下であり、より好ましくは1モル%以上15モル%以下である。高分子化合物に含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜を含む有機薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、1モル%以上30モル%以下であり、好ましくは1モル%以上20モル%以下であり、より好ましくは1モル%以上15モル%以下である。高分子化合物に含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
(ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位)
本発明の高分子化合物は、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む。
本発明の高分子化合物は、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位を含む。
換言すると、本発明の高分子化合物は、ヒドロキシ基を有する繰り返し単位のみを含んでいてもよく、カルボキシ基を有する繰り返し単位のみを含んでいてもよく、ヒドロキシ基及びカルボキシ基を有する繰り返し単位のみを含んでいてもよい。ヒドロキシ基を有する繰り返し単位、カルボキシ基を有する繰り返し単位、並びにヒドロキシ基及びカルボキシ基を有する繰り返し単位からなる群から選ばれる2種以上の繰り返し単位を含んでいてもよい。
高分子化合物に含まれる、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位は、原料の入手が容易であるため、下記式(2)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
前記式(2)中、
R4、R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Raは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又は-NHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(2)中の前記R4が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(2)中のRc側に位置していてもよい。
Rcは、単結合又は炭素原子数1~20の2価の有機基を表す。
前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
mは、0~6の整数を表す。
Xaは、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を表す。
Raが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。
R4、R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Raは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又は-NHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(2)中の前記R4が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(2)中のRc側に位置していてもよい。
Rcは、単結合又は炭素原子数1~20の2価の有機基を表す。
前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
mは、0~6の整数を表す。
Xaは、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を表す。
Raが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。
前記式(2)中、R4、R5、R6は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基であることが好ましい。mは、0~2の整数であることが好ましい。
前記式(2)中、Raは、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、-NHCOO-で表される基、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基又はフェニレン基であることが好ましい。
前記式(2)中、Rcは、単結合、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基又はフェニレン基であることが好ましい。
前記式(2)として好ましい態様は、R4、R5、R6が、水素原子又はメチル基であり、mが1であり、Raが-COO-で表される基であり、Rcが炭素原子数1~10の2価の脂肪族炭化水素基である場合、R4、R5、R6が、水素原子又はメチル基であり、mが0であり、Rcが炭素原子数6~20の2価の芳香族炭化水素基である場合、が挙げられる。
前記式(2)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記式(2-1)で表わされる繰り返し単位が挙げられる。
前記式(2)中、Raは、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、-NHCOO-で表される基、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基又はフェニレン基であることが好ましい。
前記式(2)中、Rcは、単結合、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基又はフェニレン基であることが好ましい。
前記式(2)として好ましい態様は、R4、R5、R6が、水素原子又はメチル基であり、mが1であり、Raが-COO-で表される基であり、Rcが炭素原子数1~10の2価の脂肪族炭化水素基である場合、R4、R5、R6が、水素原子又はメチル基であり、mが0であり、Rcが炭素原子数6~20の2価の芳香族炭化水素基である場合、が挙げられる。
前記式(2)で表される繰り返し単位としては、例えば、下記式(2-1)で表わされる繰り返し単位が挙げられる。
前記式(2-1)中、R4、R5、R6及びXaは、前記と同じ意味を表わす。Y1は-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、炭素原子数1~20の2価の有機基又は単結合を表わす。前記-COO-で表される基の炭素原子側の結合手は、前記式(2-1)中の前記R4が結合する炭素原子側に位置しており、前記-NHCO-で表される基の炭素原子側の結合手は、前記式(2-1)中の前記R4が結合する炭素原子側に位置している。Y1が-COO-で表される基又は-NHCO-で表される基である場合、Y2は炭素原子数1~20の2価の有機基を表わす。Y1が炭素原子数1~20の2価の有機基で表される基である場合、Y2は単結合を表わす。Y1が単結合である場合、Y2は単結合を表わす。
前記高分子化合物に含まれるヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となるモノマーの例としては、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、6-ヒドロキシヘキシルアクリレート、8-ヒドロキシオクチルアクリレート、4-ヒドロキシメチルシクロヘキシルアクリレート、2-ヒドロキシ-1-メチルエチルアクリレート、2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルアクリレート、2-ヒドロキシフェニルエチルアクリレート、3-ヒドロキシ-1-アダマンチルアクリレート、2-ヒドロキシシクロヘキシルアクリレート、3-ヒドロキシシクロヘキシルアクリレート、4-ヒドロキシシクロヘキシルアクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、カルボキシメチルアクリレート、2-カルボキシエチルアクリレート、2-カルボキシプロピルアクリレート、3-カルボキシプロピルアクリレート、2-カルボキシブチルアクリレート、4-カルボキシブチルアクリレート、6-カルボキシヘキシルアクリレート、8-カルボキシオクチルアクリレート、4-カルボキシメチルシクロヘキシルアクリレート、2-カルボキシ-1-メチルエチルアクリレート、2-カルボキシフェニルエチルアクリレート、3-カルボキシ-1-アダマンチルアクリレート、2-カルボキシシクロヘキシルアクリレート、3-カルボキシシクロヘキシルアクリレート、2-カルボキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-ヒドロキシブチルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、6-ヒドロキシヘキシルメタクリレート、8-ヒドロキシオクチルメタクリレート、4-ヒドロキシメチルシクロヘキシルメタクリレート、2-ヒドロキシ-1-メチルエチルメタクリレート、2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルメタクリレート、2-ヒドロキシフェニルエチルメタクリレート、3-ヒドロキシ-1-アダマンチルメタクリレート、2-ヒドロキシシクロヘキシルメタクリレート、3-ヒドロキシシクロヘキシルメタクリレート、4-ヒドロキシシクロヘキシルメタクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルメタクリレート、カルボキシメチルメタクリレート、2-カルボキシエチルメタクリレート、2-カルボキシプロピルメタクリレート、3-カルボキシプロピルメタクリレート、2-カルボキシブチルメタクリレート、4-カルボキシブチルメタクリレート、6-カルボキシヘキシルメタクリレート、8-カルボキシオクチルメタクリレート、4-カルボキシメチルシクロヘキシルメタクリレート、2-カルボキシ-1-メチルエチルメタクリレート、2-カルボキシフェニルエチルメタクリレート、3-カルボキシ-1-アダマンチルメタクリレート2-カルボキシシクロヘキシルメタクリレート、3-カルボキシシクロヘキシルメタクリレート、2-カルボキシ-3-フェノキシプロピルメタクリレート、2-プロペン-1-オール、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2-アリルフェノール、3-アリルオキシプロピオン酸、4-ヒドロキシ安息香酸アリル、エチレングリコールモノアリルエーテル、3-アリルオキシ-1,2-プロパンジオール、o-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、p-ヒドロキシスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、2-ビニル安息香酸、3-ビニル安息香酸、4-ビニル安息香酸、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、6-アクリルアミドヘキサン酸、N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N-(4-ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、2-アクリロイロキシエチル-コハク酸、2-アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-アクリロイロキシエチル-フタル酸、2-アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸、2,2-ビス(アリルオキシメチル)-1-ブタノール、1,3-ジアリルオキシ-2-プロパノール、1,5-ヘキサジエン-3,4-ジオール、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、3-パーフルオロブチル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-パーフルオロヘキシル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-パーフルオロオクチル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-パーフルオロブチル-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-パーフルオロヘキシル-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-パーフルオロオクチル-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)-2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-カルボキシ-2-ヒドロキシプロピルアクリレート等が挙げられる。
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
高分子化合物中の分子内に不飽和二重結合とヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基とを有する繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜を含む有機薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、好ましくは1モル%以上60モル%以下であり、より好ましくは1モル%以上30モル%以下であり、さらに好ましくは1モル%以上20モル%以下である。高分子化合物に含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
高分子化合物中の分子内に不飽和二重結合とヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基とを有する繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜を含む有機薄膜トランジスタのキャリア移動度を高くするという観点から、好ましくは1モル%以上60モル%以下であり、より好ましくは1モル%以上30モル%以下であり、さらに好ましくは1モル%以上20モル%以下である。高分子化合物に含まれる前記繰り返し単位の含有量は、高分子化合物の製造時に使用される各繰り返し単位に対応する原料モノマーの使用量から求められる。
(式(5)で表される繰り返し単位)
高分子化合物は、下記式(5)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
高分子化合物は、下記式(5)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
前記式(5)中、R12、R13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
R15は、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Rbは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又はNHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(5)中の前記R12が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(5)中のベンゼン環を構成する炭素原子側に位置していてもよい。前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
n1は、0~5の整数を表す。
n2は、0~6の整数を表す。
Rbが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。R15が複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。
R15は、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Rbは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又はNHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(5)中の前記R12が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(5)中のベンゼン環を構成する炭素原子側に位置していてもよい。前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
n1は、0~5の整数を表す。
n2は、0~6の整数を表す。
Rbが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。R15が複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。
前記式(5)中、R12、R13、R14は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
前記式(5)中、Rbは、炭素原子数1~20の2価の有機基又は-COO-で表される基であることが好ましい。炭素原子数1~20の2価の有機基はメチレン基又はエチレン基であることが好ましい。
前記式(5)中、n2は、0~2の整数であることが好ましい。
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
高分子化合物中の前記式(5)で表される繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜の絶縁破壊強度を高めることができるという観点から、1モル%以上70モル%以下であることが好ましく、10モル%以上60モル%以下であることがより好ましく、30モル%以上50モル%以下であることがさらに好ましい。
高分子化合物中の前記式(5)で表される繰り返し単位の含有量は、該高分子化合物を硬化した膜の絶縁破壊強度を高めることができるという観点から、1モル%以上70モル%以下であることが好ましく、10モル%以上60モル%以下であることがより好ましく、30モル%以上50モル%以下であることがさらに好ましい。
前記式(5)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーの例としては、スチレン、2,4-ジメチル-α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、2,5-ジメチルスチレン、2,6-ジメチルスチレン、3,4-ジメチルスチレン、3,5-ジメチルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン、2,4,5-トリメチルスチレン、ペンタメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、o-ブロモスチレン、m-ブロモスチレン、p-ブロモスチレン、o-メトキシスチレン、m-メトキシスチレン、p-メトキシスチレン、2-ビニルビフェニル、3-ビニルビフェニル、4-ビニルビフェニル、4-ビニル-p-ターフェニル、α-メチルスチレン、o-イソプロペニルトルエン、m-イソプロペニルトルエン、p-イソプロペニルトルエン、2,4-ジメチル-α-メチルスチレン、2,3-ジメチル-α-メチルスチレン、3,5-ジメチル-α-メチルスチレン、p-イソプロピル-α-メチルスチレン、α-エチルスチレン、α-クロロスチレン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジイソプロピルベンゼン、4-(メトキシメトキシ)スチレン、4-(メトキシエトキシメチルオキシ)スチレン、4-(1-エトキシエチルオキシ)スチレン、2-(メトキシメトキシカルボニル)スチレン、2-(メトキシエトキシメチルオキシカルボニル)スチレン、2-(1-エトキシエチルオキシカルボニル)スチレン、2-(テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)スチレン、3-(メトキシメトキシカルボニル)スチレン、3-(メトキシエトキシメチルオキシカルボニル)スチレン、3-(1-エトキシエチルオキシカルボニル)スチレン、3-(テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)スチレン、4-(メトキシメトキシカルボニル)スチレン、4-(メトキシエトキシメチルオキシカルボニル)スチレン、4-(1-エトキシエチルオキシカルボニル)スチレン、4-(テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)スチレン、ベンジルメタクリレート、2-トリフルオロメチルスチレン、3-トリフルオロメチルスチレン、4-トリフルオロメチルスチレン、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン、2-フルオロスチレン、3-フルオロスチレン、4-フルオロスチレン、2-フルオロ-α―メチルスチレン、3-フルオロ-α―メチルスチレン、4-フルオロ-α―メチルスチレン、4-フルオロ-β―メチルスチレン、4-トリフルオロメチル-α―メチルスチレン、4-フルオロ-2,6-ジメチルスチレン、2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンジルアクリレート、2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンジルメタクリレート、2-フルオロベンジルアクリレート、2-フルオロベンジルメタクリレート、3-フルオロベンジルアクリレート、3-フルオロベンジルメタクリレート、4-フルオロベンジルアクリレート、4-フルオロベンジルメタクリレート、4-トリフルオロメチルベンジルアクリレート、4-トリフルオロメチルベンジルメタクリレート、3-(4-フルオロフェニル)-1-プロペン、3-ペンタフルオロフェニル-1-プロペン、3-(4―トリフルオロメチルフェニル)-1-プロペン、(4-フルオロフェニル)アクリレート、(4-フルオロフェニル)メタクリレート、ペンタフルオロフェニルアクリレート、ペンタフルオロフェニルメタクリレート、2-(ペンタフルオロフェニル)エチルアクリレート、2-(ペンタフルオロフェニル)エチルメタクリレート、2-(4-フルオロフェニル)エチルアクリレート、2-(4-フルオロフェニル)エチルメタクリレート、N-(4-フルオロフェニル)アクリルアミド、N-(4-フルオロフェニル)メタクリルアミド、N-(ペンタフルオロフェニル)アクリルアミド、N-(ペンタフルオロフェニル)メタクリルアミド等が挙げられる。
(その他の繰り返し単位)
本発明の高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(5)で表される繰り返し単位以外の「その他の繰り返し単位」を含んでもよい。
本発明の高分子化合物は、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(5)で表される繰り返し単位以外の「その他の繰り返し単位」を含んでもよい。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル及びその誘導体、メタクリル酸エステル及びその誘導体、アクリルアミド及びその誘導体、メクリルアミド及びその誘導体、酢酸ビニル及びその誘導体、メタクリロニトリル及びその誘導体、アクリロニトリル及びその誘導体、有機カルボン酸のビニルエステル及びその誘導体、有機カルボン酸のアリルエステル及びその誘導体、フマル酸のジアルキルエステル及びその誘導体、マレイン酸のジアルキルエステル及びその誘導体、イタコン酸のジアルキルエステル及びその誘導体、有機カルボン酸のN-ビニルアミド誘導体、マレイミド及びその誘導体、末端不飽和炭化水素及びその誘導体等、有機ゲルマニウム誘導体等が挙げられる。「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーとして記載する各誘導体は、ヒドロキシ基及びカルボキシ基を含まない。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるアクリル酸エステル類及びその誘導体としては、単官能のアクリレートや、多官能のアクリレートを使用することができる。アクリル酸エステル類及びその誘導体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸-n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-sec-ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、2-シアノエチルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート等を挙げることができる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるメタクリル酸エステル類及びその誘導体としては、単官能のメタクリレート、多官能のメタクリレートを使用することができる。メタクリル酸エステル類及びその誘導体としては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸-n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-sec-ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールペンタメタクリレート等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるアクリルアミド及びその誘導体の例としては、アクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N-tert-ブチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-(ブトキシメチル)アクリルアミド、N-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド、N-フェニルアクリルアミド、N-アクリロイルモルフォリンが挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるメタクリルアミド及びその誘導体の例としては、メタクリルアミド、N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、N-tert-ブチルメタクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、N,N-ジエチルメタアクリルアミド、N-(ブトキシメチル)メタクリルアミド、N-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、N-フェニルメタクリルアミド、N-アクリロイルモルフォリン、
が挙げられる。
が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるアクリロニトリル及びその誘導体の例としては、アクリロニトリル等が挙げられる。メタアクリロニトリル及びその誘導体の例としては、メタクリロニトリル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機カルボン酸のビニルエステル及びその誘導体の例としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、アジピン酸ジビニル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機カルボン酸のアリルエステル及びその誘導体の例としては、酢酸アリル、安息香酸アリル、アジピン酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるフマル酸のジアルキルエステル及びその誘導体の例としては、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジ-sec-ブチル、フマル酸ジイソブチル、フマル酸ジ-n-ブチル、フマル酸ジ-2-エチルヘキシル、フマル酸ジベンジル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるマレイン酸のジアルキルエステル及びその誘導体の例としては、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジイソプロピル、マレイン酸ジ-sec-ブチル、マレイン酸ジイソブチル、マレイン酸ジ-n-ブチル、マレイン酸ジ-2-エチルヘキシル、マレイン酸ジベンジル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるイタコン酸のジアルキルエステル及びその誘導体の例としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジイソプロピル、イタコン酸ジ-sec-ブチル、イタコン酸ジイソブチル、イタコン酸ジ-n-ブチル、イタコン酸ジ-2-エチルヘキシル、イタコン酸ジベンジル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機カルボン酸のN-ビニルアミド誘導体の例としては、N-メチル-N-ビニルアセトアミド等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーであるマレイミド及びその誘導体の例としては、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである末端不飽和炭化水素及びその誘導体の例としては、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、ビニルシクロヘキサン、塩化ビニル等が挙げられる。
「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーである有機ゲルマニウム誘導体の例としては、アリルトリメチルゲルマニウム、アリルトリエチルゲルマニウム、アリルトリブチルゲルマニウム、トリメチルビニルゲルマニウム、トリエチルビニルゲルマニウム等が挙げられる。
これらの「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーは、絶縁層に要求される特性に応じて適宜選択される。「その他の繰り返し単位」の原料となるモノマーとしては、メタクリル酸エステル及びその誘導体、アクリル酸エステル及びその誘導体、アクリロニトリル及びその誘導体、メタアクリロニトリル及びその誘導体、有機ゲルマニウム誘導体が好ましく、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アリルトリメチルゲルマニウムがより好ましい。
本発明の高分子化合物の具体例を下記に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記具体例において、x、y、z、w、vはそれぞれの構成単位のモル%を表す。zは1~30であり、x+y+z+w+v=100である。
R1、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、又はメチル基を表す。R4、R5、R6、R16、R17、R18は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
R1、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、又はメチル基を表す。R4、R5、R6、R16、R17、R18は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
(高分子化合物の製造方法)
本発明の高分子化合物は、例えば、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となる重合性モノマーと、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となる重合性モノマーと、前記式(1)で表される繰り返し単位の原料となる重合性モノマーとを光重合開始剤もしくは熱重合開始剤を用いて共重合させる方法により製造することができる。
本発明の高分子化合物は、例えば、ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となる重合性モノマーと、ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の原料となる重合性モノマーと、前記式(1)で表される繰り返し単位の原料となる重合性モノマーとを光重合開始剤もしくは熱重合開始剤を用いて共重合させる方法により製造することができる。
高分子化合物の製造に用いられる光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、4-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾフェノン、メチル(o-ベンゾイル)ベンゾエート、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-ベンゾイル)オキシム、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインオクチルエーテル、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、ジアセチル等のカルボニル化合物、メチルアントラキノン、クロロアントラキノン、クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン等のアントラキノンまたはチオキサントン誘導体、ジフェニルジスルフィド、ジチオカーバメート等の硫黄化合物が挙げられる。
高分子化合物の製造に用いられる熱重合開始剤としては、ラジカル重合の開始剤となるものであればよく、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビスイソバレロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリックアシッド)、1、1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)2塩酸塩等のアゾ化合物、メチルエチルケトンパーオキシド、メチルイソブチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、アセチルアセトンパーオキシド等のケトンパーオキシド、イソブチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキシド、o-メチルベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、p-クロロベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド、2,4,4-トリメチルペンチル-2-ヒドロパーオキシド、ジイソプロピルベンゼンパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、tert-ブチルパーオキシド等のヒドロパーオキシド、ジクミルパーオキシド、tert-ブチルクミルパーオキシド、ジ-tert-ブチルパーオキシド、トリス(tert-ブチルパーオキシ)トリアジン等のジアルキルパーオキシド、1,1-ジ-tert-ブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール、tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシイソブチレート、ジ-tert-ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ-tert-ブチルパーオキシアゼレート、tert-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシアセテート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、ジ-tert-ブチルパーオキシトリメチルアジペート等のアルキルパーエステル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、tert-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーカーボネートが挙げられる。
<高分子化合物及び有機溶媒を含む組成物>
本発明の組成物は、前記高分子化合物及び有機溶媒を含む組成物である。
本発明の組成物は、前記高分子化合物及び有機溶媒を含む組成物である。
本発明の組成物は、高分子化合物を架橋させる際に通常用いられる添加剤などを含んでいてもよい。
本発明の組成物は、前記高分子化合物を2種以上含んでもよい。本発明の組成物は、本発明の高分子化合物とは異なる高分子化合物を含んでもよい。
有機溶媒としては、テトラヒドロフランやジエチルエーテルなどのエーテル溶媒、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素溶媒、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素溶媒、ペンテン等の不飽和炭化水素溶媒、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、アセトンなどのケトン溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートブチルアセテートなどのアセテート溶媒、クロロホルムなどのハロゲン化物溶媒およびこれらの混合溶媒が挙げられる。常圧での沸点が100℃~200℃である有機溶媒が好ましく、具体的には2-ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロペンタノン等が挙げられる。添加剤としては、架橋反応を促進するための触媒、レべリング剤、粘度調節剤、界面活性剤などが挙げられる。
本発明の組成物を後述の硬化した膜の作製に用いる場合、該組成物の全重量を100重量%として、該組成物に含まれる有機溶媒の含有量は、30重量%~95重量%であることが好ましい。
<高分子化合物を硬化した膜>
本発明の高分子化合物を硬化して膜とすることができる。本発明の膜は、既に説明した本発明の組成物を、例えば形成対象である基材の表面に塗布して塗布層を形成する工程と、塗布層を硬化する工程とを含む製造方法により形成することができる。
本発明の高分子化合物を硬化して膜とすることができる。本発明の膜は、既に説明した本発明の組成物を、例えば形成対象である基材の表面に塗布して塗布層を形成する工程と、塗布層を硬化する工程とを含む製造方法により形成することができる。
前記組成物を基材の表面に塗布する方法としては、従来公知のスピンコート法、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法等が挙げられる。
本発明の膜は、前記組成物を、基材の表面に塗布して塗布層を形成する工程と、塗布層を硬化する工程との間に、塗布層を乾燥する工程を設けてもよい。
前記乾燥工程は、基材上に形成された塗布層中の溶媒を除去することを目的としている。硬化する工程は塗布層中の高分子化合物が有する反応性の官能基による架橋反応を進行させて、該高分子化合物が硬化した硬化物である膜を形成することを目的として行われる。塗布層の硬化は、塗布層への電磁波の照射または塗布層の加熱により行うことができる。
前記乾燥工程は、基材上に形成された塗布層中の溶媒を除去することを目的としている。硬化する工程は塗布層中の高分子化合物が有する反応性の官能基による架橋反応を進行させて、該高分子化合物が硬化した硬化物である膜を形成することを目的として行われる。塗布層の硬化は、塗布層への電磁波の照射または塗布層の加熱により行うことができる。
電子デバイス
前記高分子化合物を硬化した膜を含む電子デバイスについて説明する。既に説明した本発明の膜は、有機薄膜トランジスタ、有機LED、センサーなどの種々の電子デバイスに用いることができる。
電子デバイスとしては、有機薄膜トランジスタが好適である。本発明の膜を、有機薄膜トランジスタのゲート絶縁層として含むことが好適である。
前記高分子化合物を硬化した膜を含む電子デバイスについて説明する。既に説明した本発明の膜は、有機薄膜トランジスタ、有機LED、センサーなどの種々の電子デバイスに用いることができる。
電子デバイスとしては、有機薄膜トランジスタが好適である。本発明の膜を、有機薄膜トランジスタのゲート絶縁層として含むことが好適である。
本発明の膜は、有機薄膜トランジスタのオーバーコート層、アンダーコート層などの保護層として用いることもできる。
有機薄膜トランジスタは、例えば、本発明の高分子化合物を硬化した膜であるゲート絶縁層に加え、さらに本発明の高分子化合物を硬化した膜をオーバーコート層として備えていてもよい。
以下、本発明の高分子化合物を硬化した膜を好適に適用できる有機薄膜トランジスタについて説明する。
有機薄膜トランジスタは、例えば、本発明の高分子化合物を硬化した膜であるゲート絶縁層に加え、さらに本発明の高分子化合物を硬化した膜をオーバーコート層として備えていてもよい。
以下、本発明の高分子化合物を硬化した膜を好適に適用できる有機薄膜トランジスタについて説明する。
<有機薄膜トランジスタ>
本発明の有機薄膜トランジスタは、既に説明した本発明の高分子化合物を硬化したゲート絶縁層を含む。
以下、図面を参照して、本発明の高分子化合物の好適な適用先である有機薄膜トランジスタの実施形態について説明する。
本発明の有機薄膜トランジスタは、既に説明した本発明の高分子化合物を硬化したゲート絶縁層を含む。
以下、図面を参照して、本発明の高分子化合物の好適な適用先である有機薄膜トランジスタの実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態にかかるボトムゲートトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタの構造を模式的に示す概略的な図である。
図1に示されるように、第1実施形態の有機薄膜トランジスタ10は、基板1と、基板1の主表面に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように基板1に設けられたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に接合しており、ゲート電極2の直上を覆うように設けられた有機半導体層4と、有機半導体層4に接合するように設けられ、チャネル領域を挟み、かつ基板1の厚さ方向にみたときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5及びドレイン電極6と、基板1に設けられたゲート電極2、ゲート絶縁層3、有機半導体層4、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うように設けられたオーバーコート層7とを備えている。
図1に示されるように、第1実施形態の有機薄膜トランジスタ10は、基板1と、基板1の主表面に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように基板1に設けられたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に接合しており、ゲート電極2の直上を覆うように設けられた有機半導体層4と、有機半導体層4に接合するように設けられ、チャネル領域を挟み、かつ基板1の厚さ方向にみたときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5及びドレイン電極6と、基板1に設けられたゲート電極2、ゲート絶縁層3、有機半導体層4、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うように設けられたオーバーコート層7とを備えている。
図2は、本発明の第2実施形態にかかるボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ10の構造を模式的に示す概略的な図である。
図2に示されるように、第2実施形態の有機薄膜トランジスタ10は、基板1と、基板1の主表面に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように基板1に設けられたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に接合しており、チャネル領域を挟み、かつ基板1の厚さ方向にみたときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6にまたがるように、かつソース電極5及びドレイン電極6の一部分及びチャネル領域を含むゲート絶縁層3の一部分を覆うように設けられた有機半導体層4と、基板1に設けられたゲート電極2、ゲート絶縁層3、有機半導体層4、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うように設けられたオーバーコート層7とを備えている。
図2に示されるように、第2実施形態の有機薄膜トランジスタ10は、基板1と、基板1の主表面に接合するように設けられたゲート電極2と、ゲート電極2を覆うように基板1に設けられたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3に接合しており、チャネル領域を挟み、かつ基板1の厚さ方向にみたときに(平面視で)チャネル領域がゲート電極2と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6にまたがるように、かつソース電極5及びドレイン電極6の一部分及びチャネル領域を含むゲート絶縁層3の一部分を覆うように設けられた有機半導体層4と、基板1に設けられたゲート電極2、ゲート絶縁層3、有機半導体層4、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うように設けられたオーバーコート層7とを備えている。
<有機薄膜トランジスタの製造方法>
前記第1実施形態のボトムゲートトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタ10は、例えば、基板1の主表面にゲート電極2を形成し、ゲート電極2を覆うようにゲート電極2が設けられた基板1(基材)の表面にゲート絶縁層3を形成し、ゲート絶縁層3上に有機半導体層4を形成し、有機半導体層4に接合するようにソース電極5及びドレイン電極6を形成し、さらに要すれば、基板1に設けられたゲート電極2、ゲート絶縁層3、有機半導体層4、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うようにオーバーコート層7を形成することで製造することができる。
前記第1実施形態のボトムゲートトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタ10は、例えば、基板1の主表面にゲート電極2を形成し、ゲート電極2を覆うようにゲート電極2が設けられた基板1(基材)の表面にゲート絶縁層3を形成し、ゲート絶縁層3上に有機半導体層4を形成し、有機半導体層4に接合するようにソース電極5及びドレイン電極6を形成し、さらに要すれば、基板1に設けられたゲート電極2、ゲート絶縁層3、有機半導体層4、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うようにオーバーコート層7を形成することで製造することができる。
前記第2実施形態のボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタは、例えば、基板1の主表面にゲート電極2を形成し、ゲート電極2を覆うようにゲート電極2が設けられた基板1(基材)の表面にゲート絶縁層3を形成し、ゲート絶縁層3上にソース電極5及びドレイン電極6を形成し、ソース電極5及びドレイン電極6にまたがるように、かつソース電極5及びドレイン電極6の一部分及びチャネル領域を含むゲート絶縁層3の一部分を覆うように有機半導体層4を形成し、さらに要すれば、基板1に設けられたゲート電極2、ゲート絶縁層3、有機半導体層4、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うようにオーバーコート層7を形成することで製造することができる。
有機薄膜トランジスタ10のゲート絶縁層3の製造方法は、本発明の高分子化合物及び有機溶媒を含む組成物を基材の表面に塗布して塗布層を形成する工程と、塗布層を硬化する工程とを含む。
前記ゲート絶縁層3の製造方法において、前記組成物を基材の表面に塗布して塗布層を形成する工程と、塗布層を硬化する工程との間に、塗布層を乾燥する工程を設けてもよい。ゲート絶縁層3の形成工程における塗布層の乾燥工程は、基材上に形成された塗布層中の溶媒を除去することを目的としている。硬化する工程は塗布層中の高分子化合物が有する反応性の官能基による架橋反応を進行させて前記高分子化合物が硬化したゲート絶縁層3を形成することを目的としている。
ゲート絶縁層3の純水に対する接触角は、前記高分子化合物が有するフッ素原子、疎水性官能基及び親水性官能基の量を考慮して、ゲート絶縁層3の表面の親水性を増減させることにより、適宜調節することができる。
ゲート絶縁層3の表面の親水性の増減は、加熱処理が行われる雰囲気の成分を調節することにより行うことができる。例えば、ゲート絶縁層3を形成する際に行われる乾燥ステップ及び硬化ステップ(加熱又は焼成)等を、酸素を含む雰囲気中で行うとゲート絶縁層3の表面の親水性は増大し、不活性ガス雰囲気中で行うとゲート絶縁層3の表面の親水性は低下する。酸素を含む雰囲気中で加熱を行う場合は、温度を高くするとゲート絶縁層3の表面の親水性はより増大する。
特にフッ素原子の量を調節することにより、ゲート絶縁層3の表面エネルギーを適切な範囲に調節することができ、結果として、有機半導体層4との界面を良好な界面とすることができる。これにより有機薄膜トランジスタのキャリア移動度をより向上させることができる。
ゲート絶縁層3の有機半導体層4側の表面には、自己組織化単分子層を形成してもよい。この自己組織化単分子層は、例えば、有機溶媒にアルキルクロロシラン化合物もしくはアルキルアルコキシシラン化合物を1~10重量%溶解した溶液でゲート絶縁層3を処理することにより形成することができる。
自己組織化単分子層を形成するためのアルキルクロロシラン化合物としては、例えば、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン等が挙げられる。
自己組織化単分子層を形成するためのアルキルアルコキシシラン化合物としては、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
自己組織化単分子層を形成するためのアルキルアルコキシシラン化合物としては、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
基板1、ゲート電極2、ソース電極5、ドレイン電極6及び有機半導体層4は、従来公知の有機薄膜トランジスタの製造方法に通常使用される材料及び方法で構成すればよい。例えば、基板1としては樹脂基板又は樹脂フィルム、プラスチック基板又はプラスチックフィルム、ガラス基板、シリコン基板などが用いられる。ゲート電極2、ソース電極5及びドレイン電極6の材料の例としては、クロム、金、銀、アルミニウム等が挙げられる。ゲート電極2、ソース電極5及びドレイン電極6は、蒸着法、スパッタ法、インクジェット印刷法などの塗布法等の公知の方法で形成することができる。
有機半導体層4の材料である有機半導体化合物としては、π共役ポリマーが広く用いられ、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリアリルアミン類、フルオレン類、ポリカルバゾール類、ポリインドール類、ポリ(p-フェニレンビニレン)類などを用いることができる。
有機半導体層4の材料である有機半導体化合物としては、有機溶媒への溶解性を有する低分子化合物を用いることもできる。このような低分子化合物としては、例えば、ペンタセンなどの多環芳香族の誘導体、フタロシアニン誘導体、ペリレン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、フラーレン類、カーボンナノチューブ類などが挙げられる。このような低分子化合物の例としては、具体的には、9,9-ジ-n-オクチルフルオレン-2,7-ジ(エチレンボロネート)と5,5’-ジブロモ-2,2’-バイチオフェンとの縮合物等が挙げられる。
有機半導体層4の形成工程は、例えば、有機半導体化合物に要すれば溶媒などを添加して有機半導体層4の形成用の塗布液を調製し、これをゲート絶縁層3、ソース電極5及びドレイン電極6に塗布し、塗布層を乾燥させることにより行う。
有機半導体層4の形成工程に使用することができる溶媒としては有機半導体化合物を溶解又は分散させることができる溶媒であれば特に制限はない。このような溶媒としては、常圧での沸点が50℃~200℃の溶媒が好ましい。このような溶媒の例としては、クロロホルム、トルエン、アニソール、2-ヘプタノン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。有機半導体層4の形成用の塗布液は、既に説明した絶縁層3の形成用の塗布液と同様に、公知のスピンコート法、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等の塗布法によりゲート絶縁層3上に塗布することができる。
オーバーコート層7(保護層)は、既に説明したゲート絶縁層3の製造方法と同様にして、例えば、既に説明した本発明の高分子化合物を用いて形成することができる。
図示されていないアンダーコート層についてもオーバーコート層7と同様にして形成することができる。
図示されていないアンダーコート層についてもオーバーコート層7と同様にして形成することができる。
本発明の高分子化合物は、保存安定性がよく、低温にて硬化させることができ、結果としてゲート絶縁層の形成工程、ひいては有機薄膜トランジスタの製造方法をより簡便に実施することができる。
<有機薄膜トランジスタの用途>
本発明の高分子化合物を用いて製造した有機薄膜トランジスタを用いて、有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材を製造することができる。また該有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材を用いて、ディスプレイ用部材を備えるディスプレイを製造することができる。
本発明の高分子化合物を用いて製造した有機薄膜トランジスタを用いて、有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材を製造することができる。また該有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材を用いて、ディスプレイ用部材を備えるディスプレイを製造することができる。
本発明の高分子化合物を用いて形成された有機薄膜トランジスタは、OFETセンサに用いることもできる。OFETセンサは、入力信号を電気信号に変換して出力する信号変換素子として有機薄膜トランジスタ(有機電界効果トランジスタ:OFET)を用いたセンサであり、電極、絶縁層及び有機半導体層のいずれかの構造中に、感応性機能又は選択性機能を付与したものである。OFETセンサとしては、例えば、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサが挙げられる。
例えばバイオセンサは、上記のとおりの構成を有する有機薄膜トランジスタを備える。有機薄膜トランジスタは、チャネル領域及び/又はゲート絶縁層に、標的物質と特異的に相互作用するプローブ(感応性領域)を有している。標的物質の濃度が変化すると、プローブの電気的特性が変化することにより、バイオセンサとして機能させることができる。
被検試料中の標的物質を検出する方法としては、例えば、核酸、タンパク質等の生体分子、又は、人工的に合成した官能基を固相担体の表面に固定して、これらをプローブとして用いる方法が挙げられる。
この方法では、相補的な配列を有する核酸鎖の相互作用、抗原-抗体反応、酵素-基質反応、受容体-リガンドの相互作用等の物質同士又は官能基同士の特異的な親和性を利用して、標的物質を固相担体のプローブで捕捉する。そのため、標的物質に対して特異的な親和性を有する物質又は官能基が、プローブとして選択される。
プローブは、選択されたプローブの種類や固相担体の種類に応じた方法により、固相担体の表面に固定される。固相担体の表面でプローブを合成する(例えば、核酸伸長反応によりプローブを合成する。)こともできる。いずれの場合も、固相担体の表面に固定されたプローブと被検試料とを接触させ、適当な条件下で処理することにより、固相担体の表面でプローブ-標的物質複合体が形成される。有機薄膜トランジスタのチャネル領域及び/又はゲート絶縁層自体が、プローブとして機能してもよい。
ガスセンサは、上記のとおりの構成を備える有機薄膜トランジスタを備える。この場合の有機薄膜トランジスタにおいては、チャネル領域及び/又はゲート絶縁層が、ガス感応部として機能する。ガス感応部に被検知ガスが接触した際に、ガス感応部の電気的な特性(導電率、誘電率等)に変化が生じることにより、ガスセンサとして機能させることができる。
被検知ガスとしては、例えば、電子受容性ガス、電子供与性ガスが挙げられる。電子受容性ガスとしては、例えば、F2、Cl2等のハロゲンガス、窒素酸化物ガス、硫黄酸化物ガス、酢酸等の有機酸ガスが挙げられる。電子供与性ガスとしては、例えば、アンモニアガス、アニリン等のアミン類ガス、一酸化炭素ガス、水素ガスが挙げられる。
本発明の高分子化合物を用いて形成された有機薄膜トランジスタは、圧力センサの製造に用いることもできる。圧力センサは、上記のとおりの構成を備える有機薄膜トランジスタを備える。この場合、有機薄膜トランジスタにおいては、チャネル領域及び/又はゲート絶縁層が、感圧部として機能する。感圧部に応力が加わった場合に、感圧部の電気的な特性に変化が生じることにより、感圧センサとして機能させることができる。
チャネル領域が感圧部として機能する場合、チャネル領域に含有される有機半導体の結晶性をより高めるため、有機薄膜トランジスタはさらに配向層を有していてもよい。配向層としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤を用いてゲート絶縁層に接合するように設けられた単分子層が挙げられる。
本発明の高分子化合物を用いて形成された有機薄膜トランジスタは、電導度変調型センサの製造に用いることもできる。本発明の電導度変調型センサは、入力信号を電気信号に変換して出力する信号変換素子として電導度計測素子を用いたものであり、本発明の高分子化合物を硬化した膜、又は、本発明の高分子化合物を硬化した膜に、検出対象の入力に対する感応性機能又は選択性機能を付与したものである。電導度変調型センサは、検出対象の入力を、本発明の高分子化合物を硬化した膜の電導度の変化として検出する。電導度変調型センサとしては、例えば、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサが挙げられる。
本発明の高分子化合物を用いて形成された有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサからの出力信号を増幅するための、有機薄膜トランジスタを含む増幅回路の製造に用いることもできる。
本発明の高分子化合物を用いて形成された有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサが複数個集積されたセンサアレイの製造に用いることもできる。
本発明の高分子化合物を用いて形成された有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサが複数個集積され、各センサからの出力信号を個別に増幅するための、有機薄膜トランジスタを含む増幅回路付きセンサアレイの製造に用いることもできる。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。本発明は以下に説明する実施例に限定されない。
(分子量分析)
後述する高分子化合物Cの数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィ(GPC、Waters社製、商品名:Alliance GPC 2000)を用いて求めた。測定される高分子化合物Cは、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、GPCに注入した。GPCの移動相にはオルトジクロロベンゼンを用いた。カラムは、「TSKgel GMHHR-H(S)HT(2本連結、東ソー社製)」を用いた。検出器にはUV検出器を用いた。
後述する高分子化合物Cの数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィ(GPC、Waters社製、商品名:Alliance GPC 2000)を用いて求めた。測定される高分子化合物Cは、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、GPCに注入した。GPCの移動相にはオルトジクロロベンゼンを用いた。カラムは、「TSKgel GMHHR-H(S)HT(2本連結、東ソー社製)」を用いた。検出器にはUV検出器を用いた。
高分子化合物1~13の数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィ(GPC、東ソー社製)を用いて求めた。GPCの移動相にはTHFを用いた。カラムは、「PLgel 10μm MIXED-B(1本、アジレント・テクノロジー社製)」を用いた。検出器にはUV検出器を用いた。
合成例1(高分子化合物Cの合成)
下記のスキームに沿って、高分子化合物Cを合成した。
反応容器内の気体を窒素ガスで置換した後に、下記式B-1で表される化合物B-1(286.8mg、0.200ミリモル)、下記式B-2で表される化合物B-2(77.6mg、0.200ミリモル)、テトラヒドロフランを19mL、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを7.3mg、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボレートを9.3mg加えて、撹拌した。得られた反応溶液に、3モル/Lのリン酸カリウム水溶液を1.0mL滴下し、3時間還流させた。得られた反応溶液に、フェニルボロン酸を24.4mg加えて、1時間還流させた。得られた反応溶液に、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物を0.1g加えて、3時間還流させた。得られた反応溶液を水に注ぎ、トルエンを加え、トルエン層を抽出した。得られたトルエン溶液を、酢酸水溶液及び水で洗浄した後、シリカゲルカラムを用いて精製した。得られたトルエン溶液をアセトンに滴下したところ、析出物が得られた。得られた析出物を、アセトンを溶媒として用いてソックスレー洗浄し、下記式で表される繰り返し単位を含む高分子化合物Cを得た。高分子化合物Cの得量は244mgであり、ポリスチレン換算の数平均分子量は3.1×104であり、重量平均分子量は6.5×104であった。
下記のスキームに沿って、高分子化合物Cを合成した。
反応容器内の気体を窒素ガスで置換した後に、下記式B-1で表される化合物B-1(286.8mg、0.200ミリモル)、下記式B-2で表される化合物B-2(77.6mg、0.200ミリモル)、テトラヒドロフランを19mL、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを7.3mg、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボレートを9.3mg加えて、撹拌した。得られた反応溶液に、3モル/Lのリン酸カリウム水溶液を1.0mL滴下し、3時間還流させた。得られた反応溶液に、フェニルボロン酸を24.4mg加えて、1時間還流させた。得られた反応溶液に、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物を0.1g加えて、3時間還流させた。得られた反応溶液を水に注ぎ、トルエンを加え、トルエン層を抽出した。得られたトルエン溶液を、酢酸水溶液及び水で洗浄した後、シリカゲルカラムを用いて精製した。得られたトルエン溶液をアセトンに滴下したところ、析出物が得られた。得られた析出物を、アセトンを溶媒として用いてソックスレー洗浄し、下記式で表される繰り返し単位を含む高分子化合物Cを得た。高分子化合物Cの得量は244mgであり、ポリスチレン換算の数平均分子量は3.1×104であり、重量平均分子量は6.5×104であった。
実施例1(高分子化合物(1)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)5.65g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.74g、4-ビニル安息香酸(東京化成工業株式会社製)1.07g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.063g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)19.89gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(1)が溶解している粘稠なPGMEA溶液(組成物(1))を得た。得られた高分子化合物(1)のポリスチレン換算の数平均分子量は4.0×104であり、重量平均分子量は9.7×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:4-ビニル安息香酸単位は仕込み比率で70モル%:15モル%:15モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)5.65g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.74g、4-ビニル安息香酸(東京化成工業株式会社製)1.07g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.063g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)19.89gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(1)が溶解している粘稠なPGMEA溶液(組成物(1))を得た。得られた高分子化合物(1)のポリスチレン換算の数平均分子量は4.0×104であり、重量平均分子量は9.7×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:4-ビニル安息香酸単位は仕込み比率で70モル%:15モル%:15モル%であった。
実施例2(高分子化合物(2)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)6.73g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.21g、4-ビニル安息香酸(東京化成工業株式会社製)6.73g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.066g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)20.40gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で16時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.9×104であり、重量平均分子量は9.1×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:4-ビニル安息香酸単位は仕込み比率で80モル%:10モル%:10モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)6.73g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.21g、4-ビニル安息香酸(東京化成工業株式会社製)6.73g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.066g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)20.40gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で16時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(2)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(2)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.9×104であり、重量平均分子量は9.1×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:4-ビニル安息香酸単位は仕込み比率で80モル%:10モル%:10モル%であった。
実施例3(高分子化合物(3)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)3.43g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.65g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.89g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.045g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.02gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(3)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(3)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.2×104であり、重量平均分子量は1.2×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で60モル%:20モル%:20モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)3.43g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.65g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.89g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.045g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.02gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(3)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(3)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.2×104であり、重量平均分子量は1.2×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で60モル%:20モル%:20モル%であった。
実施例4(高分子化合物(4)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)5.77g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.78g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.96g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.064g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)19.99gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(4)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(4)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.3×104であり、重量平均分子量は1.1×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で70モル%:15モル%:15モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)5.77g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.78g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.96g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.064g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)19.99gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(4)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(4)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.3×104であり、重量平均分子量は1.1×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で70モル%:15モル%:15モル%であった。
実施例5(高分子化合物(5)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)2.86g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.06g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.11g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.045g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.16gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(5)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(5)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.2×104であり、重量平均分子量は1.1×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で50モル%:25モル%:25モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)2.86g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.06g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.11g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.045g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.16gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(5)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(5)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.2×104であり、重量平均分子量は1.1×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で50モル%:25モル%:25モル%であった。
実施例6(高分子化合物(6)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)2.29g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.47g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.33g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.045g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.30gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(1)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(1)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.2×104であり、重量平均分子量は9.8×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で40モル%:30モル%:30モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)2.29g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.47g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.33g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.045g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.30gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(1)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(1)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.2×104であり、重量平均分子量は9.8×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で40モル%:30モル%:30モル%であった。
比較例1(高分子化合物(7)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.66g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.80g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.50g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.043g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.02gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(7)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(7)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.8×104であり、重量平均分子量は6.7×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で30モル%:35モル%:35モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.66g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.80g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.50g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.043g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.02gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(7)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(7)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.8×104であり、重量平均分子量は6.7×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で30モル%:35モル%:35モル%であった。
実施例7(高分子化合物(8)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)3.95g、スチレン(純正化学社製)0.98g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.71g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.92g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.062g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)17.77gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(8)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(8)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.5×104であり、重量平均分子量は8.3×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で50モル%: 20モル%:15モル%:15モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)3.95g、スチレン(純正化学社製)0.98g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.71g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.92g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.062g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)17.77gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(8)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(8)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.5×104であり、重量平均分子量は8.3×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で50モル%: 20モル%:15モル%:15モル%であった。
実施例8(高分子化合物(9)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)3.36g、スチレン(純正化学社製)1.56g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.82g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.98g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.066g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)18.16gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(9)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(9)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.6×104であり、重量平均分子量は8.0×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で40モル%: 30モル%:15モル%:15モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)3.36g、スチレン(純正化学社製)1.56g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.82g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)0.98g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.066g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)18.16gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(9)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(9)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.6×104であり、重量平均分子量は8.0×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で40モル%: 30モル%:15モル%:15モル%であった。
実施例9(高分子化合物(10)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)4.71g、メタクリル酸メチル(和光純薬社製)1.17g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.04g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.09g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.074g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)21.18gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(10)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(10)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.5×104であり、重量平均分子量は1.0×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:メタクリル酸メチル単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で50モル%: 20モル%:15モル%:15モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)4.71g、メタクリル酸メチル(和光純薬社製)1.17g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.04g、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.09g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.074g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)21.18gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(10)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(10)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.5×104であり、重量平均分子量は1.0×105であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:メタクリル酸メチル単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:2-ヒドロキシエチルメタクリレート単位は仕込み比率で50モル%: 20モル%:15モル%:15モル%であった。
実施例10(高分子化合物(11)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)4.04g、スチレン(純正化学社製)5.00g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)0.97g、4-ヒドロキシブチルアクリレート(日本化成社製)0.58g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.053g、2-ヘプタノン(MAKN)(東京化成工業株式会社製)15.95gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(11)が溶解している粘稠なMAKN溶液を得た。得られた高分子化合物(11)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.4×104であり、重量平均分子量は6.5×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:4-ヒドロキシブチルアクリレート単位は仕込み比率で30モル%: 60モル%:5モル%:5モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)4.04g、スチレン(純正化学社製)5.00g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)0.97g、4-ヒドロキシブチルアクリレート(日本化成社製)0.58g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.053g、2-ヘプタノン(MAKN)(東京化成工業株式会社製)15.95gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で18時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(11)が溶解している粘稠なMAKN溶液を得た。得られた高分子化合物(11)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.4×104であり、重量平均分子量は6.5×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:4-ヒドロキシブチルアクリレート単位は仕込み比率で30モル%: 60モル%:5モル%:5モル%であった。
実施例11(高分子化合物(12)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.56g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)3.76g、ヒドロキシプロピルアクリレート(東京化成工業株式会社製)0.81g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.041g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.39gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(12)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(12)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.1×104であり、重量平均分子量は8.4×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:ヒドロキシプロピルアクリレート単位は仕込み比率で40モル%: 30モル%:30モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.56g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)3.76g、ヒドロキシプロピルアクリレート(東京化成工業株式会社製)0.81g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.041g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)14.39gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で19時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(12)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(12)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.1×104であり、重量平均分子量は8.4×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:ヒドロキシプロピルアクリレート単位は仕込み比率で40モル%: 30モル%:30モル%であった。
比較例2(高分子化合物(13)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.56g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.63g、ヒドロキシプロピルアクリレート(東京化成工業株式会社製)1.41g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.041g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)13.17gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で17時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(12)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(12)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.7×104であり、重量平均分子量は6.9×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:ヒドロキシプロピルアクリレート単位は仕込み比率で30モル%: 35モル%:35モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)1.56g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.63g、ヒドロキシプロピルアクリレート(東京化成工業株式会社製)1.41g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.041g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)(東京化成工業株式会社製)13.17gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、70℃のオイルバス中で17時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(12)が溶解している粘稠なPGMEA溶液を得た。得られた高分子化合物(12)のポリスチレン換算の数平均分子量は2.7×104であり、重量平均分子量は6.9×104であった。ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位:ヒドロキシプロピルアクリレート単位は仕込み比率で30モル%: 35モル%:35モル%であった。
比較例3(高分子化合物(14)の合成)
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)2.35g、スチレン(純正化学社製)1.82g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)0.85g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.046g、2-ヘプタノン(MAKN)(東京化成工業株式会社製)11.83gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で17時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(14)が溶解している粘稠なMAKN溶液を得た。得られた高分子化合物(14)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.9×104であり、重量平均分子量は7.2×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位は仕込み比率で40モル%: 50モル%:10モル%であった。
2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)2.35g、スチレン(純正化学社製)1.82g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工社製、商品名「カレンズMOI-BM」)0.85g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.046g、2-ヘプタノン(MAKN)(東京化成工業株式会社製)11.83gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で17時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(14)が溶解している粘稠なMAKN溶液を得た。得られた高分子化合物(14)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.9×104であり、重量平均分子量は7.2×104であった。
ポリマー中の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位:スチレン単位:2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート単位は仕込み比率で40モル%: 50モル%:10モル%であった。
比較例4(高分子化合物(15)の合成)
2,3、4、5、6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ社製)9.51g、4-アミノスチレン(東京化成工業株式会社製)2.50g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.092g、2-ヘプタノン(MAKN)(東京化成工業株式会社製)18.16gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で17時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(15)が溶解している粘稠なMAKN溶液を得た。得られた高分子化合物(15)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.9×104であり、重量平均分子量は7.2×104であった。
ポリマー中の2,3、4、5、6-ペンタフルオロスチレン単位:4-アミノスチレン単位は仕込み比率で70モル%: 30モル%であった。
2,3、4、5、6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ社製)9.51g、4-アミノスチレン(東京化成工業株式会社製)2.50g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.092g、2-ヘプタノン(MAKN)(東京化成工業株式会社製)18.16gを、50mL耐圧容器(ACE GLASS社製)に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で17時間重合させて、下記式の繰り返し単位および組成を有する高分子化合物(15)が溶解している粘稠なMAKN溶液を得た。得られた高分子化合物(15)のポリスチレン換算の数平均分子量は3.9×104であり、重量平均分子量は7.2×104であった。
ポリマー中の2,3、4、5、6-ペンタフルオロスチレン単位:4-アミノスチレン単位は仕込み比率で70モル%: 30モル%であった。
実施例12(有機薄膜トランジスタ(1)の製造及び評価)
実施例1で得た高分子化合物(1)のPGMEA溶液(組成物(1))及び高分子化合物Cを含む溶液を用いて、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ素子(1)を製造した(トランジスタ(1)という場合がある。以下、同様である。)。以下に具体的に説明する。
実施例1で得た高分子化合物(1)のPGMEA溶液(組成物(1))及び高分子化合物Cを含む溶液を用いて、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ素子(1)を製造した(トランジスタ(1)という場合がある。以下、同様である。)。以下に具体的に説明する。
フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によりガラス基板に形成されたクロム(Cr)層をパターニングしてゲート電極を形成した。
続いて組成物(1)をゲート電極が形成されたガラス基板のゲート電極側にスピンコート法により塗布し、形成された塗布層を180℃で30分間加熱処理することで、組成物(1)の塗布層が硬化した硬化膜であるゲート絶縁層を形成した。形成されたゲート絶縁層の厚さは、1167nmであった。
次に、ゲート絶縁層が形成されたガラス基板のゲート絶縁層側に、蒸着法により金の層をパターン形成することでソース電極及びドレイン電極を形成した。
次いで、ペンタフルオロベンゼンチオールのイソプロピルアルコール希釈液に、ソース電極及びドレイン電極が形成されたガラス基板を2分間浸漬することにより、ガラス基板に形成されたソース電極及びドレイン電極の表面を修飾した。続いて0.5重量%の高分子化合物Cのトルエン溶液をソース電極及びドレイン電極側にスピンコートし、ホットプレートを用いて120℃で30分間加熱処理することで、有機半導体層を形成して、有機薄膜トランジスタ(1)を得た。製造された有機薄膜トランジスタ(1)のチャネル長は80μmであり、チャネル幅は2mmであった。
得られた有機薄膜トランジスタ(1)を評価した。具体的には有機薄膜トランジスタ(1)のゲート電極に電圧を印加してゲート電圧Vgを20V~-40Vに変化させ、ソース・ドレイン間電圧Vsdを0V~-40Vに変化させる条件で、そのトランジスタ特性を真空プロ-バ(BCT22MDC-5-HT-SCU;Nagase Electronic Equipments Service Co., LTD製)を用いて測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
有機薄膜トランジスタ(1)のキャリア移動度は、0.48cm2/Vsであった。
実施例13(有機薄膜トランジスタ(2)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例2で得た高分子化合物(2)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(2)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、981nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(2)のキャリア移動度は、0.94cm2/Vsであった。
実施例14(有機薄膜トランジスタ(3)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例3で得た高分子化合物(3)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(3)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1008nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(3)のキャリア移動度は、0.57cm2/Vsであった。
実施例15(有機薄膜トランジスタ(4)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例4で得た高分子化合物(4)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(4)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、996nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(4)のキャリア移動度は、0.80cm2/Vsであった。
実施例16(有機薄膜トランジスタ(5)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例5で得た高分子化合物(5)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(5)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1000nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(5)のキャリア移動度は、0.51cm2/Vsであった。
実施例17(有機薄膜トランジスタ(6)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例6で得た高分子化合物(6)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(6)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1017nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(6)のキャリア移動度は、0.49cm2/Vsであった。
比較例5(有機薄膜トランジスタ(7)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に比較例1で得た高分子化合物(7)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(7)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、959nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(7)のキャリア移動度は、0.33cm2/Vsであった。
実施例18(有機薄膜トランジスタ(8)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例7で得た高分子化合物(8)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(8)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1034nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(8)のキャリア移動度は、0.55cm2/Vsであった。
実施例19(有機薄膜トランジスタ(9)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に合成実施例8で得た高分子化合物(9)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(9)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1009nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(9)のキャリア移動度は、0.66cm2/Vsであった。
実施例20(有機薄膜トランジスタ(10)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例9で得た高分子化合物(10)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(10)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1030nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(10)のキャリア移動度は、0.47cm2/Vsであった。
実施例21(有機薄膜トランジスタ(11)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例10で得た高分子化合物(11)のMAKN溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(11)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1009nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(11)のキャリア移動度は、0.49cm2/Vsであった。
実施例22(有機薄膜トランジスタ(12)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に実施例11で得た高分子化合物(12)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(12)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1028nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(12)のキャリア移動度は、0.38cm2/Vsであった。
比較例6(有機薄膜トランジスタ(13)の製造及び評価)
ゲート絶縁層の形成に比較例2で得た高分子化合物(13)のPGMEA溶液を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(13)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を下記表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1000nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(13)のキャリア移動度は、0.26cm2/Vsであった。
比較例7(有機薄膜トランジスタ(14)の製造及び評価)
比較例3で得た高分子化合物(14)の2-ヘプタノン溶液4.00g、比較例4で得た高分子化合物(15)の2-ヘプタノン溶液1.20g、2-ヘプタノン3.20gを20mLのサンプル瓶に入れ、攪拌して溶解させることにより均一な塗布液(2)を調製した。
比較例3で得た高分子化合物(14)の2-ヘプタノン溶液4.00g、比較例4で得た高分子化合物(15)の2-ヘプタノン溶液1.20g、2-ヘプタノン3.20gを20mLのサンプル瓶に入れ、攪拌して溶解させることにより均一な塗布液(2)を調製した。
ゲート絶縁層の形成に塗布液(2)を用いたこと以外は実施例12と同様にして、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ(14)を製造し、トランジスタ特性を測定し、評価した。結果を表1に示す。
形成されたゲート絶縁層の厚さは、1026nmであった。得られた有機薄膜トランジスタ(14)のキャリア移動度は、0.30cm2/Vsであった。
本発明の高分子化合物を用いれば、有機薄膜トランジスタのキャリア移動度をより向上させることができる。
1 基板
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 有機半導体層
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 オーバーコート層
10 有機薄膜トランジスタ
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 有機半導体層
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 オーバーコート層
10 有機薄膜トランジスタ
Claims (10)
- ブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位と、
下記式(1)で表される繰り返し単位と
を含む高分子化合物であって、
前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
高分子化合物中のブロック化イソシアナト基及びブロック化イソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位の含有量が1モル%以上30モル%以下である高分子化合物。
(式(1)中、R1、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、又はメチル基を表す。) - 前記高分子化合物に含まれる全ての繰り返し単位の合計含有量を100モル%として、
前記式(1)で表される繰り返し単位の含有量が40モル%以上である請求項1に記載の高分子化合物。 - 前記ヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する繰り返し単位が、下記式(2)で表される繰り返し単位である請求項1又は2に記載の高分子化合物。
(式(2)中、
R4、R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Raは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又は-NHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(2)中の前記R4が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(2)中のRc側に位置していてもよい。
Rcは、単結合又は炭素原子数1~20の2価の有機基を表す。
前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
mは、0~6の整数を表す。
Xaは、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を表す。
Raが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。) - 下記式(5)で表される繰り返し単位をさらに含む請求項1から4のいずれか一項に記載の高分子化合物。
(式(5)中、
R12、R13及びR14は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
R15は、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子又は炭素原子数1~20の1価の有機基を表す。
Rbは、炭素原子数1~20の2価の有機基、-O-で表される基、-CO-で表される基、-COO-で表される基、-NHCO-で表される基、又はNHCOO-で表される基を表す。前記-O-で表される基、前記-CO-で表される基、前記-COO-で表される基、前記-NHCO-で表される基、及び前記-NHCOO-で表される基の結合手は、前記式(5)中の前記R12が結合する炭素原子側に位置していても、前記式(5)中のベンゼン環を構成する炭素原子側に位置していてもよい。前記2価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
n1は、0~5の整数を表す。
n2は、0~6の整数を表す。
Rbが複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。R15が複数個ある場合、それらはそれぞれ独立である。) - 請求項1~5のいずれか一項に記載の高分子化合物及び有機溶媒を含む組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の高分子化合物を硬化した膜。
- 請求項7に記載の膜を含む、電子デバイス。
- 請求項7に記載の膜をゲート絶縁層として含む有機薄膜トランジスタ。
- 請求項7に記載の膜をオーバーコート層としてさらに含む請求項9に記載の有機薄膜トランジスタ。
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