TWI688594B - 有機半導體膜形成用組成物、有機薄膜電晶體、電子紙及顯示元件 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種印刷性優異、且可製作移動率及絕緣可靠性優異的有機薄膜電晶體的有機半導體膜形成用組成物。本發明的課題亦在於提供一種有機薄膜電晶體、電子紙及顯示元件。本發明的有機半導體膜形成用組成物包括有機半導體材料、酚性還原劑、重量平均分子量為50萬以上的高分子化合物、界面活性劑、及標準沸點為150℃以上的有機溶劑,所述有機半導體材料的含量相對於所述高分子化合物的含量的比例以質量基準計為0.02~10,且所述酚性還原劑的含量相對於所述高分子化合物的含量的比例以質量基準計為0.1~5。
Description
本發明是有關於一種有機半導體膜形成用組成物、有機薄膜電晶體、電子紙及顯示元件。
具有有機半導體膜(有機半導體層)的有機薄膜電晶體(有機TFT(Thin Film Transistor))因可實現輕量化、低成本化、柔軟化,故用於液晶顯示器或有機電致發光(有機EL(Electroluminescence))顯示器中所使用的場效電晶體(Field Effect Transistor,FET)、無線射頻識別器(Radio Frequency Identifier,RFID,無線射頻標籤(RF tag))或記憶體等使用邏輯電路的裝置等。
最近,對於有機薄膜電晶體的期待正變高,對於有機薄膜電晶體要求移動率(特別是場效移動率)的提昇或穩定性(絕緣可靠性的提昇)等。
其中,於專利文獻1中揭示有一種為了減少有機半導體層的氧化劣化,而藉由含有抗氧化劑的組成物來形成有機半導體層的
有機薄膜電晶體。
[專利文獻1]日本專利特開2005-5582號公報
然而,近年來,就有機薄膜電晶體等的生產成本的削減、或生產性的提昇等的觀點而言,正研究使用印刷製程(例如柔版印刷方式、噴墨印刷方式)代替真空成膜等製程來形成有機半導體膜。
但是,當將如專利文獻1中所記載的組成物(有機半導體膜形成用組成物)應用於印刷製程來形成有機半導體膜時,有時於所獲得的有機半導體膜中產生固體成分(源自有機半導體材料的成分)的偏向等(印刷性的下降)。
因此,本發明的目的在於提供一種印刷性優異、且可製作移動率及絕緣可靠性優異的有機薄膜電晶體的有機半導體膜形成用組成物。
另外,本發明的目的亦在於提供一種有機薄膜電晶體、電子紙及顯示元件。
本發明者對所述課題進行努力研究的結果,發現藉由相對於具有特定的分子量的高分子化合物,分別規定有機半導體材料的含有比例與酚性還原劑的含有比例,可解決所述課題,從而
完成了本發明。
即,本發明者發現可藉由以下的構成來解決所述課題。
[1]
一種有機半導體膜形成用組成物,其包括有機半導體材料、酚性還原劑、重量平均分子量為50萬以上的高分子化合物、界面活性劑、及標準沸點為150℃以上的有機溶劑,所述有機半導體材料的含量相對於所述高分子化合物的含量的比例以質量基準計為0.02~10,且所述酚性還原劑的含量相對於所述高分子化合物的含量的比例以質量基準計為0.1~5。
[2]
如所述[1]中記載的有機半導體膜形成用組成物,其中所述酚性還原劑含有包含兩個以上的選自由以後述的通式(A)所表示的基及以後述的通式(B)所表示的基所組成的群組中的基的化合物X、以及以後述的通式(C)所表示的化合物Y的至少一者。
[3]
如所述[1]或[2]中記載的有機半導體膜形成用組成物,其中所述有機半導體材料具有縮合多環芳香族基,所述縮合多環芳香族基中的環數為4個以上,所述縮合多環芳香族基中的至少兩個環含有選自由硫原子、氮原子、硒原子及氧原子所組成的群組中的至少一個原子,且包含選自由苯環、萘環、及菲環所組成的群組中的至少任一種結構作為所述縮合多環芳香族基中的部分結構。
[4]
如所述[3]中記載的有機半導體膜形成用組成物,其中所述有機半導體材料中的所述縮合多環芳香族基中的環數為5或6。
[5]
如所述[3]或[4]中記載的有機半導體膜形成用組成物,其中於所述有機半導體材料的所述縮合多環芳香族基中含有至少兩個雜環,所述雜環分別為僅具有1個雜原子的雜環。
[6]
如所述[1]至[5]中任一項記載的有機半導體膜形成用組成物,其中所述界面活性劑含有選自由氟系界面活性劑及矽酮系界面活性劑所組成的群組中的至少一種化合物。
[7]
如所述[1]至[6]中任一項記載的有機半導體膜形成用組成物,其中所述高分子化合物的含量相對於所述界面活性劑的含量的比例以質量基準計為0.01~200。
[8]
如所述[1]至[7]中任一項記載的有機半導體膜形成用組成物,其中所述有機半導體材料含有至少一種以後述的式(1)~式(16)的任一者所表示的化合物。
[9]
如所述[8]中記載的有機半導體膜形成用組成物,其中所述有機半導體材料含有至少一種以後述的式(1)~式(9)或式(15)
所表示的化合物。
[10]
如所述[1]至[9]中任一項記載的有機半導體膜形成用組成物,其用於噴墨印刷或柔版印刷。
[11]
一種有機薄膜電晶體,其包括使用如所述[1]至[10]中任一項記載的有機半導體膜形成用組成物所製作的有機半導體膜。
[12]
如所述[11]中記載的有機薄膜電晶體,其更包括源電極、汲電極、及閘電極,且所述源電極、所述汲電極及所述閘電極中的至少一種電極包含含有銀的材料。
[13]
一種電子紙,其使用如所述[11]或[12]中記載的有機薄膜電晶體。
[14]
一種顯示元件,其使用如所述[11]或[12]中記載的有機薄膜電晶體。
如以下所示,根據本發明,可提供一種印刷性優異、且可製作移動率及絕緣可靠性優異的有機薄膜電晶體的有機半導體膜形成用組成物。另外,根據本發明,亦可提供一種有機薄膜電
晶體、電子紙及顯示元件。
10:基板(基材)
20:閘電極
30:閘極絕緣膜
40:源電極
42:汲電極
50:有機半導體層(有機半導體膜)
60:密封層
100、200:有機薄膜電晶體
圖1是本發明的一實施形態的底部接觸型的有機薄膜電晶體的剖面示意圖。
圖2是本發明的一實施形態的頂部接觸型的有機薄膜電晶體的剖面示意圖。
以下,對本發明的有機半導體膜形成用組成物(以下,亦簡稱為「有機半導體組成物」)進行說明。
再者,於本發明中,使用「~」來表示的數值範圍是指包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。
於本說明書的基(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基(原子團),並且亦包含具有取代基的基(原子團)。例如,所謂「烷基」,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
另外,於本發明中,所謂「印刷性」,是指當藉由使用有機半導體組成物的印刷製程來製作有機半導體膜時,所製作的有機半導體膜的固體成分(例如源自有機半導體材料的成分)的偏向程度。具體而言,所謂印刷性優異,是指於藉由印刷所製作的有機半導體膜中,固體成分的偏向少,固體成分遍及整個膜大致均勻
地存在的狀態。
[有機半導體組成物]
本發明的有機半導體組成物包括:有機半導體材料、酚性還原劑、重量平均分子量為50萬以上的高分子化合物(以下,亦簡稱為「特定高分子化合物」)、界面活性劑、及標準沸點為150℃以上的有機溶劑(以下,亦簡稱為「特定有機溶劑」)。另外,所述有機半導體材料的含量相對於所述特定高分子化合物的含量的比例MA/C以質量基準計為0.02~10。進而,所述酚性還原劑的含量相對於所述特定高分子化合物的含量的比例MB/C以質量基準計為0.1~5。
本發明的有機半導體組成物適合於印刷用。所謂印刷用,是指用於噴墨印刷、柔版印刷、凹版印刷、網版印刷等公知的印刷方式。該些印刷方式之中,本發明的有機半導體組成物可特別適宜地用於噴墨印刷或柔版印刷。
如此,藉由將相對於特定高分子化合物的有機半導體材料的含有比例、及相對於特定高分子化合物的酚性還原劑的含有比例分別設為特定範圍,可獲得所述所期望的效果。雖然其詳細理由並不明確,但推測大概由以下的理由造成。
為了提昇有機薄膜電晶體的移動率,必須增加用於其製作的有機半導體組成物中所含有的有機半導體材料的含量。但是,有機半導體材料對於有機溶劑的溶解性低,因此存在因其含量而難以應用於印刷製程、或印刷性下降的情況。
另一方面,就將有機半導體組成物調整成適合於印刷的範圍的黏度,可提昇對於印刷製程的應用性這一觀點而言,有時添加特定高分子化合物。就對於有機溶劑的溶解性優異等的觀點而言,可適宜地使用此種特定高分子化合物。
此處,當使用各種印刷方式進行有機半導體組成物的成膜時,自有機半導體膜的表面起進行乾燥,因此對於有機溶劑的溶解性低的有機半導體材料容易集中於表面。若如此,則有時有機半導體材料與特定高分子化合物的層方向上的分離變得過於顯著,含有許多特定高分子化合物的層會妨礙有機半導體材料與電極的接觸。藉此,存在所製作的有機薄膜電晶體的移動率下降的情況。
本發明者對此種問題進行努力研究的結果,發現藉由使用將相對於特定高分子化合物的有機半導體材料的含有比例設為特定範圍的有機半導體組成物,可使有機半導體組成物的印刷性與使用其所製作的有機薄膜電晶體的移動率這兩種性能變得優異。
另一方面,就抑制有機薄膜電晶體的遷移的產生並提昇絕緣可靠性等觀點而言,存在使用酚性還原劑的情況。
但是,存在因相對於特定高分子化合物的酚性還原劑的含有比例,所述功能(絕緣可靠性的提昇)未充分地發揮,或有機半導體材料的結晶成長受到阻礙,所製作的有機薄膜電晶體的移動率下降的情況。
針對此種問題,本發明者發現藉由使用相對於特定高分子化
合物的酚性還原劑的含量為特定範圍的有機半導體組成物,可使所製作的有機薄膜電晶體的絕緣可靠性及移動率變得優異。
因以上的理由,推測根據本發明,可獲得印刷性優異、可使所製作的有機薄膜電晶體的移動率及絕緣可靠性變得優異的有機半導體組成物。
以下,對本發明的有機半導體組成物中所含有的成分及可含有的成分進行詳述。
<有機半導體材料>
本發明的有機半導體組成物包括有機半導體材料。有機半導體材料是顯示出作為半導體的性質的材料。
有機半導體材料的含量相對於特定高分子化合物(後述)的含量的比例MA/C(有機半導體材料/特定高分子化合物)以質量基準計為0.02~10,較佳為0.1~8,更佳為0.25~7。藉由所述比例MA/C處於所述範圍內,各成分的特性良好地發揮,因此有機半導體用組成物的印刷性優異、且所製作的有機薄膜電晶體的移動率變得優異。
另一方面,若所述比例MA/C未滿0.02,則因特定高分子化合物妨礙有機半導體材料與電極的接觸等理由,所製作的有機薄膜電晶體的移動率下降。另外,若所述比例MA/C超過10,則印刷性下降。如此,若所述比例MA/C為所述範圍外,則各成分的特性不會充分地發揮。
相對於有機半導體組成物的總質量,有機半導體材料的
含量較佳為0.1質量%~10質量%,更佳為0.3質量%~8質量%,進而更佳為0.5質量%~5質量%。藉由有機半導體材料的含量處於所述範圍內,有機薄膜電晶體的移動率變得更優異。
作為有機半導體材料,例如可列舉:6,13-雙(三異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯(TIPS稠五苯)、四甲基稠五苯、及全氟稠五苯等稠五苯類,5,11-雙(三乙基矽烷基乙炔基)蒽二噻吩(TES-ADT)、及2,8-二氟-5,11-雙(三乙基矽烷基乙炔基)蒽二噻吩(diF-TES-ADT)等蒽二噻吩類,二苯基苯并噻吩并苯并噻吩(DPh-BTBT)、及烷基苯并噻吩并苯并噻吩(Cn-BTBT)等苯并噻吩并苯并噻吩類,烷基二萘并噻吩并噻吩(Cn-DNTT)等二萘并噻吩并噻吩類,迫呫噸并呫噸等二氧雜蒽嵌蒽類,紅螢烯類,C60、苯基C61丁酸甲酯(PCBM)等富勒烯類,銅酞菁、及氟化銅酞菁等酞菁類,聚(3-烷基噻吩)(P3RT)、聚四聯噻吩(PQT)、及聚(3-己基噻吩)(P3HT)等聚噻吩類,聚[2,5-雙(3-十二基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩](PBTTT)等聚噻吩并噻吩類,以及後述的特定有機半導體材料等。
該些之中,就所製作的有機半導體膜的移動率等性能進一步提昇等的觀點而言,較佳為使用以下的特定有機半導體材料(以下,亦稱為「成分A」)。
於本發明中,所謂特定有機半導體材料(成分A),是指如下的有機半導體材料:具有縮合多環芳香族基,所述縮合多環芳香族基中的環數為4個以上,所述縮合多環芳香族基中的至少兩個
環含有選自由硫原子、氮原子、硒原子及氧原子所組成的群組中的至少一個原子,且包含選自由苯環、萘環、及菲環所組成的群組中的至少任一種結構作為所述縮合多環芳香族基中的部分結構。
其中,於特定有機半導體材料中的縮合多環芳香族基中的部分結構中不包含蒽環。當於所述部分結構中包含蒽環時,雖然理由不明,但所獲得的有機薄膜電晶體的移動率及熱穩定性均劣化。
再者,所謂縮合多環芳香族基,是指多個芳香族環進行縮合所獲得的基。
作為芳香族環,可列舉:芳香族烴環(例如苯環)及芳香族雜環(例如噻吩環、呋喃環、吡咯環、硒吩環及咪唑環)。
於成分A中含有縮合多環芳香族基(縮合多環芳香族結構),但較佳為含有該基作為主成分。此處所謂主成分,是指相對於成分A的總分子量,縮合多環芳香族基的分子量的含量為30%以上,較佳為40%以上。上限並無特別限制,但就溶解性的觀點而言,較佳為80%以下。
縮合多環芳香族基是多個環進行縮合所形成的環結構,且顯示出芳香族性。
成分A中的縮合多環芳香族基中的環數為4以上,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,較佳為4~9,更佳為4~7,進而更佳為5或6。
另外,所述縮合多環芳香族基中,至少兩個環含有選自由硫
原子、氮原子、硒原子及氧原子所組成的群組中的至少一種原子,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,較佳為2個~6個環含有所述原子,更佳為2個~4個環含有所述原子。
另外,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,較佳為於所述縮合多環芳香族基中含有至少兩個雜環,且於所述雜環中分別具有1個雜原子。雜原子的種類並無特別限制,可列舉:O原子(氧原子)、S原子(硫原子)、N原子(氮原子)及Se原子(硒原子)等。
於成分A中的縮合多環芳香族基中,包含選自由苯環、萘環及菲環所組成的群組中的至少任一種結構作為部分結構。再者,作為所述部分結構,不包含蒽環。
另外,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,成分A較佳為至少具有噻吩環結構及/或硒吩環結構,更佳為至少具有噻吩環結構,進而更佳為成分A所具有的雜環結構均為噻吩環結構。
作為所述縮合多環芳香族基,就有機薄膜電晶體移動率的觀點而言,較佳為包含選自由苯環、萘環及菲環所組成的群組中的至少任一種結構作為部分結構,並含有2個以上的噻吩環,且環數為4個以上的縮合多環芳香族基。其中,更佳為包含苯環作為部分結構,並含有2個以上的噻吩環,且環數為4個以上的縮合多環芳香族基。
另外,作為所述縮合多環芳香族基,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,所述縮合多環芳香族基中的噻吩環的數量較佳
為3個以上,更佳為3個~5個,進而更佳為3個~4個,特佳為3個。
另外,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,所述縮合多環芳香族基中的環數較佳為4個~6個,更佳為5個~6個,進而更佳為5個。作為所述縮合多環芳香族基,特佳為包含2個苯環與3個噻吩環、且環數為5個的縮合多環芳香族基。
進而,作為縮合多環芳香族基,可較佳地列舉:含有選自由硫原子、氮原子、硒原子及氧原子所組成的群組中的至少一種原子的環(雜環。較佳為噻吩環)與苯環交替地進行縮合(縮環)而成的基(進行縮合而成的基)。
作為成分A,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,較佳為含有至少一種以式(1)~式(16)的任一者所表示的化合物,更佳為以式(1)~式(16)的任一者所表示的一種以上的化合物。
於本發明的組成物中,可僅含有一種成分A,亦可含有兩種以上的成分A。
式(1)中,A1a及A1b分別獨立地表示S原子、O原子或Se原子,R1a~R1f分別獨立地表示氫原子或取代基,R1a~R1f中的至少一個為以下述式(W)所表示的基。
-LW-RW (W)
式(W)中,LW表示以下述式(L-1)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基、或2個以上的以下述式(L-1)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基,RW表示烷基、氰基、乙烯基、乙炔基、氧乙烯基、氧乙烯單元的重複數v為2以上的寡聚氧乙烯基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基、或三烷基矽烷基。
式(L-1)~式(L-25)中,*表示與RW的鍵結位置,波狀線部分表示另一個鍵結位置,式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基,RN表示氫原子或取代基,Rsi分別獨立地表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
式(2)中,X2a及X2b分別獨立地表示NR2i、O原子或S原子,A2a表示CR2g或N原子,A2b表示CR2h或N原子,R2i表示氫原子、烷基、烯基、炔基或醯基,R2a~R2h分別獨立地表示氫原子
或取代基,R2a~R2h中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(3)中,X3a及X3b分別獨立地表示S原子、O原子或NR3g,A3a及A3b分別獨立地表示CR3h或N原子。R3a~R3h分別獨立地表示氫原子或取代基,R3a~R3h中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(4)中,X4a及X4b分別獨立地表示O原子、S原子或Se原子,4p及4q分別獨立地表示0~2的整數,R4a~R4j、R4k及R4m分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或以所述式(W)所表示的基,且R4a~R4j、R4k及R4m中的至少一個為以所述式(W)所表示的基,其中,當R4e及R4f中的至少一者為以所述式(W)所表示的基時,於R4e及R4f所表示的所述式(W)中,LW為以所述式(L-2)或式(L-3)所表示的二價的連結基。
式(5)中,X5a及X5b分別獨立地表示NR5i、O原子或S原子,A5a表示CR5g或N原子,A5b表示CR5h或N原子,R5i表示氫原子、烷基、烯基、炔基、醯基、芳基或雜芳基,R5a~R5h分別獨立地表示氫原子或取代基,R5a~R5h中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(6)中,X6a~X6d分別獨立地表示NR6g、O原子或S原子,R6g表示氫原子、烷基、烯基、炔基、醯基、芳基或雜芳基,R6a~R6f分別獨立地表示氫原子或取代基,R6a~R6f中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(7)中,X7a及X7c分別獨立地表示S原子、O原子、Se
原子或NR7i,X7b及X7d分別獨立地表示S原子、O原子或Se原子,R7a~R7i分別獨立地表示氫原子或取代基,R7a~R7i中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(8)中,X8a及X8c分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR8i,X8b及X8d分別獨立地表示S原子、O原子或Se原子,R8a~R8i分別獨立地表示氫原子或取代基,R8a~R8i中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(9)中,X9a及X9b分別獨立地表示O原子、S原子或Se原子,R9c、R9d及R9g~R9j分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或以所述式(W)所表示的基,R9a、R9b、R9e及R9f分別獨立地表示氫原子或取代基。
式(10)中,R10a~R10h分別獨立地表示氫原子或取代基,R10a~R10h中的至少一個表示以所述式(W)所表示的取代基,X10a及X10b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR10i,R10i分別獨立地表示氫原子或以所述式(W)所表示的基。
式(11)中,X11a及X11b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR11n,R11a~R11k、R11m及R11n分別獨立地表示氫原子或取代基,R11a~R11k、R11m及R11n中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(12)中,X12a及X12b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR12n,R12a~R12k、R12m及R12n分別獨立地表示氫原子或取代基,R12a~R12k、R12m及R12n中的至少一個為以所述式(W)
所表示的基。
式(13)中,X13a及X13b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR13n,R13a~R13k、R13m及R13n分別獨立地表示氫原子或取代基,R13a~R13k、R13m及R13n中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(14)中,X14a~X14c分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR14i,R14a~R14i分別獨立地表示氫原子或取代基,R14a~R14i中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(15)中,X15a~X15d分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR15g,R15a~R15g分別獨立地表示氫原子或取代基,R15a~R15g中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
式(16)中,X16a~X16d分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR16g,R16a~R16g分別獨立地表示氫原子或取代基,R16a~R16g中的至少一個為以所述式(W)所表示的基。
-以式(1)所表示的化合物-
式(1)中,A1a及A1b分別獨立地表示S原子(硫原子)、O原子(氧原子)或Se原子(硒原子)。A1a及A1b較佳為S原子或O原子。另外,A1a及A1b可相互相同,亦可不同,但較佳為相互相同。
式(1)中,R1a~R1f分別獨立地表示氫原子或取代基。其中,R1a~R1f中的至少一個為以後述的式(W)所表示的基。
以式(1)所表示的化合物亦可具有以後述的式(W)所表示的基以外的其他取代基。
式(1)的R1a~R1f可採用的取代基的種類並無特別限制,可列舉以下所說明的取代基X。作為取代基X,可列舉:以後述的式(W)所表示的基、鹵素原子、烷基(包含環烷基、雙環烷基、三環烷基)、烯基(包含環烯基、雙環烯基)、炔基、芳基、雜環(heterocyclic ring)基(亦稱為雜環(heterocycle)基)、氰基、羥基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、矽烷氧基、雜環氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺基(包含
苯胺基)、銨基、醯基胺基、胺基羰基胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、胺磺醯基胺基、烷基磺醯基胺基及芳基磺醯基胺基、巰基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、胺磺醯基、磺基、烷基亞磺醯基及芳基亞磺醯基、烷基磺醯基及芳基磺醯基、醯基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、胺甲醯基、芳基偶氮基及雜環偶氮基、醯亞胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基胺基、膦醯基、矽烷基、肼基、脲基、硼酸基(-B(OH)2)、磷酸根基(-OPO(OH)2)、硫酸根基(-OSO3H)、其他公知的取代基。再者,於本說明書的式(1)~式(16)中,作為「取代基」,可較佳地列舉所述取代基X。
該些之中,作為以後述的式(W)所表示的基以外的基,較佳為鹵素原子、烷基、炔基、烯基、烷氧基、烷硫基、芳基,更佳為氟原子、碳數1~3的經取代或未經取代的烷基、碳數2~3的經取代或未經取代的炔基、碳數2~3的經取代或未經取代的烯基、碳數1~2的經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的甲硫基、苯基,特佳為氟原子、碳數1~3的經取代或未經取代的烷基、碳數2~3的經取代或未經取代的炔基、碳數2~3的經取代或未經取代的烯基、碳數1~2的經取代或未經取代的烷氧基、經取代或未經取代的甲硫基。
於以式(1)所表示的化合物中,R1a~R1f中的以式(W)所表示的基以外的其他取代基的個數較佳為0~4,更佳為0~2,特佳為0。
另外,該些取代基可進一步具有所述取代基X。
其中,R1c~R1f較佳為分別獨立地為氫原子、氟原子、碳數1~3的經取代或未經取代的烷基、碳數2~3的經取代或未經取代的炔基、碳數2~3的經取代或未經取代的烯基、碳數1~2的經取代或未經取代的烷氧基、或者經取代或未經取代的甲硫基。
繼而,對以式(W)所表示的基進行說明。
-LW-RW (W)
式(W)中,LW表示以下述式(L-1)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基、或2個以上的以下述式(L-1)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基。
式(L-1)~式(L-25)中,*表示與RW的鍵結位置,波狀線部分表示另一個鍵結位置。更具體而言,例如於以式(1)所表示的化合物中,波狀線部分與形成以式(1)所表示的骨架的環進行鍵結。再者,如後述般,當於其他化合物中含有式(W)時,波狀線部分與形成各化合物的骨架的環進行鍵結。
再者,當LW表示2個以上的以式(L-1)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基時,一個連結基的*與另一個連結基的波狀線部分進行鍵結。
式(L-13)~式(L-24)中的R'的鍵結位置及與RW的鍵結位置*可採用芳香環或雜芳香環上的任意的位置。
式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中的R'分別獨立地表示氫原子或取代基。RN表示氫原子或取代基。Rsi分別獨立地表示氫原子、烷基、烯基或炔基。
式(L-1)及式(L-2)中的R'可分別與鄰接於LW的RW進行鍵結而形成縮合環。
該些之中,以式(L-17)~式(L-21)、式(L-23)及式(L-24)的任一者所表示的二價的連結基更佳為以下述式(L-17A)~式(L-21A)、式(L-23A)及式(L-24A)所表示的二價的連結基。
此處,當於取代基的末端存在經取代或未經取代的烷基、氧乙烯基、氧乙烯單元的重複數v為2以上的寡聚氧乙烯基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基時,可解釋為式(W)中的-RW單獨,亦可解釋為式(W)中的-LW-RW。
於本發明中,當於取代基的末端存在主鏈為碳數N個的經取代或未經取代的烷基時,自取代基的末端起包含儘可能的連結基後解釋為式(W)中的-LW-RW,具體而言,作為「相當於式(W)中的LW的以式(L-1)所表示的基1個」與「相當於式(W)中的RW的主鏈為碳數N-1個的經取代或未經取代的烷基」鍵結而成的取代基來進行解釋。例如,當於取代基的末端存在作為碳數8
的烷基的正辛基時,作為2個R'為氫原子的以式(L-1)所表示的基1個與碳數7的正庚基鍵結而成的取代基來進行解釋。
另一方面,於本發明中,當於取代基的末端存在氧乙烯基、氧乙烯單元的重複數v為2以上的寡聚氧乙烯基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基時,自取代基的末端起包含儘可能的連結基後解釋為式(W)中的RW單獨。例如,當於取代基的末端存在-(OCH2CH2)-(OCH2CH2)-(OCH2CH2)-OCH3基時,作為氧乙烯單元的重複數v為3的寡聚氧乙烯基單獨的取代基來進行解釋。
當LW形成以式(L-1)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基鍵結而成的連結基時,以式(L-1)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基的鍵結數較佳為2~4,更佳為2或3。
作為式(L-1)、式(L-2)、式(L-6)及式(L-13)~式(L-24)中的取代基R',可列舉作為所述式(1)的R1a~R1f可採用的取代基所例示者。其中,式(L-6)中的取代基R'較佳為烷基,當式(L-6)中的R'為烷基時,烷基的碳數較佳為1~9,就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,更佳為4~9,進而更佳為5~9。當式(L-6)中的R'為烷基時,就可提高載子移動率的觀點而言,烷基較佳為直鏈烷基。
RN表示氫原子或取代基,作為RN,可列舉作為所述式(1)的R1a~R1f可採用的取代基所例示者。其中,作為RN,較佳為氫
原子或甲基。
Rsi分別獨立地表示氫原子、烷基、烯基或炔基,較佳為烷基。作為Rsi可採用的烷基,並無特別限制,當RW為三烷基矽烷基時,Rsi可採用的烷基的較佳的範圍與三烷基矽烷基可採用的烷基的較佳的範圍相同。作為Rsi可採用的烯基,並無特別限制,但較佳為經取代或未經取代的烯基,更佳為分支烯基,烯基的碳數較佳為2~3。作為Rsi可採用的炔基,並無特別限制,但較佳為經取代或未經取代的炔基,更佳為分支炔基,炔基的碳數較佳為2~3。
LW較佳為以式(L-1)~式(L-5)、式(L-13)、式(L-17)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基,或者2個以上的以式(L-1)~式(L-5)、式(L-13)、式(L-17)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基,更佳為以式(L-1)、式(L-3)、式(L-13)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基,或者2個以上的以式(L-1)、式(L-3)、式(L-13)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基,特佳為以式(L-1)、式(L-3)、式(L-13)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基,或者使以式(L-3)、式(L-13)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基與以式(L-1)所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基。
以式(L-3)、式(L-13)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基與以式(L-1)所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基較佳為以式(L-1)所表示的二價的連結基鍵結於RW側。
另外,就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,LW特佳為包含以式(L-1)所表示的二價的連結基的二價的連結基,進而特佳為以式(L-1)所表示的二價的連結基,最佳為LW為以式(L-1)所表示的二價的連結基、RW為經取代或未經取代的烷基。
式(W)中,RW表示經取代或未經取代的烷基、氰基、乙烯基、乙炔基、氧乙烯基、氧乙烯單元的重複數v為2以上的寡聚氧乙烯基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。
式(W)中,當鄰接於RW的LW為以式(L-1)所表示的二價的連結基時,RW較佳為經取代或未經取代的烷基、氧乙烯基、氧乙烯單元的重複數為2以上的寡聚氧乙烯基、矽氧烷基、矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基,更佳為經取代或未經取代的烷基。
式(W)中,當鄰接於RW的LW為以式(L-2)或式(L-4)~式(L-25)的任一者所表示的二價的連結基時,RW更佳為經取代或未經取代的烷基。
式(W)中,當鄰接於RW的LW為以式(L-3)所表示的二價的連結基時,RW較佳為經取代或未經取代的烷基、或者經取代或未經取代的三烷基矽烷基。
當RW為經取代或未經取代的烷基時,碳數較佳為4~17,就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,更佳為6~14,進而更佳為6~12。就分子的直線性提高、且可提高載子移動率的觀點而言,R較佳為所述範圍的長鏈烷基,特別是長鏈的直鏈烷基。
當RW表示烷基時,可為直鏈烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,但就分子的直線性提高、且可提高載子移動率的觀點而言,較佳為直鏈烷基。
該些之中,作為式(W)中的RW與LW的組合,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為式(1)中,LW為以式(L-1)所表示的二價的連結基、且RW為直鏈的碳數7~17的烷基,或者LW為以式(L-3)、式(L-13)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基與以式(L-1)所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基、且RW為直鏈的烷基。
當LW為以式(L-1)所表示的二價的連結基、且RW為直鏈的碳數7~17的烷基時,就提高載子移動率的觀點而言,RW更佳為直鏈的碳數7~14的烷基,特佳為直鏈的碳數7~12的烷基。
當LW為以式(L-3)、式(L-13)或式(L-18)的任一者所表示的二價的連結基與以式(L-1)所表示的二價的連結基鍵結而成的二價的連結基、且RW為直鏈的烷基時,RW更佳為直鏈的碳數4~17的烷基,就化學穩定性、載子傳輸性的觀點而言,進而更佳為直鏈的碳數6~14的烷基,就提高載子移動率的觀點而言,特佳為直鏈的碳數6~12的烷基。
另一方面,就提高對於有機溶媒的溶解度的觀點而言,RW較佳為分支烷基。
作為RW為具有取代基的烷基時的取代基,可列舉鹵素原子等,較佳為氟原子。再者,當RW為具有氟原子的烷基時,烷基的
氫原子可全部由氟原子取代而形成全氟烷基。其中,RW較佳為未經取代的烷基。
當RW為氧乙烯單元的重複數為2以上的寡聚氧乙烯基時,於本說明書中,RW所表示的「寡聚氧乙烯基」是指以-(OCH2CH2)v-OY所表示的基(氧乙烯單元的重複數v表示2以上的整數,末端的Y表示氫原子或取代基)。再者,當寡聚氧乙烯基的末端的Y為氫原子時變成羥基。氧乙烯單元的重複數v較佳為2~4,更佳為2~3。
較佳為寡聚氧乙烯基的末端的羥基經封端,即Y表示取代基。於此情況下,羥基較佳為經碳數1~3的烷基封端,即,Y較佳為碳數1~3的烷基,Y更佳為甲基或乙基,特佳為甲基。
當RW為矽氧烷基、或矽原子數為2以上的寡聚矽氧烷基時,矽氧烷單元的重複數較佳為2~4,更佳為2~3。另外,較佳為氫原子或烷基鍵結於矽原子(Si原子)上。當烷基鍵結於矽原子上時,烷基的碳數較佳為1~3,例如較佳為鍵結甲基或乙基。於矽原子上可鍵結相同的烷基,亦可鍵結不同的烷基或氫原子。另外,構成寡聚矽氧烷基的矽氧烷單元可全部相同,亦可不同,但較佳為全部相同。
當鄰接於RW的LW為以式(L-3)所表示的二價的連結基時,RW為經取代或未經取代的三烷基矽烷基亦較佳。當RW為經取代或未經取代的三烷基矽烷基時,其中作為矽烷基的取代基,只要是經取代或未經取代的烷基,則並無特別限制,但更佳
為分支烷基。鍵結於矽原子上的烷基的碳數較佳為1~3,例如較佳為鍵結甲基或乙基或異丙基。於矽原子上可鍵結相同的烷基,亦可鍵結不同的烷基。作為RW為於烷基上進而具有取代基的三烷基矽烷基時的取代基,並無特別限制。
式(W)中,LW及RW中所含有的碳數的合計較佳為5~18。若LW及RW中所含有的碳數的合計為所述範圍的下限值以上,則載子移動率變高,驅動電壓變低。若LW及RW中所含有的碳數的合計為所述範圍的上限值以下,則對於有機溶媒的溶解性變高。
LW及RW中所含有的碳數的合計較佳為5~14,更佳為6~14,進而更佳為6~12,特佳為8~12。
於以式(1)所表示的化合物中,R1a~R1f中的以式(W)所表示的基的個數較佳為1個~4個,更佳為1個~2個,特佳為2個。
於本發明中,較佳為於式(1)中,R1a及R1b中的至少一個為以式(W)所表示的基。作為式(1)中的取代位置,較佳為該些位置,可認為其原因在於:化合物的化學穩定性優異,就最高佔據分子軌道(Highest Occupied Molecular Orbital)能級、分子於膜中的堆積的觀點而言亦適宜。尤其,於式(1)中,藉由將R1a及R1b這2個部位作為取代基,可獲得高載子濃度。
另外,於式(1)中,R1c~R1f較佳為分別獨立地為氫原子、氟原子、碳數1~3的經取代或未經取代的烷基、碳數2~3的經
取代或未經取代的炔基、碳數2~3的經取代或未經取代的烯基、碳數1~2的經取代或未經取代的烷氧基、或者經取代或未經取代的甲硫基。
-以式(2)所表示的化合物-
式(2)中,X2a及X2b分別獨立地表示NR2i(>N-R2i)、O原子或S原子。就合成容易性的觀點而言,X2a及X2b較佳為分別獨立地為O原子或S原子。另一方面,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X2a及X2b中的至少一個為S原子。
X2a及X2b較佳為相同的連結基。X2a及X2b更佳為均為S原子。
R2i表示氫原子、烷基、烯基、炔基或醯基,較佳為氫原子或烷基,更佳為碳數1~14的烷基,特佳為碳數1~4的烷基。
當R2i表示烷基時,可為直鏈烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,但就分子的直線性提高、且可提高載子移動率的觀
點而言,較佳為直鏈烷基。
式(2)中,A2a表示CR2g或N原子,A2b表示CR2h或N原子,R2g及R2h分別獨立地表示氫原子或取代基。較佳為A2a為CR2g、或A2b為CR2h,更佳為A2a為CR2g、且A2b為CR2h。A2a及A2b可相同,亦可互不相同,但較佳為相同。
式(2)中,R2e與R2g可相互鍵結而形成環,亦可不相互鍵結而形成環,但較佳為不相互鍵結而形成環。
式(2)中,R2f與R2h可相互鍵結而形成環,亦可不相互鍵結而形成環,但較佳為不相互鍵結而形成環。
式(2)中,R2a~R2h分別獨立地表示氫原子或取代基,至少一個表示以式(W)所表示的取代基。
作為R2a~R2h可分別獨立地採用的取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的取代基的定義如上所述。
作為R2a~R2h可分別獨立地採用的取代基,較佳為烷基、芳基、烯基、炔基、雜環基、烷氧基、烷硫基、以式(W)所表示的取代基,更佳為碳數1~12的烷基、碳數6~20的芳基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~11的烷氧基、碳數5~12的雜環基、碳數1~12的烷硫基、以式(W)所表示的基,特佳為後述的連結基鏈長為3.7Å以下的基及以式(W)所表示的基,進而特佳為以式(W)所表示的基。
以式(2)所表示的化合物中,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,R2a~R2h中的以式(W)
所表示的基較佳為1個~4個,更佳為1個或2個,特佳為2個。
R2a~R2h中的以式(W)所表示的基的位置並無特別限制,但就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,較佳為R2e或R2f。
R2a~R2h中的以式(W)所表示的基以外的取代基較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,進而更佳為0個或1個,特佳為0個。
R2a~R2h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為連結基鏈長為3.7Å(=0.37nm)以下的基,更佳為連結基鏈長為1.0Å~3.7Å的基,進而更佳為連結基鏈長為1.0Å~2.1Å的基。
此處,所謂連結基鏈長,是指C(碳原子)-R鍵中的自C原子至取代基R的末端為止的長度。結構最佳化計算可使用密度泛函數法(高斯(Gaussian)03(美國高斯公司)/基底函數:6-31G*,交換關聯泛函數:B3LYP/LANL2DZ)來進行。再者,作為具有代表性的取代基的分子長度,丙基為4.6Å,吡咯基為4.6Å,丙炔基為4.5Å,丙烯基為4.6Å,乙氧基為4.5Å,甲硫基為3.7Å,乙烯基為3.4Å,乙基為3.5Å,乙炔基為3.6Å,甲氧基為3.3Å,甲基為2.1Å,氫原子為1.0Å。
R2a~R2h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為分別獨立地為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基、碳數2以下的經取代或未經取代的炔基、碳數2以下的經取
代或未經取代的烯基、或者碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,更佳為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基。
當R2a~R2h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烷基時,作為烷基可採用的取代基,可列舉氰基、氟原子、氘原子等,較佳為氰基。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烷基,較佳為甲基、乙基、經氰基取代的甲基,更佳為甲基或經氰基取代的甲基,特佳為經氰基取代的甲基。
當R2a~R2h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的炔基時,作為炔基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的炔基,可列舉乙炔(ethinyl)基、經氘原子取代的乙炔(acetylene)基,較佳為乙炔基。
當R2a~R2h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烯基時,作為烯基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烯基,可列舉乙烯基、經氘原子取代的乙烯基,較佳為乙烯基。
當R2a~R2h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的醯基時,作為醯基可採
用的取代基,可列舉氟原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,可列舉甲醯基、乙醯基、經氟取代的乙醯基,較佳為甲醯基。
-以式(3)所表示的化合物-
式(3)中,R3a~R3f以及後述的R3g及R3h分別獨立地表示氫原子或取代基。其中,R3a~R3h中的至少一個表示以式(W)所表示的基。
作為以R3a~R3h所表示的取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的基的定義如上所述。
作為R3a~R3f可分別獨立地採用的取代基,較佳為烷基、芳基、烯基、炔基、雜環基、烷氧基、烷硫基、或以式(W)所表示的取代基,更佳為碳數1~12的烷基、碳數6~20的芳基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~11的烷氧基、碳
數5~12的雜環基、碳數1~12的烷硫基、或以式(W)所表示的基。
式(3)中,X3a及X3b分別獨立地表示S原子、O原子或NR3g(>N-R3g),R3g表示氫原子或取代基。X較佳為S原子、O原子。式(3)中,X3a及X3b較佳為相同。
R3g較佳為氫原子、烷基、或芳基,更佳為碳數1~14的烷基,特佳為碳數4~12的烷基。就分子的直線性提高、且可提高載子移動率的觀點而言,R3g較佳為所述範圍的長鏈烷基,特別是長鏈的直鏈烷基。
當R3g表示烷基時,可為直鏈烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,但就分子的直線性提高、且可提高載子移動率的觀點而言,較佳為直鏈烷基。
式(3)中,A3a及A3b分別獨立地表示CR3h或N原子,較佳為表示CR3h。式(3)中,A3a及A3b可相同,亦可互不相同,但較佳為相同。
R3h較佳為連結基鏈長為3.7Å以下的基,更佳為連結基鏈長為1.0Å~3.7Å的基,進而更佳為連結基鏈長為1.0Å~2.1Å的基。連結基鏈長的定義如上所述。
R3h較佳為氫原子、碳數2以下的經取代或未經取代的烷基、碳數2以下的經取代或未經取代的炔基、碳數2以下的經取代或未經取代的烯基、或者碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,更佳為氫原子、或者碳數2以下的經取代或未經取代的烷基,特
佳為氫原子。
當R3h表示碳數2以下的經取代的烷基時,作為烷基可採用的取代基,可列舉氰基、氟原子、氘原子等,較佳為氰基。作為R3h所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烷基,較佳為甲基、乙基、或經氰基取代的甲基,更佳為甲基或經氰基取代的甲基,特佳為經氰基取代的甲基。
當R3h表示碳數2以下的經取代的炔基時,作為炔基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為R3h所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的炔基,可列舉乙炔基、或經氘原子取代的乙炔基,較佳為乙炔基。
當R3h表示碳數2以下的經取代的烯基時,作為烯基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為R3h所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烯基,可列舉乙烯基、或經氘原子取代的乙烯基,較佳為乙烯基。
當R3h表示碳數2以下的經取代的醯基時,作為醯基可採用的取代基,可列舉氟原子等。作為R3h所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,可列舉甲醯基、乙醯基、或經氟取代的乙醯基,較佳為甲醯基。
-以式(4)所表示的化合物-
式(4)中,X4a及X4b分別獨立地表示O原子、S原子或Se原子。
X4a及X4b較佳為分別獨立地為O原子或S原子,就提高載子移動率的觀點而言,更佳為X4a及X4b中的至少一個為S原子。X4a及X4b較佳為相同的連結基。X4a及X4b特佳為均為S原子。
式(4)中,4p及4q分別獨立地表示0~2的整數。就使移動率與溶解性併存的觀點而言,4p及4q較佳為分別獨立地為0或1,更佳為4p=4q=0或4p=4q=1。
式(4)中,R4a~R4k及R4m分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、或以式(W)所表示的基,且R4a~R4k及R4m中的至少一個為以式(W)所表示的基,其中,當R4e及R4f中的至少一者為以式(W)所表示的基時,於R4e與R4f所表示的式(W)中,LW為以所述式(L-2)或式(L-3)所表示的二價的連結基。再者,以式(W)所表示的基的定義如上所述。
關於R4e及R4f中的至少一者為以式(W)所表示的基的情況,即相當於R4e及R4f中的任一者既不是氫原子亦不是鹵素原
子的情況。
當R4e及R4f中的至少一者為以式(W)所表示的基時,於R4e及R4f所表示的式(W)中,LW較佳為以所述式(L-3)所表示的二價的連結基。
當R4e及R4f中的至少一者為以式(W)所表示的基時,R4e及R4f較佳為均為以式(W)所表示的基。
再者,當R4e及R4f均為氫原子或鹵素原子時,R4a~R4d、R4g~R4k及R4m分別獨立地為氫原子、鹵素原子或以式(W)所表示的基,且R4a~R4d、R4g~R4k及R4m中的至少一個以上變成以式(W)所表示的基。
式(4)中,作為R4a~R4k及R4m所表示的鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,較佳為氟原子、氯原子或溴原子,更佳為氟原子或氯原子,特佳為氟原子。
以式(4)所表示的化合物中,R4a~R4k及R4m中的鹵素原子較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,進而更佳為0個或1個,特佳為0個。
以式(4)所表示的化合物中,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,R4a~R4k及R4m中的以式(W)所表示的基較佳為1個~4個,更佳為1個或2個,特佳為2個。
R4a~R4k及R4m中的以式(W)所表示的基的位置並無特別限制。其中,於本發明中,式(4)中,就提高載子移動率、且提
高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,較佳為R4a、R4d~R4g、R4j、R4k及R4m分別獨立地為氫原子或鹵素原子,R4b、R4c、R4h及R4i分別獨立地為氫原子、鹵素原子或以式(W)所表示的基,且R4b、R4c、R4h及R4i中的至少一個為以式(W)所表示的基。
於本發明中,更佳為R4a、R4c~R4h及R4j分別獨立地表示氫原子或鹵素原子,R4b及R4j分別獨立地為氫原子、鹵素原子或以式(W)所表示的基,且至少一個為以式(W)所表示的基。
於本發明中,進而更佳為R4b及R4i均為以式(W)所表示的基、且R4c及R4h均為氫原子或鹵素原子,或R4c及R4h均為以式(W)所表示的基、且R4b及R4i均為氫原子或鹵素原子。
於本發明中,特佳為R4b及R4i均為以式(W)所表示的基、且R4c及R4h均為氫原子或鹵素原子,或R4c及R4h均為以式(W)所表示的基、且R4b及R4i均為氫原子或鹵素原子。
式(4)中,2個以上的R4a~R4k及R4m可相互鍵結而形成環,亦可不相互鍵結而形成環,但較佳為不相互鍵結而形成環。
-以式(5)所表示的化合物-
式(5)中,X5a及X5b分別獨立地表示NR5i、O原子或S原子。就合成容易性的觀點而言,X5a及X5b較佳為分別獨立地為O原子或S原子。另一方面,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X5a及X5b中的至少一個為S原子。X5a及X5b較佳為相同的連結基。X5a及X5b更佳為均為S原子。
R5i表示氫原子、烷基、烯基、炔基、醯基、芳基或雜芳基,較佳為氫原子、烷基、烯基、炔基或醯基,更佳為氫原子或烷基,進而更佳為碳數1~14的烷基,特佳為碳數1~4的烷基。
當R5i表示烷基時,可為直鏈烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,但就分子的直線性提高、且可提高載子移動率的觀點而言,較佳為直鏈烷基。
式(5)中,A5a表示CR5g或N原子,A5b表示CR5h或N原子,R5g及R5h分別獨立地表示氫原子或取代基。較佳為A5a為CR5g、或A5b為CR5h,更佳為A5a為CR5g且A5b為CR5h。A5a及A5b可相同,亦可互不相同,但較佳為相同。
式(5)中,R5e與R5g可相互鍵結而形成環,亦可不相
互鍵結而形成環,但較佳為不相互鍵結而形成環。
式(5)中,R5e與R5i可相互鍵結而形成環,亦可不相互鍵結而形成環,但較佳為不相互鍵結而形成環。
式(5)中,R5f與R5h可相互鍵結而形成環,亦可不相互鍵結而形成環,但較佳為不相互鍵結而形成環。
式(5)中,R5f與R5i可相互鍵結而形成環,亦可不相互鍵結而形成環,但較佳為不相互鍵結而形成環。
式(5)中,R5a~R5h分別獨立地表示氫原子或取代基,R5a~R5h中的至少一個為以式(W)所表示的基。
再者,作為以R5a~R5h所表示的取代基,可列舉所述取代基X。另外,以式(W)所表示的基的定義如上所述。
以式(5)所表示的化合物中,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,R5a~R5h中的以式(W)所表示的基較佳為1個~4個,更佳為1個或2個,特佳為2個。
R5a~R5h中的以式(W)所表示的基的位置並無特別限制,但就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,較佳為R5e或R5f。
R5a~R5h中的以式(W)所表示的基以外的取代基較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,進而更佳為0個或1個,特佳為0個。
R5a~R5h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為連結基鏈長為3.7Å以下的基,更佳為連結基鏈長為
1.0Å~3.7Å的基,進而更佳為連結基鏈長為1.0Å~2.1Å的基。連結基鏈長的定義如上所述。
R5a~R5h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為分別獨立地為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基、碳數2以下的經取代或未經取代的炔基、碳數2以下的經取代或未經取代的烯基、或者碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,更佳為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基。
當R5a~R5h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烷基時,作為烷基可採用的取代基,可列舉氰基、氟原子、氘原子等,較佳為氰基。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烷基,較佳為甲基、乙基、或經氰基取代的甲基,更佳為甲基或經氰基取代的甲基,特佳為經氰基取代的甲基。
當R5a~R5h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的炔基時,作為炔基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的取代基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的炔基,可列舉乙炔基、或經氘原子取代的乙炔基,較佳為乙炔基。
當R5a~R5h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烯基時,作為烯基可採
用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烯基,可列舉乙烯基、經氘原子取代的乙烯基,較佳為乙烯基。
當R5a~R5h為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的醯基時,作為醯基可採用的取代基,可列舉氟原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,可列舉甲醯基、乙醯基、或經氟取代的乙醯基,較佳為甲醯基。
-以式(6)所表示的化合物-
式(6)中,X6a~X6d分別獨立地表示NR6g、O原子或S原子,R6g表示氫原子、烷基、烯基、炔基、醯基、芳基或雜芳基。
就合成容易性的觀點而言,X6a~X6d較佳為分別獨立地為O
原子或S原子。另一方面,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X6a~X6d中的至少一個為S原子。X6a~X6d較佳為相同的連結基。X6a~X6d更佳為均為S原子。
R6g表示氫原子、烷基、烯基、炔基、醯基、芳基或雜芳基,較佳為氫原子、烷基、烯基、炔基或醯基,更佳為氫原子或烷基,進而更佳為碳數1~14的烷基,特佳為碳數1~4的烷基。
當R6g表示烷基時,可為直鏈烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,但就分子的直線性提高、且可提高載子移動率的觀點而言,較佳為直鏈烷基。
式(6)中,R6a~R6f分別獨立地表示氫原子或取代基,至少一個表示以式(W)所表示的基。
再者,作為以R6a~R6f所表示的取代基,可列舉所述取代基X。另外,以式(W)所表示的基的定義如上所述。
該些之中,作為R6a~R6f可分別獨立地採用的取代基,較佳為烷基、芳基、烯基、炔基、雜環基、烷氧基、或烷硫基、以式(W)所表示的基,更佳為碳數1~12的烷基、碳數6~20的芳基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~11的烷氧基、碳數5~12的雜環基、碳數1~12的烷硫基、或以式(W)所表示的基,進而更佳為後述的連結基鏈長為3.7Å以下的基、或以式(W)所表示的基,特佳為以式(W)所表示的基。
以式(6)所表示的化合物中,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,R6a~R6f中的以式(W)
所表示的基較佳為1個~4個,更佳為1個或2個,特佳為2個。
R6a~R6f中的以式(W)所表示的基的位置並無特別限制,但較佳為R6c~R6f,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,更佳為R6e或R6f。
R6a~R6f中的以式(W)所表示的基以外的取代基較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,進而更佳為0個或1個,特佳為0個。
R6a~R6f為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為連結基鏈長為3.7Å以下的基,更佳為連結基鏈長為1.0Å~3.7Å的基,進而更佳為連結基鏈長為1.0Å~2.1Å的基。連結基鏈長的定義如上所述。
R6a~R6f為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為分別獨立地為素數2以下的經取代或未經取代的烷基、碳數2以下的經取代或未經取代的炔基、碳數2以下的經取代或未經取代的烯基、或者碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,更佳為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基。
當R6a~R6f為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烷基時,作為烷基可採用的取代基,可列舉氰基、氟原子、氘原子等,較佳為氰基。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烷基,較佳為甲基、乙基、或經氰基取代的甲基,更佳為甲基或經氰基取代的甲基,特佳為經氰基取
代的甲基。
當R6a~R6f為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的炔基時,作為炔基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的炔基,可列舉乙炔基、經氘原子取代的乙炔基,較佳為乙炔基。
當R6a~R6f為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烯基時,作為烯基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烯基,可列舉乙烯基、經氘原子取代的乙烯基,較佳為乙烯基。
當R6a~R6f為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的醯基時,作為醯基可採用的取代基,可列舉氟原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,可列舉甲醯基、乙醯基、經氟取代的乙醯基,較佳為甲醯基。
-以式(7)所表示的化合物-
式(7)中,X7a及X7c分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR7i(>N-R7i),X7b及X7d分別獨立地表示S原子、O原子或Se原子。就合成容易性的觀點而言,較佳為X7a~X7d分別獨立地為O原子或S原子。另一方面,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X7a~X7d中的至少一個為S原子。X7a~X7d較佳為相同的連結基。X7a~X7d更佳為均為S原子。
式(7)中,R7a~R7i分別獨立地表示氫原子或取代基,R7a~R7i中的至少一個為以式(W)所表示的基。
再者,作為以R7a~R7i所表示的取代基,可列舉所述取代基X。另外,以式(W)所表示的基的定義如上所述。
再者,R7i較佳為氫原子或烷基,更佳為碳數5~12的烷基,特佳為碳數8~10的烷基。
當R7i表示烷基時,可為直鏈的烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,但就HOMO軌道的重疊的觀點而言,較佳為直鏈的烷基。
以式(7)所表示的化合物中,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,R7a~R7i中的以式(W)所表示的取代基較佳為1個~4個,更佳為1個或2個,特佳為2個。
R7a~R7i中的以式(W)所表示的基的位置並無特別限制,但就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,較佳為R7d或R7h,更佳為R7d及R7h。
式(7)的R7a~R7i中的以式(W)所表示的基以外的取代基較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,進而更佳為0個或1個,特佳為0個。
R7a~R7i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為連結基鏈長為3.7Å以下的基,更佳為連結基鏈長為1.0Å~3.7Å的基,進而更佳為連結基鏈長為1.0Å~2.1Å的基。連結基鏈長的定義如上所述。
R7a~R7i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為分別獨立地為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基、碳數2以下的經取代或未經取代的炔基、碳數2以下的經取代或未經取代的烯基、或者碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,更佳為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基。
當R7a~R7i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烷基時,作為烷基可採用的取代基,可列舉氰基、氟原子、氘原子等,較佳為氰基。作
為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烷基,較佳為甲基、乙基、或經氰基取代的甲基,更佳為甲基或經氰基取代的甲基,特佳為經氰基取代的甲基。
當R7a~R7i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的炔基時,作為炔基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的取代基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的炔基,可列舉乙炔基、經氘原子取代的乙炔基,較佳為乙炔基。
當R7a~R7i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烯基時,作為烯基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的取代基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烯基,可列舉乙烯基、經氘原子取代的乙烯基,較佳為乙烯基。
當R7a~R7i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的醯基時,作為醯基可採用的取代基,可列舉氟原子等。作為以式(W)所表示的取代基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,可列舉甲醯基、乙醯基、經氟取代的乙醯基,較佳為甲醯基。
-以式(8)所表示的化合物-
式(8)中,X8a及X8c分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR8i,X8b及X8d分別獨立地表示S原子、O原子或Se原子。就合成容易性的觀點而言,X8a~X8d較佳為分別獨立地為O原子或S原子。另一方面,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X8a~X8d中的至少一個為S原子。X8a~X8d較佳為相同的連結基。X8a~X8d更佳為均為S原子。
式(8)中,R8a~R8i分別獨立地表示氫原子或取代基,R8a~R8i中的至少一個為以式(W)所表示的基。
再者,作為以R8a~R8i所表示的取代基,可列舉所述取代基X。另外,以式(W)所表示的基的定義如上所述。
再者,R8i較佳為氫原子或烷基,更佳為碳數5~12的烷基,特佳為碳數8~10的烷基。
當R8i表示烷基時,可為直鏈的烷基,亦可為分支烷基,亦可為環狀烷基,但就HOMO軌道的重疊的觀點而言,較佳為直鏈的烷基。
以式(8)所表示的化合物中,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,R8a~R8i中的以式(W)所表示的取代基較佳為1個~4個,更佳為1個或2個,特佳為2個。
R8a~R8i中的以式(W)所表示的基的位置並無特別限制,但就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,較佳為R8c或R8g,更佳為R8c及R8g。
另外,式(8)的R8a~R8i中的以式(W)所表示的基以外的取代基較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,進而更佳為0個或1個,特佳為0個。
R8a~R8i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為連結基鏈長為3.7Å以下的基,更佳為連結基鏈長為1.0Å~3.7Å的基,進而更佳為連結基鏈長為1.0Å~2.1Å的基。連結基鏈長的定義如上所述。
R8a~R8i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基較佳為分別獨立地為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基、碳數2以下的經取代或未經取代的炔基、碳數2以下的經取代或未經取代的烯基、或者碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,更佳為碳數2以下的經取代或未經取代的烷基。
當R8a~R8i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烷基時,作為烷基可採用的取代基,可列舉氰基、氟原子、氘原子等,較佳為氰基。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烷基,較佳為甲基、乙基、或經氰基取代的甲基,更佳為甲基或經氰基取代的甲基,特佳為經氰基取代的甲基。
當R8a~R8i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的炔基時,作為炔基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的炔基,可列舉乙炔基、經氘原子取代的乙炔基,較佳為乙炔基。
當R8a~R8i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的烯基時,作為烯基可採用的取代基,可列舉氘原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的烯基,可列舉乙烯基、經氘原子取代的乙烯基,較佳為乙烯基。
當R8a~R8i為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基分別獨立地表示碳數2以下的經取代的醯基時,作為醯基可採用的取代基,可列舉氟原子等。作為以式(W)所表示的基以外的取代基時的取代基所表示的碳數2以下的經取代或未經取代的醯基,可列舉甲醯基、乙醯基、經氟取代的乙醯基,較佳為甲醯
基。
-以式(9)所表示的化合物-
式(9)中,X9a及X9b分別獨立地表示O原子、S原子或Se原子。其中,較佳為S原子。
R9c、R9d及R9g~R9j分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或以式(W)所表示的取代基。以式(W)所表示的基的定義如上所述。
R9a、R9b、R9e及R9f分別獨立地表示氫原子或取代基。再者,作為以R9a、R9b、R9e及R9f所表示的取代基,可列舉所述取代基X。
再者,R9c、R9d及R9g~R9j較佳為分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或以式(W)所表示的基(其中,LW為以式(L-3)、式(L-5)、式(L-7)~式(L-9)、式(L-12)~式(L-24)的任一者所表示的基)。其中,R9c、R9d及R9g~R9j更佳為氫原子。
再者,作為LW,較佳為以式(L-3)、式(L-5)、式(L-13)、
式(L-17)或式(L-18)的任一者所表示的基。
R9a~R9i中的至少一個較佳為表示以式(W)所表示的基。
以式(9)所表示的化合物中,就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,R9a~R9i中的以式(W)所表示的取代基較佳為1個~4個,更佳為1個或2個,特佳為2個。
R9a~R9i中的以式(W)所表示的基的位置並無特別限制,但就提高載子移動率、且提高對於有機溶媒的溶解性的觀點而言,較佳為R9b或R9f,更佳為R9b及R9f。
另外,式(9)的R9a~R9i中的以式(W)所表示的基以外的取代基較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,特佳為0個或1個,進而特佳為0個。
-以式(10)所表示的化合物-
式(10)中,R10a~R10h分別獨立地表示氫原子或取代
基,R10a~R10h中的至少一個表示以式(W)所表示的基。再者,作為以R10a~R10h所表示的取代基,可列舉所述取代基X。另外,以式(W)所表示的取代基的定義如上所述。
其中,R10a~R10h分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或取代基,R10a~R10h中的至少一個較佳為經取代或未經取代的芳硫基、經取代或未經取代的雜芳硫基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、經取代或未經取代的芳氧基羰基或者經取代或未經取代的烷基胺基。
式(10)的R10a~R10h較佳為R10b及R10f中的至少一個為經取代或未經取代的芳硫基、經取代或未經取代的雜芳硫基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、經取代或未經取代的芳氧基羰基或者經取代或未經取代的烷基胺基,更佳為經取代或未經取代的芳硫基、或者經取代或未經取代的雜芳硫基,進而更佳為R10b及R10f均為經取代或未經取代的芳硫基、或者經取代或未經取代的雜芳硫基,特佳為經取代或未經取代的苯硫基或者選自下述群組A中的雜芳硫基,最佳為經取代或未經取代的苯硫基或者以下述式(A-17)、式(A-18)、式(A-20)所表示的雜芳硫基。
作為芳硫基,較佳為硫原子連結於碳數6~20的芳基上而成的基,更佳為萘硫基或苯硫基,特佳為苯硫基。
作為雜芳硫基,較佳為硫原子連結於3員環~10員環的雜芳基上而成的基,更佳為硫原子連結於5員環或6員環的雜芳基上而成的基,特佳為下述群組A(以式(A-14)~式(A-27)的任
一者所表示的基)。
群組A中,R"及R"N分別獨立地表示氫原子或取代基。
群組A中,R'較佳為分別獨立地表示氫原子或以式(W)所表示的基。
群組A中,R"N較佳為表示取代基,更佳為烷基、芳基、或雜芳基,進而更佳為烷基、經烷基取代的芳基、或經烷基取代的雜芳基,特佳為碳數1~4的烷基、經碳數1~4的烷基取代的苯基、或經碳數1~4的烷基取代的5員的雜芳基。
作為烷氧基羰基,較佳為羰基連結於碳數1~20的烷基上而成的基。烷基的碳數更佳為2~15,特佳為5~10。
作為芳氧基羰基,較佳為羰基連結於碳數6~20的芳基上而成的基。芳基的碳數更佳為6~15,特佳為8~12。
作為烷基胺基,較佳為胺基連結於碳數1~20的烷基上而成的基。烷基的碳數更佳為2~15,特佳為5~10。
R10a~R10h之中,經取代或未經取代的芳硫基、經取代或未經取代的雜芳硫基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、經取代或未經取代的芳氧基羰基或者經取代或未經取代的烷基胺基以外的取代基(以下,亦稱為其他取代基)較佳為0個~4個,更佳為0個~2個,進而更佳為0個或1個,特佳為0個。
X10a及X10b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NRx(>N-Rx)。就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X10a及X10b中的至少一個為S原子。X10a及X10b較佳為相同的連結基。X10a及X10b更佳為均為S原子。
Rx分別獨立地表示氫原子或以式(W)所表示的基。以式(W)所表示的基的定義如上所述。
-以式(11)所表示的化合物-
式(11)中,X11a及X11b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR11n,R11a~R11k、R11m及R11n分別獨立地表示氫原子或取代基,R11a~R11k、R11m及R11n中的至少一個表示以式(W)所表示的基。作為取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的取代基的定義如上所述。
式(11)中,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X11a及X11b中的至少一個為S原子。X11a及X11b較佳為相同的連結基。X11a及X11b更佳為均為S原子。
式(11)的R11a~R11k及R11m較佳為R11c及R11i中的至少一個為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的芳硫基、經取代或未經取代的雜芳硫基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、經取代或未經取代的芳氧基羰基或者經取代或未經取代的烷基胺基,更佳為經取代或未經取代的烷基,進而更佳為R11c及R11i均為經取代或未經取代的烷基。
-以式(12)所表示的化合物-
式(12)中,X12a及X12b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR12n,R12a~R12k、R12m及R12n分別獨立地表示氫原子或取代基,R12a~R12k、R12m及R12n中的至少一個表示以式(W)所表示的基。作為取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的取代基的定義如上所述。
式(12)中,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X12a及X12b中的至少一個為S原子。X12a及X12b較佳為相同的連結基。X12a及X12b更佳為均為S原子。
式(12)的R12a~R12k及R12m較佳為R12c及R12i中的至少一個為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的芳硫基、經取代或未經取代的雜芳硫基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、經取代或未經取代的芳氧基羰基或者經取代或未經取代的烷基胺基,更佳為經取代或未經取代的烷基,進而更佳為R12c及R12i均為經取代或未經取代的烷基。
-以式(13)所表示的化合物-
式(13)中,X13a及X13b分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR13n,R13a~R13k、R13m及R13n分別獨立地表示氫原子或取代基,R13a~R13k、R13m及R13n中的至少一個表示以式(W)所表示的基。作為取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的基的定義如上所述。
式(13)中,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X13a及X13b中的至少一個為S原子。X13a及X13b較佳為相同的連結基。X13a及X13b更佳為均為S原子。
式(13)的R13a~R13k及R13m較佳為R13c及R13i中的至少一個為經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的芳硫基、經取代或未經取代的雜芳硫基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、經取代或未經取代的芳氧基羰基或者經取代或未經取代的烷基胺基,更佳為經取代或未經取代的烷基,進而更佳為R13c及R13i均
為經取代或未經取代的烷基。
-以式(14)所表示的化合物-
式(14)中,X14a~X14c分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR14i,R14a~R14i分別獨立地表示氫原子或取代基,R14a~R14i中的至少一個表示以式(W)所表示的基。作為取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的基的定義如上所述。
再者,R14a~R14h的至少一個為以式(W)所表示的基,當RW為烷基時,LW較佳為以式(L-2)~式(L-25)的任一者所表示的基。
式(14)中,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X14a~X14c中的至少一個為S原子。X14a~X14c較佳為相同的連結基。X14a~X14c更佳為均為S原子。
作為RW為烷基時的LW,較佳為以式(L-2)~式(L-5)、式(L-13)、式(L-17)、或式(L-18)的任一者所表示的基,更佳
為以式(L-3)、式(L-13)、或式(L-18)的任一者所表示的基。
式(14)的R14a~R14h較佳為R14b及R14g中的至少一個為以式(W)所表示的基,更佳為R14b及R14g均為以式(W)所表示的基。
-以式(15)所表示的化合物-
式(15)中,X15a~X15d分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR15g,R15a~R15g分別獨立地表示氫原子或取代基,R15a~R15g中的至少一個表示以式(W)所表示的基。作為取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的基的定義如上所述。
式(15)中,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X15a~X15d中的至少一個為S原子。X15a~X15d較佳為相同的連結基。X15a~X15d更佳為均為S原子。
式(15)的R15a~R15f較佳為R15b及R15e中的至少一個為以式(W)所表示的基,更佳為R15b及R15e均為以式(W)所表示
的基。
-以式(16)所表示的化合物-
式(16)中,X16a~X16d分別獨立地表示S原子、O原子、Se原子或NR16g。R16a~R16g分別獨立地表示氫原子或取代基,R16a~R16g中的至少一個表示以式(W)所表示的基。作為取代基,可列舉所述取代基X。以式(W)所表示的基的定義如上所述。
再者,R16c及R16f較佳為氫原子、鹵素原子或以式(W)所表示的基(其中,LW為以式(L-3)、式(L-5)、式(L-7)~式(L-9)、式(L-12)~式(L-24)的任一者所表示的基)。R16a、R16b、R16d、R16e及R16g較佳為分別獨立地表示氫原子或取代基。
再者,式(16)中,LW為以式(L-3)、式(L-5)、式(L-7)~式(L-9)、式(L-12)~式(L-24)的任一者所表示的基,當R16c及R16f為以式(W)所表示的基時,較佳為以式(L-3)、式(L-5)、式(L-13)、式(L-17)、式(L-18)的任一者所表示的基。
式(16)中,就提高載子移動率的觀點而言,較佳為X16a~X16d中的至少一個為S原子。X16a~X16d較佳為相同的連結基。X16a~X16d更佳為均為S原子。
式(16)的R16a~R16f較佳為R16a及R16d中的至少一個為以式(W)所表示的基,更佳為R16a及R16d均為以式(W)所表示的基。
另外,R16c及R16f較佳為氫原子。
成分A較佳為於所述縮合多環芳香族基中的縮合多環芳香環上具有烷基,更佳為具有碳數6~20的烷基,進而更佳為具有碳數7~14的烷基。若為所述形態,則所獲得的有機薄膜電晶體的移動率及熱穩定性更優異。
另外,成分A較佳為於所述縮合多環芳香族基中的縮合多環芳香環上具有1個以上的烷基,更佳為具有2個~4個烷基,進而更佳為具有2個烷基。若為所述形態,則所獲得的有機薄膜電晶體的移動率及熱穩定性更優異。
成分A的分子量並無特別限制,但分子量較佳為3,000以下,更佳為2,000以下,進而更佳為1,000以下,特佳為850以下。藉由將分子量設為所述上限值以下,可提高對於溶媒的溶解性。另一方面,就薄膜的膜質穩定性的觀點而言,分子量較佳為300以上,更佳為350以上,進而更佳為400以上。
成分A的合成方法並無特別限制,可參照公知的方法來合成。作為以所述式(1)~式(16)所表示的化合物的合成方法,
例如可列舉:「美國化學會誌(Journal of American Chemical Society)」,116,925(1994)、「英國化學會誌(Journal of Chemical Society)」,221(1951)、「有機化學通訊(Org.Lett.)」,2001,3,3471、「大分子(Macromolecules)」,2010,43,6264、「四面體(Tetrahedron)」,2002,58,10197、日本專利特表2012-513459號公報、日本專利特開2011-46687號公報、「化學研究雜誌縮印本(Journal of Chemical Research.miniprint)」,3,601-635(1991)、「日本化學學會通報(Bull.Chem.Soc.Japan)」,64,3682-3686(1991)、「四面體通訊(Tetrahedron Letters)」,45,2801-2803(2004)、歐洲專利公開第2251342號說明書、歐洲專利公開第2301926號說明書、歐洲專利公開第2301921號說明書、韓國專利公開第10-2012-0120886號公報、「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」,2011,696、「有機化學通訊(Org.Lett.)」,2001,3,3471、「大分子(Macromolecules)」,2010,43,6264、「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」,2013,78,7741、「歐洲化學雜誌(Chem.Eur.J.)」,2013,19,3721、「日本化學學會通報(Bull.Chem.Soc.Jpn.)」,1987,60,4187、「美國化學會誌(J.Am.Chem.Soc.)」,2011,133,5024、「歐洲化學雜誌(Chem.Eur.J.)」2013,19,3721、「大分子(Macromolecules)」,2010,43,6264-6267、「美國化學會誌(J.Am.Chem.Soc.)」,2012,134,16548-16550等。
再者,就有機薄膜電晶體的移動率的觀點而言,成分A較佳為含有至少一種以式(1)~式(9)、式(14)或式(15)的
任一者所表示的化合物,更佳為含有至少一種以式(1)~式(9)或式(15)的任一者所表示的化合物。
以下表示成分A的較佳的具體例,但當然不限定於該些具體例。
<酚性還原劑>
本發明的有機半導體組成物含有酚性還原劑。酚性還原劑具有抑制遷移的功能,因此有時被稱為「遷移抑制劑」或「酚性防止劑」。
於本發明中,所謂遷移(電遷移),表示金屬等導電性物質離子化,且離子移動(遷移)。
酚性還原劑的含量相對於特定高分子化合物(後述)的含量的比例MB/C(酚性還原劑/高分子化合物)以質量基準計為0.1~5,較佳為0.2~4,更佳為0.3~3.3。藉由所述比例MB/C處於所述範圍內,各成分的特性良好地發揮,因此所製作的有機薄膜電晶體的移動率及絕緣可靠性變得優異。
另一方面,若所述比例MB/C未滿0.1,則酚性還原劑的功能
不會充分地發揮,所製作的有機薄膜電晶體的絕緣可靠性下降。另外,若所述比例MB/C超過5,則因有機半導體材料的結晶成長受到阻礙等理由,所製作的有機薄膜電晶體的移動率下降。如此,若所述比例MB/C為所述範圍外,則各成分的特性不會充分地發揮。
相對於有機半導體組成物的總質量,酚性還原劑的含量較佳為0.01質量%~5質量%,更佳為0.05質量%~3質量%,進而更佳為0.2質量%~2質量%。藉由酚性還原劑的含量處於所述範圍內,有機薄膜電晶體的移動率及絕緣可靠性變得更優異。
於本發明中,作為酚性還原劑,就抑制遷移的功能進一步提昇這一觀點而言,較佳為包含以下的化合物X及化合物Y的至少一者。
化合物X:含有2個以上的選自由以通式(A)所表示的基及以通式(B)所表示的基所組成的群組中的基的化合物
化合物Y:以通式(C)所表示的化合物
以下,對式中的各基進行說明。
通式(A)中,R1~R3分別獨立地表示氫原子或取代基。
作為取代基,可列舉:鹵素原子、烷基(包含環烷基)、烯基(包含環烯基、雙環烯基)、炔基、芳基、雜環基、氰基、羥基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、矽烷氧基、雜環氧基、醯氧基、胺甲醯氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、胺基(包含苯胺基)、醯基胺基、胺基羰基胺基、烷氧基羰基胺基、芳氧基羰基胺基、胺磺醯基胺基、烷基磺醯基胺基及芳基磺醯基胺基、巰基、烷硫基、芳硫基、雜環硫基、胺磺醯基、磺基、烷基亞磺醯基及芳基亞磺醯基、烷基磺醯基及芳基磺醯基、醯基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、胺甲醯基、芳基偶氮基及雜環偶氮基、醯亞胺基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基胺基、矽烷基、或該些的組合。
更詳細而言,作為取代基,表示鹵素原子(例如氯原子、溴原子、碘原子)、烷基[表示直鏈、分支、環狀的經取代或未經取代的烷基。該些為亦包含烷基(較佳為碳數1~30的烷基,例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、第三丁基、正辛基、二十基、2-氯乙基、2-氰基乙基、2-乙基己基)、環烷基(較佳為碳數3~30的經取代或未經取代的環烷基,例如環己基、環戊基、4-正十二基環己基)、雙環烷基(較佳為碳數5~30的經取代或未經取代的雙環烷基,即自碳數5~30的雙環烷烴中去除一個氫原子而成的一價的基。例如雙環[1.2.2]庚烷-2-基、雙環[2.2.2]辛烷-3-基)、以及環結構多的三環結構等者。以下所說明的取代基中的烷基(例如烷硫基的烷基)亦表示此種概念的烷基]、
烯基[表示直鏈、分支、環狀的經取代或未經取代的烯基。該些為包含烯基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的烯基,例如乙烯基、烯丙基、異戊二烯基、香葉基、油烯基)、環烯基(較佳為碳數3~30的經取代或未經取代的環烯基,即去除碳數3~30的環烯烴的一個氫原子而成的一價的基。例如2-環戊烯-1-基、2-環己烯-1-基)、雙環烯基(經取代或未經取代的雙環烯基,較佳為碳數5~30的經取代或未經取代的雙環烯基,即去除具有一個雙鍵的雙環烯烴的一個氫原子而成的一價的基。例如雙環[2.2.1]庚-2-烯-1-基、雙環[2.2.2]辛-2-烯-4-基)者]、炔基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的炔基,例如乙炔基、炔丙基、三甲基矽烷基乙炔基)、
芳基(較佳為碳數6~30的經取代或未經取代的芳基,例如苯基、對甲苯基、萘基、間氯苯基、鄰十六醯基胺基苯基)、雜環基(較佳為5員或6員的經取代或未經取代的自芳香族或非芳香族的雜環化合物中去除一個氫原子而成的一價的基,更佳為碳數3~30的5員或6員的芳香族的雜環基。例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶基、2-苯并噻唑啉基)、
氰基、羥基、硝基、羧基、烷氧基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、第三丁氧基、正辛氧基、2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(較佳為碳數6~30的經取代或未經取代的芳氧基,例如苯氧基、2-甲基苯氧基、4-第三丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四醯基胺基苯氧基)、
矽烷氧基(較佳為碳數3~20的矽烷氧基,例如三甲基矽烷氧基、第三丁基二甲基矽烷氧基)、雜環氧基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的雜環氧基、1-苯基四唑-5-氧基、2-四氫吡喃氧基)、醯氧基(較佳為甲醯氧基、碳數2~30的經取代或未經取代的烷基羰氧基、碳數6~30的經取代或未經取代的芳基羰氧基,例如甲醯氧基、乙醯氧基、三甲基乙醯氧基、硬脂醯氧基、苯甲醯氧基、對甲氧基苯基羰氧基)、胺甲醯氧基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的胺甲醯氧基,例如N,N-二甲基胺甲醯氧基、N,N-二乙基胺甲醯氧基、嗎啉基羰氧基、N,N-二-正辛基胺基羰氧基、N-正辛基胺甲醯氧基)、烷氧基羰氧基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的烷氧基羰氧基,例如甲氧基羰氧基、乙氧基羰氧基、第三丁氧基羰氧基、正辛基羰氧基)、芳氧基羰氧基(較佳為碳數7~30的經取代或未經取代的芳氧基羰氧基,例如苯氧基羰氧基、對甲氧基苯氧基羰氧基、對正十六氧基苯氧基羰氧基)、
胺基(較佳為胺基、碳數1~30的經取代或未經取代的烷基胺基、碳數6~30的經取代或未經取代的苯胺基,例如胺基、甲基胺基、二甲基胺基、苯胺基、N-甲基-苯胺基、二苯基胺基)、醯基胺基(較佳為甲醯基胺基、碳數1~30的經取代或未經取代的烷基羰基胺基、碳數6~30的經取代或未經取代的芳基羰基胺基,例如甲醯基胺基、乙醯基胺基、三甲基乙醯基胺基、月桂醯基胺基、苯甲醯基胺基、3,4.5-三-正辛氧基苯基羰基胺基)、胺基
羰基胺基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的胺基羰基胺基,例如胺甲醯基胺基、N,N-二甲基胺基羰基胺基、N,N-二乙基胺基羰基胺基、嗎啉基羰基胺基)、烷氧基羰基胺基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的烷氧基羰基胺基,例如甲氧基羰基胺基、乙氧基羰基胺基、第三丁氧基羰基胺基、正十八烷氧基羰基胺基、N-甲基-甲氧基羰基胺基)、芳氧基羰基胺基(較佳為碳數7~30的經取代或未經取代的芳氧基羰基胺基,例如苯氧基羰基胺基、對氯苯氧基羰基胺基、間正辛氧基苯氧基羰基胺基)、胺磺醯基胺基(較佳為碳數0~30的經取代或未經取代的胺磺醯基胺基,例如胺磺醯基胺基、N,N-二甲基胺基磺醯基胺基、N-正辛基胺基磺醯基胺基)、烷基磺醯基胺基及芳基磺醯基胺基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的烷基磺醯基胺基、碳數6~30的經取代或未經取代的芳基磺醯基胺基,例如甲基磺醯基胺基、丁基磺醯基胺基、苯基磺醯基胺基、2,3,5-三氯苯基磺醯基胺基、對甲基苯基磺醯基胺基)、
巰基、烷硫基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的烷硫基,例如甲硫基、乙硫基、正十六烷硫基)、芳硫基(較佳為碳數6~30的經取代或未經取代的芳硫基,例如苯硫基、對氯苯硫基、間甲氧基苯硫基)、雜環硫基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的雜環硫基,例如2-苯并噻唑硫基、1-苯基四唑-5-硫基)、胺磺醯基(較佳為碳數0~30的經取代或未經取代的胺磺醯基,例如N-乙基胺磺醯基、N-(3-十二烷氧基丙基)胺磺醯基、
N,N-二甲基胺磺醯基、N-乙醯基胺磺醯基、N-苯甲醯基胺磺醯基、N-(N'-苯基胺甲醯基)胺磺醯基)、磺基、烷基亞磺醯基及芳基亞磺醯基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的烷基亞磺醯基、碳數6~30的經取代或未經取代的芳基亞磺醯基,例如甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、苯基亞磺醯基、對甲基苯基亞磺醯基)、
烷基磺醯基及芳基磺醯基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的烷基磺醯基、碳數6~30的經取代或未經取代的芳基磺醯基,例如甲基磺醯基、乙基磺醯基、苯基磺醯基、對甲基苯基磺醯基)、醯基(較佳為甲醯基、碳數2~30的經取代或未經取代的烷基羰基、碳數7~30的經取代或未經取代的芳基羰基、碳數4~30的經取代或未經取代的利用碳原子而與羰基鍵結的雜環羰基,例如乙醯基、三甲基乙醯基、2-氯乙醯基、硬脂醯基、苯甲醯基、對正辛氧基苯基羰基、2-吡啶基羰基、2-呋喃基羰基)、芳氧基羰基(較佳為碳數7~30的經取代或未經取代的芳氧基羰基,例如苯氧基羰基、鄰氯苯氧基羰基、間硝基苯氧基羰基、對第三丁基苯氧基羰基)、烷氧基羰基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的烷氧基羰基,例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、第三丁氧基羰基、正十八烷氧基羰基)、
胺甲醯基(較佳為碳數1~30的經取代或未經取代的胺甲醯基,例如胺甲醯基、N-甲基胺甲醯基、N,N-二甲基胺甲醯基、N,N-二-正辛基胺甲醯基、N-(甲基磺醯基)胺甲醯基)、芳基偶氮基及雜環偶氮基(較佳為碳數6~30的經取代或未經取代的芳基偶
氮基、碳數3~30的經取代或未經取代的雜環偶氮基,例如苯基偶氮、對氯苯基偶氮、5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮)、醯亞胺基(較佳為N-琥珀醯亞胺、N-鄰苯二甲醯亞胺)、膦基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的膦基,例如二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基)、氧膦基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的氧膦基,例如氧膦基、二辛氧基氧膦基、二乙氧基氧膦基)、氧膦基氧基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的氧膦基氧基,例如二苯氧基氧膦基氧基、二辛氧基氧膦基氧基)、氧膦基胺基(較佳為碳數2~30的經取代或未經取代的氧膦基胺基,例如二甲氧基氧膦基胺基、二甲基胺基氧膦基胺基)、矽烷基(較佳為碳數3~30的經取代或未經取代的矽烷基,例如三甲基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、苯基二甲基矽烷基)。
所述官能基之中,具有氫原子者亦可將氫原子去除並進而由所述基取代。作為此種官能基的例子,可列舉:烷基羰基胺基磺醯基、芳基羰基胺基磺醯基、烷基磺醯基胺基羰基、芳基磺醯基胺基羰基等。作為其例,可列舉:甲基磺醯基胺基羰基、對甲基苯基磺醯基胺基羰基、乙醯基胺基磺醯基、苯甲醯基胺基磺醯基等。
再者,於本說明書的酚性還原劑的說明中,「取代基」表示所述含義。
其中,就所獲得的有機薄膜電晶體的移動率及/或絕緣可靠性更優異的觀點(以後,亦簡稱為「本發明的效果更優異的觀
點」)而言,R1及R2較佳為分別獨立地為氫原子、烷基、或烷氧基,更佳為碳數1~4的烷基。另外,就本發明的效果更優異的觀點而言,R3較佳為氫原子或烷基。
再者,R1與R2不會均為氫原子。
另外,式中,*表示鍵結位置。
通式(B)中,R4表示取代基。取代基的定義如上所述。
其中,就本發明的效果更優異的觀點而言,R4較佳為烷基、或烷氧基,更佳為碳數1~4的烷基。
R5~R7分別獨立地表示氫原子或取代基。取代基的定義如上所述。
其中,就本發明的效果更優異的觀點而言,R5及R7較佳為分別獨立地為氫原子或烷基。
R6較佳為氫原子、烷基、或烷氧基,更佳為碳數1~4的烷基。
X表示二價的連結基。作為二價的連結基,例如可列舉:直鏈狀、分支狀或環狀的二價的脂肪族烴基(例如碳數1~12的伸烷基。更具體而言,亞甲基、伸乙基、伸丙基等),直鏈狀、分支狀或環狀的二價的芳香族烴基(例如伸苯基),-O-,-S-,-SO2-,-NR20-,-CO-,-NH-,-COO-,-CONR20-,-O-CO-O-,-SO3-,-NHCOO-,-SO2NR20-,-NH-CO-NH-,或將該些的多個組合而成的基(例如伸烷氧基、伸烷氧基羰基、伸烷基羰氧基等)等。此處,R20表示氫原子或碳數1~5的烷基。
*表示鍵結位置。
通式(C)中,R8及R12分別獨立地表示取代基。取代基的定義如上所述。
其中,就本發明的效果更優異的觀點而言,R8及R12較佳為分別獨立地為烷基、或烷氧基,更佳為碳數1~4的烷基。
R9~R11及R13~R15分別獨立地表示氫原子或取代基。取代基的定義如上所述。
其中,就本發明的效果更優異的觀點而言,R9~R11及R13~R15較佳為分別獨立地為氫原子或烷基,更佳為氫原子。
R9、R11、R13及R15較佳為分別獨立地為氫原子或烷基。R10及R14較佳為分別獨立地為氫原子、烷基、或烷氧基,更佳為碳數1~4的烷基。
Z表示-COR16R17-、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NR-、-PR-、-POR-、-COCO-、-NHNH-或-S-S-。
再者,R表示氫原子或取代基。取代基的定義如上所述。作為R,較佳為氫原子或烷基。
另外,R16及R17分別獨立地表示氫原子或取代基。取代基的定義如上所述。
化合物X含有至少兩個以上的選自由所述以通式(A)所表示的基及以通式(B)所表示的基所組成的群組中的基,就本發明的效果更優異的觀點而言,較佳為含有3個以上,更佳為含有4個以上。上限並無特別限制,但就合成方面的觀點而言,較
佳為含有12個以下,更佳為含有6個以下。
另外,就本發明的效果更優異的觀點而言,較佳為於化合物X中至少含有以通式(A)所表示的基,尤其,更佳為含有所述適宜範圍的數量的以通式(A)所表示的基。
化合物X可為高分子化合物,亦可為低分子化合物。例如,作為高分子化合物,亦可為多分支高分子(高支鏈聚合物(hyperbranched polymer)、樹枝狀聚合物等)。
化合物X及化合物Y的分子量並無特別限制,但就本發明的效果更優異的觀點而言,較佳為3000以下,更佳為2000以下。下限並無特別限制,但就有機半導體材料的結晶性的觀點而言,較佳為330以上,更佳為500以上。
作為所述化合物(X)的適宜形態,就本發明的效果更優異的觀點而言,可列舉以通式(D)所表示的化合物。
通式(D)(Rx)n-L-(Ry)m
通式(D)中,Rx為選自由以通式(E)所表示的基、及以通式(B)所表示的基所組成的群組中的基。以通式(B)所表示的基的定義如上所述。
以通式(E)所表示的基中的R1~R3的定義與以通式(A)所表示的基中的各基的定義相同。
通式(E)中,Y表示單鍵或二價的連結基。二價的連結基的定義與所述以X所表示的二價的連結基的定義相同。再者,作為Y的適宜形態,可列舉伸烷基、-L10-L11-L10-(L10:伸烷基,L11:酯基或醯胺基),於伸烷基中亦可含有-O-。
*表示鍵結位置。其中,R1與R2兩者不會均為氫原子。
另外,當n為2以上時,多個Rx可相同,亦可不同。
Ry表示氫原子或取代基。取代基的定義如上所述。
其中,就本發明的效果更優異的觀點而言,Ry較佳為氫原子、烷基或芳基。當m為2以上時,多個Ry可相同,亦可不同。
L表示n+m價的連結基。例如,當n+m=2時表示二價的連結基,當n+m=3時表示三價的連結基,當n+m=4時表示四價的連結基,當n+m=5時表示五價的連結基,及當n+m=6時表示六價的連結基。
作為L的適宜形態,就本發明的效果更優異的觀點而言,可列舉選自由以通式(1)~通式(10)所表示的基所組成的群組中的基。*表示鍵結位置。
再者,於通式(1)、通式(2)、通式(8)及通式(9)的情況下n+m=2,於通式(3)~通式(5)的情況下n+m=3,於通式(6)的情況下n+m=4,於通式(7)及通式(10)的情況下n+m=6。
再者,通式(10)中,L1表示單鍵或二價的連結基。二價的連結基的定義與以X所表示的二價的連結基的定義相同。
n表示2~6的整數,m表示0~4的整數,且滿足n+m≦6。
其中,就本發明的效果更優異的觀點而言,n較佳為表示2~4的整數。另外,m較佳為表示0~2的整數,m較佳為0。
n與m的關係的適宜形態可列舉n表示2~4的整數,m表示0~2的整數,且滿足n+m≦4的形態。
以通式(D)所表示的化合物的分子量的適宜形態可列舉所述化合物X的分子量的範圍。
作為所述酚性還原劑,例如可例示以下者。
<特定高分子化合物>
本發明的有機半導體組成物包括特定高分子化合物。於本發明中,特定高分子化合物如上所述,是指重量平均分子量為50萬以上的高分子化合物。
作為特定高分子化合物的功能之一,如上所述,可列舉調整有機半導體組成物的黏度。藉此,容易將有機半導體組成物設為適合於印刷的黏度。
特定高分子化合物的重量平均分子量為50萬以上,就有機半
導體組成物變成更適合於印刷者這一觀點而言,較佳為80萬~2000萬,更佳為150萬~800萬,進而更佳為200萬~600萬。
本發明中的各成分的重量平均分子量為藉由利用聚苯乙烯換算的凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)測定所求出的值。
更具體而言,重量平均分子量的測定是於下述條件下,使用GPC(凝膠滲透層析法)來進行。
使各成分溶解於四氫呋喃中,利用東曹(股份)製造的8020GPC系統,將TSK-GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000、SuperH4000串聯連接,使用四氫呋喃作為溶出液,並藉由紫外線檢測器(波長254nm)來進行測定。分子量的校準是使用聚苯乙烯標準。
作為特定高分子化合物,可較佳地使用絕緣性者,具體而言,可更佳地使用導電率為10-10S/cm以下者。
作為特定高分子化合物,例如可列舉:聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、橡膠、熱塑性彈性體等。
作為特定高分子化合物的具體例,可列舉聚苯乙烯(PS)、聚(α-甲基苯乙烯)(PαMS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚(乙烯基醇)(PVA)、聚(乙酸乙烯酯)(PVAc)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氰基乙基普魯蘭多糖(CYPEL)、聚(二乙烯基四甲基二矽氧烷-雙(苯并環丁烯))(BCB)、乙烯-丙烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠等,但並不限定於
該些具體例。
該些之中,作為特定高分子化合物,較佳為具有苯環的高分子化合物(含有具有苯環基的單量體單元的高分子)。具有苯環基的單量體單元的含量並無特別限制,但於構成特定高分子化合物的所有單量體單元中,較佳為50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,進而更佳為90莫耳%以上。上限並無特別限制,可列舉100莫耳%。
特定高分子化合物可單獨含有一種,亦可含有兩種以上。
相對於有機半導體組成物的總質量,特定高分子化合物的含量較佳為0.1質量%~3質量%,更佳為0.15質量%~2質量%,進而更佳為0.2質量%~1.5質量%。
<界面活性劑>
本發明的有機半導體組成物包括界面活性劑。
有機半導體膜形成於疏水性高的基板上的情況多。另外,本發明的有機半導體組成物因用於印刷,故必須降低其黏度,因此於基板上更容易被排斥。
因此,藉由使用含有界面活性劑的本發明的有機半導體組成物,有機半導體膜的潤濕擴大性提昇,有機半導體組成物的印刷性提昇。
特定高分子化合物的含量相對於界面活性劑的含量的比例MC/D(特定高分子化合物/界面活性劑)以質量基準計較佳為0.01~200,更佳為0.5~150,進而更佳為1~100,特佳為3~80。
藉由所述比例MC/D處於所述範圍內,有機半導體組成物的黏度與潤濕擴大性的平衡變得良好,因此印刷性進一步提昇。
相對於有機半導體組成物的總質量,界面活性劑的含量較佳為0.005質量%~2質量%,更佳為0.01質量%~1質量%,進而更佳為0.05質量%~0.5質量%。藉由界面活性劑的含量處於所述範圍內,有機半導體組成物的潤濕擴大性變得良好,因此印刷性進一步提昇。
作為界面活性劑,可使用:氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑等各種界面活性劑。其中,就印刷性變得更優異這一觀點而言,較佳為使用氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑,就有機薄膜電晶體的移動率變得更優異這一觀點而言,更佳為使用氟系界面活性劑。該些界面活性劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
氟系界面活性劑可使用市售品,例如可列舉:W-AHE、W-AHI(以上,富士軟片(FujiFilm)(股份)製造),美佳法(Megafac)F171、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F141、美佳法(Megafac)F142、美佳法(Megafac)F143、美佳法(Megafac)F144、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)F437、美佳法(Megafac)F475、美佳法(Megafac)F479、美佳法(Megafac)F482、美佳法(Megafac)F554、美佳法(Megafac)
F780、美佳法(Megafac)F781、美佳法(Megafac)F781F(以上,迪愛生(DIC)(股份)製造),弗洛德(Fluorad)FC430、弗洛德(Fluorad)FC431、弗洛德(Fluorad)FC171(以上,住友3M(股份)製造),沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC1068、沙福隆(Surflon)SC-381、沙福隆(Surflon)SC-383、沙福隆(Surflon)S393、沙福隆(Surflon)KH-40(以上,旭硝子(股份)製造),PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(歐諾法(OMNOVA)公司製造)等。
作為矽酮系界面活性劑,就進一步提昇印刷性這一觀點而言,較佳為使用改質矽酮系界面活性劑。
作為改質矽酮界面活性劑,例如可使用經選自由烷基、芳烷基、聚醚基及高級脂肪酸酯所組成的群組中的至少一種基改質的矽酮界面活性劑,該些之中,較佳為使用經烷基及芳烷基的至少一者改質的矽酮系界面活性劑。
所述矽酮系界面活性劑可使用市售品,例如可列舉:東麗矽酮(Toray silicone)DC3PA、東麗矽酮(Toray silicone)SH7PA、東麗矽酮(Toray silicone)DC11PA、東麗矽酮(Toray silicone)SH21PA、東麗矽酮(Toray silicone)SH28PA、東麗矽酮(Toray silicone)SH29PA、東麗矽酮(Toray silicone)SH30PA、東麗矽酮(Toray silicone)SH8400(以上,東麗.道康寧(Dow Corning Toray)(股份)製造),TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、
TSF-4452(以上,邁圖高新材料(Momentive Performance Materials)公司製造),KP341、KF6001、KF6002(以上,信越矽酮(Shin-Etsu silicone)(股份)製造),BYK300、BYK302、BYK306、BYK307、BYK310、BYK322、BYK323、BYK330、BYK331、BYK333、BYK337、BYK344、BYK352、BYK354、BYK356、BYK377、BYK378(以上,畢克化學(BYKChemie)公司製造)等。
<特定有機溶劑>
本發明的有機半導體組成物包括特定有機溶劑。所謂特定有機溶劑,是指如所述般標準沸點為150℃以上的有機溶劑。
於有機半導體組成物中,特定有機溶劑作為使各成分溶解或分散的溶媒發揮功能。
特定有機溶劑的標準沸點(即,1個大氣壓下的沸點)為150℃以上,較佳為160℃~280℃,更佳為180℃~250℃。因藉由特定有機溶劑的標準沸點為150℃以上,可抑制伴隨附著於印刷裝置上的有機半導體組成物的蒸發(揮發)的增黏等理由,故可良好地應用於印刷製程。另外,藉由為250℃以下,可縮短乾燥時間,並確保製造時的處理量,另外,可減少有機半導體膜內的殘留溶劑,因此亦容易維持性能。
相對於此,若特定有機溶劑的標準沸點未滿150℃,則附著於印刷裝置上的有機半導體組成物的增黏或固化等得到促進,對於印刷製程的應用性下降。
相對於有機半導體組成物的總質量,特定有機溶劑的含
量較佳為90質量%~99質量%,更佳為95質量%~98.5質量%,進而更佳為96質量%~98質量%。藉由特定有機溶劑的含量處於所述範圍內,而存在有機半導體組成物對於印刷製程的應用性變得更良好、或所述各成分的溶解性(或分散性)進一步提昇的傾向。
作為特定有機溶劑,只要是沸點為150℃以上者,則並無特別限定,例如可列舉:茴香醚、乳酸乙酯、環己酮、二醇醚系溶劑、丁基噻吩、2,4-二甲基吡啶、N,N-二甲基乙醯胺、苯***、甲氧基甲苯、1,2-亞甲基二氧基苯、苯并呋喃、苄基甲基醚、1,8-桉葉素、甲基苯并噁唑、二氯苯、2,2-二甲基-1,3-苯并間二氧雜環戊烯、二甲基茴香醚、苯并噁唑、乙基苄基醚、乙基茴香醚、硫代茴香醚、2,3-二氫苯并呋喃、二甲基亞碸、苄腈、伸乙基二氧噻吩、烯丙基苯基醚、乙酸苯酯、十氫萘、甲基咪唑、2,3-二氫-2-甲基苯并呋喃、苯甲酸酯、苯乙酮、甲酚、1-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、4-乙基苯***、戊基苯、萘滿(1,2,3,4-四氫萘)、二甲氧基苯、丁氧基苯、二溴噻吩、硝基苯、1-氟萘、乙醯基噻吩、異佛爾酮、乙酸苄酯、苯并二噁烷、二甲氧基甲苯、4-第三丁基茴香醚、對丙烯基茴香醚、喹啉、碳酸伸乙酯、甲基苯并噻唑、環己基苯、甲基萘、縮水甘油基苯基醚、二甲基萘滿、三甲氧基苯、噻吩羧酸丁酯、二丙氧基苯、對茴香醛二甲縮醛、聯苯、二苯基醚、二甲基萘、苯氧基甲苯、四氫-2-苯氧基-2H-吡喃、二苄基醚、環己基苯基醚等。該些之中,就所述各成分的溶解性(或分散性)
變得更良好這一觀點而言,較佳為萘滿(1,2,3,4-四氫萘)、1-氟萘、十氫萘、二溴噻吩。
特定有機溶劑可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
本發明的有機半導體組成物亦可含有所述以外的有機溶劑,即沸點未滿150℃的有機溶劑。於此情況下,能夠以不會使對於印刷製程的應用性下降的程度使用。
<其他成分>
只要可發揮所述各成分的功能,則本發明的有機半導體組成物亦可包括通常的有機半導體組成物中所含有的各種成分。
<物性等>
本發明的有機半導體組成物的黏度就對於印刷製程的應用性更優異這一觀點而言,印刷時的溫度下的黏度較佳為5mPa.s~1000mPa.s,更佳為10mPa.s~500mPa.s,進而更佳為20mPa.s~100mPa.s。
作為黏度的測定方法,較佳為依據JIS Z8803的測定方法。具體而言,本發明中的黏度的測定可使用東機產業公司製造的E型黏度計(TVE-22)來進行。
<有機半導體組成物的製備方法>
有機半導體組成物的製備方法(製造方法)並無特別限制,可採用公知的方法。例如將規定量的所述各種成分添加至特定有機溶媒中,適宜實施攪拌處理,藉此可獲得本發明的有機半導體組成物。
[有機薄膜電晶體]
本發明的有機薄膜電晶體具有使用所述有機半導體組成物所製作的有機半導體膜。作為此種有機半導體膜的製造方法,例如可列舉:藉由印刷來將有機半導體組成物賦予至規定的基板(基材)上,視需要實施乾燥處理的方法。
將組成物賦予至基板上的方法只要使用印刷法,則並無特別限制,例如可使用噴墨印刷法、柔版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法等,該些之中,較佳為噴墨印刷法、柔版印刷法。於此情況下,所述有機半導體組成物亦被稱為噴墨印刷用的有機半導體組成物、或柔版印刷用的有機半導體組成物。
乾燥處理是視需要而實施的處理,根據有機半導體組成物中所含有的各成分的種類來適宜選擇最佳的條件。其中,就本發明的效果更優異、生產性優異的觀點而言,作為加熱溫度,較佳為30℃~150℃,更佳為40℃~120℃,作為加熱時間,較佳為10分鐘~300分鐘,更佳為20分鐘~180分鐘。
所形成的有機半導體膜的膜厚並無特別限制,但就本發明的效果更優異的觀點而言,較佳為10nm~500nm,更佳為30nm~200nm。
所述有機半導體組成物適宜作為形成有機薄膜電晶體、有機EL(Electro Luminescence)及有機薄膜太陽電池等的有機半導體膜(有機半導體層)的組成物,其中,特別適宜作為形成有機薄膜電晶體的有機半導體膜(有機半導體層)的組成物。
以下,對使用所述有機半導體組成物所製作的有機薄膜電晶體(有機場效電晶體)進行說明。
本發明的有機薄膜電晶體具有使用所述有機半導體組成物所製作的有機半導體膜(有機半導體層),可進而具有源電極、汲電極、及閘電極。本發明的有機薄膜電晶體因具有使用所述有機半導體組成物所形成的有機半導體層,故以高水準滿足移動率及絕緣可靠性。
本實施形態的有機薄膜電晶體的結構並無特別限定,例如可為底部接觸型或頂部接觸型等任一種結構。
以下,一面參照圖式一面對本發明的有機薄膜電晶體的一例進行說明。圖1是本發明的一實施形態的底部接觸型的有機薄膜電晶體100的剖面示意圖。
於圖1的例中,有機薄膜電晶體100包括:基板(基材)10、閘電極20、閘極絕緣膜30、源電極40、汲電極42、有機半導體層(有機半導體膜)50、及密封層60。此處,有機半導體層50是使用所述有機半導體組成物所形成者。
以下,對基板(基材)、閘電極、閘極絕緣膜、源電極、汲電極、有機半導體層(有機半導體膜)及密封層、以及各自的形成方法進行詳述。
<基板>
基板發揮支撐後述的閘電極、源電極、汲電極等的作用。
基板的種類並無特別限制,例如可列舉:塑膠基板、玻璃基
板、陶瓷基板等。其中,就對於各元件的應用性及成本的觀點而言,較佳為玻璃基板或塑膠基板。
作為塑膠基板的材料,可列舉:熱硬化性樹脂(例如環氧樹脂、酚樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂(例如聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)及聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate,PEN)等)或熱塑性樹脂(例如苯氧基樹脂、聚醚碸、聚碸、及聚苯碸等)。
作為陶瓷基板的材料,例如可列舉:氧化鋁(alumina)、氮化鋁、氧化鋯、矽、氮化矽、及碳化矽等。
作為玻璃基板的材料,例如可列舉:鈉玻璃、鉀玻璃、硼矽玻璃、石英玻璃、鋁矽玻璃、及鉛玻璃等。
<閘電極>
作為閘電極的材料,例如可列舉:金(Au)、銀、鋁、銅、鉻、鎳、鈷、鈦、鉑、鎂、鈣、鋇及鈉等金屬;InO2、SnO2及氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)等導電性的氧化物;聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、及聚二乙炔等導電性高分子;矽、鍺、及鎵砷等半導體;富勒烯、碳奈米管、及石墨等碳材料等。其中,較佳為金屬,更佳為銀或鋁。
閘電極的厚度並無特別限制,但較佳為20nm~200nm。
形成閘電極的方法並無特別限制,例如可列舉:於基板上對電極材料進行真空蒸鍍或濺鍍的方法、塗佈或印刷電極形成用組成物的方法等。另外,當對電極進行圖案化時,作為進行圖
案化的方法,例如可列舉:光微影法;噴墨印刷、網版印刷、平板印刷、及凸版印刷(柔版印刷)等印刷法;以及遮罩蒸鍍法等。
<閘極絕緣膜>
作為閘極絕緣膜的材料,可列舉:聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯基醇、聚乙酸乙烯酯、聚胺基甲酸酯、聚碸、聚苯并噁唑、聚倍半矽氧烷、環氧樹脂、及酚樹脂等聚合物;二氧化矽、氧化鋁(silicon dioxide)、及氧化鈦等氧化物;以及氮化矽等氮化物等。該些材料之中,就與有機半導體層的相容性而言,較佳為聚合物。
當使用聚合物作為閘極絕緣膜的材料時,較佳為併用交聯劑(例如三聚氰胺)。藉由併用交聯劑,聚合物得到交聯,所形成的閘極絕緣膜的耐久性提昇。
閘極絕緣膜的膜厚並無特別限制,但較佳為100nm~1000nm。
形成閘極絕緣膜的方法並無特別限制,例如可列舉:將閘極絕緣膜形成用組成物塗佈於形成有閘電極的基板上的方法、對閘極絕緣膜材料進行蒸鍍或濺鍍的方法等。塗佈閘極絕緣膜形成用組成物的方法並無特別限制,可使用公知的方法(例如棒塗法、旋塗法、刀塗法、及刮刀法)。
當塗佈閘極絕緣膜形成用組成物來形成閘極絕緣膜時,亦能夠以去除溶媒、交聯等為目的而於塗佈後進行加熱(烘烤)。作為形成閘極絕緣膜時的加熱條件,並無特別限制,但較佳為通常於
30℃~250℃(較佳為80℃~200℃)下實施5分鐘~120分鐘(較佳為5分鐘~60分鐘)。
<源電極、汲電極>
源電極及汲電極的材料的具體例與所述閘電極相同。其中,較佳為金屬,更佳為銀。
形成源電極及汲電極的方法並無特別限制,例如可列舉:於形成有閘電極與閘極絕緣膜的基板上對電極材料進行真空蒸鍍或濺鍍的方法、塗佈或印刷電極形成用組成物的方法等。圖案化方法的具體例與所述閘電極相同。
源電極及汲電極的通道長度並無特別限制,但較佳為5μm~30μm。
源電極及汲電極的通道寬度並無特別限制,但較佳為10μm~200μm。
於本發明的有機薄膜電晶體中,源電極、汲電極及閘電極中的至少一種電極可為銀。電極材料之中,銀容易離子化,且容易成為遷移的產生原因。但是,若使用所述有機半導體組成物來形成半導體層,則可充分地抑制遷移的產生。因此,當使用銀作為電極材料時,本發明的效果特別顯著地顯現出來。
<有機半導體層>
有機半導體層(有機半導體膜)是使用所述有機半導體組成物所形成的層。
有機半導體層的製造方法如上所述,因此省略其說明。
<密封層>
就耐久性的觀點而言,本發明的有機薄膜電晶體較佳為於最外層具備密封層。可將公知的密封劑(密封層形成用組成物)用於密封層。
密封層的厚度並無特別限制,但較佳為0.2μm~10μm。
形成密封層的方法並無特別限制,例如可列舉:將密封層形成用組成物塗佈於形成有閘電極、閘極絕緣膜、源電極、汲電極、及有機半導體層的基板上的方法等。塗佈密封層形成用組成物的方法的具體例與塗佈閘極絕緣膜形成用組成物的方法相同。當塗佈密封層形成用組成物來形成密封層時,亦能夠以去除溶媒、交聯等為目的而於塗佈後進行加熱(烘烤)。
作為形成密封層時的加熱條件,並無特別限制,但較佳為通常於30℃~250℃(較佳為80℃~200℃)下實施5分鐘~120分鐘(較佳為5分鐘~60分鐘)。
<其他有機薄膜電晶體>
圖2是表示本發明的一實施形態的頂部接觸型的有機薄膜電晶體200的剖面示意圖。
於圖2的例中,有機薄膜電晶體200包括:基板10、閘電極20、閘極絕緣膜30、源電極40、汲電極42、有機半導體層(有機半導體膜)50、及密封層60。此處,有機半導體層50是使用所述本發明的有機半導體組成物所形成者。
基板、閘電極、閘極絕緣膜、源電極、汲電極、有機半導體
層及密封層如上所述,因此省略其說明。
[電子紙、顯示元件]
本發明的一實施形態的電子紙及顯示元件除將所述有機薄膜電晶體用於顯示圖像的顯示部以外,可具有公知的結構,因此省略其說明。
所述有機薄膜電晶體如上所述,移動率及絕緣可靠性優異,因此可適宜地用於電子紙或顯示元件等各種電子元件。
以下,根據實施例來更詳細地說明本發明,但本發明並不由該些實施例限定。
[有機半導體組成物的製備]
將下述表1中所示的各成分以變成表1中所示的比例的方式混合、攪拌,而製備實施例及比較例的各有機半導體組成物。
再者,當有機半導體材料及特定高分子化合物等難以溶解時,視需要一面進行50℃左右的加熱一面進行攪拌,而使各成分溶解。
(A)有機半導體材料
A-1:TIPS稠五苯(6,13-雙(三異丙基矽烷基乙炔基)稠五苯,西格瑪奧德里奇(Sigma-Aldrich)公司製造)
A-2:diF-TES-ADT(2,8-二氟-5,11-雙(三乙基矽烷基乙炔基)蒽二噻吩,西格瑪奧德里奇公司製造)
A-3:OSC-15(依據日本專利特開2009-190999號公報中所
記載的方法進行合成)
A-4:OSC-5(參考公知文獻(「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」,2011,696、「有機化學通訊(Org.Lett.)」,2001,3,3471、「大分子(Macromolecules)」,2010,43,6264、「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」,2013,78,7741、「歐洲化學雜誌(Chem.Eur.J.)」,2013,19,3721)進行合成)
A-5:OSC-9(參考文獻A(K.Muellen,「化學通訊(Chem.Commun.)」,2008,1548-1550.)、文獻B(K.Takimiya,「有機化學通訊(Org.Lett.)」,2007,9,4499-4502.)、文獻C(Rao;Tilak,「科學與工業研究雜誌(Journal of Scientific and Industrial Research)」,1958,vol.17B,p.260-265.)、文獻D(Ghaisas;Tilak,「科學與工業研究雜誌(Journal of Scientific and Industrial Research)」,1955,vol.14B,p.11.)進行合成)
(B)酚性還原劑
.B-1:易璐諾斯(IRGANOX)-245(商品名,參照下述式,巴斯夫(BASF)公司製造)
.B-2:易璐諾斯(IRGANOX)-1035(商品名,參照下述式,巴斯夫公司製造)
.B-3:易璐諾斯(IRGANOX)-1010(商品名,參照下述式,巴斯夫公司製造)
.B-4:蘇謐利哲(Sumilizer)MDP-S(商品名,2,2'-亞甲基雙(6-第三丁基-對甲酚),參照下述式,住友化學公司製造)
(C)高分子化合物
C-1:聚苯乙烯(重量平均分子量(Mw):55萬,珀利賽恩斯(Polysciences)公司製造)
C-2:聚苯乙烯(重量平均分子量(Mw):211萬,西格瑪奧德里奇公司製造)
C-3:聚α-甲基苯乙烯(重量平均分子量(Mw):85萬,珀利賽恩斯公司製造)
C-4:聚苯乙烯(重量平均分子量(Mw):16萬,西格瑪奧德里奇公司製造)
(D)界面活性劑
D-1:BYK-323(商品名,芳烷基改質矽酮系界面活性劑,畢克公司製造)
D-2:美佳法(Megafac)F-781F(商品名,氟系界面活性劑,
迪愛生公司製造)
D-3:弗洛蘭(Florene)AC-277(商品名,丙烯酸系界面活性劑,共榮社化學公司製造)
(E)特定有機溶劑
E-1:萘滿(西格瑪奧德里奇公司製造,標準沸點:207℃)
E-2:1-氟萘(東京化成公司製造,標準沸點:212℃)
[評價試驗]
<印刷性的評價>
使用柔版印刷機(IGT公司製造,製品名「F-1」),將以所述方式獲得的實施例及比較例的有機半導體組成物以濕膜厚(濕潤時的膜厚)變成5μm的方式全面印刷於表面能為35mN/m的有機絕緣膜基板上。其後,根據於加熱板上以50℃對基板進行乾燥時固體成分殘存的面積,進行下述A~D的評價。於實用方面,較佳為A~C,更佳為A或B,進而更佳為A。將結果示於表1中。
「A」:固體成分殘存的面積相對於基板整個面為95%以上
「B」:固體成分殘存的面積相對於基板整個面為90%以上、未滿95%
「C」:固體成分殘存的面積相對於基板整個面為80%以上、未滿90%
「D」:固體成分殘存的面積相對於基板整個面未滿80%
<有機薄膜電晶體的製作>
使用以所述方式獲得的實施例及比較例的各有機半導體組成
物,藉由以下的程序來製作有機薄膜電晶體後,進行移動率及絕緣可靠性的評價。
於玻璃基板(益格(Eagle)XG:康寧公司製造)上蒸鍍成為閘電極的Al(厚度:50nm)。於其上旋塗閘極絕緣膜用組成物(聚乙烯基苯酚/三聚氰胺=1/1(w/w)的丙二醇單甲醚乙酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate,PGMEA)溶液(溶液濃度:2質量%)),並以150℃進行60分鐘烘烤,而形成膜厚為400nm的閘極絕緣膜。於其上對Au進行遮罩蒸鍍,而形成通道長度為25μm、通道寬度為200μm的源電極及汲電極。使用柔版印刷機(IGT公司製造,製品名「F-1」),將以所述方式獲得的實施例及比較例的有機半導體組成物以濕膜厚(濕潤時的膜厚)變成5μm的方式全面印刷於形成有電極的基板上。繼而,於手套箱內以80℃進行30分鐘烘烤,而形成厚度為150nm的有機半導體層。於其上旋塗Cytop CTL-107MK(旭硝子(AGC)公司製造)(密封層形成用組成物),並以120℃進行20分鐘烘烤,而形成厚度為2μm的密封層(最上層),從而獲得實施例及比較例的有機半導體電晶體(底部接觸型)。
(移動率的評價)
將以所述方式獲得的實施例及比較例的有機薄膜電晶體的各電極與連接於半導體參數分析儀(4155C,安捷倫科技(Agilent Technologies)公司製造)的手動探針的各端子連接,進行場效電晶體(FET)的評價。具體而言,藉由測定汲極電流-閘極電壓
(Id-Vg)特性來算出場效移動率([cm2/V.sec])。將同樣地製作的5個元件的平均值設為場效移動率μ1。
另外,根據與所述相同的程序,針對實施例及比較例的各有機半導體組成物分別製備不含酚性還原劑的有機半導體組成物(比較組成物)。例如,對應於實施例1的比較組成物是於實施例1的有機半導體組成物的組成中不含酚性還原劑B-1者。另外,對應於實施例6的比較組成物是於實施例6的有機半導體組成物的組成中不含酚性還原劑B-2者。
繼而,除使用各比較組成物以外,根據與實施例1的有機薄膜電晶體的製作相同的程序,製作比較用的有機薄膜電晶體。針對所獲得的比較用的有機薄膜電晶體,根據與所述μ1相同的程序算出場效移動率。將所算出的場效移動率設為μ2。
根據所算出的μ1與μ2來求出μ1/μ2,並根據以下的基準進行評價。將結果示於表1中。於實用方面,就移動率的觀點而言,較佳為A~C,更佳為A或B,進而更佳為A。
「A」:μ1/μ2≧0.8
「B」:0.8>μ1/μ2≧0.5
「C」:0.5>μ1/μ2≧0.1
「D」:0.1>μ1/μ2
(絕緣可靠性的評價)
根據以下的方法實施以所述方式獲得的實施例及比較例的有機薄膜電晶體的耐久性試驗,並進行絕緣可靠性的評價。
首先,將所獲得的有機薄膜電晶體設置於溫度:60℃、濕度60%的恆溫恆濕槽內,並施加Vs=-20V、Vd=0V、Vg=-20V的電壓。於此期間內,每10分鐘進行電晶體特性的測定,並算出臨限電壓Vth相對於初始值觀測到10V以上的偏移的時間作為該電晶體的壽命時間(T1)。
另外,根據與所述移動率的評價相同的程序,製作使用不含酚性還原劑的有機半導體組成物的比較用的有機薄膜電晶體。針對所獲得的比較用的有機薄膜電晶體,算出臨限電壓Vth相對於初始值觀測到10V以上的偏移的時間作為該電晶體的壽命時間(T2)。
根據所算出的T1與T2來求出T1/T2,並根據以下的基準進行評價。將結果示於表1中。就絕緣可靠性的觀點而言,較佳為A~C,更佳為A或B,進而更佳為A。
「A」:T1/T2≧10
「B」:10>T1/T2≧5
「C」:5>T1/T2≧1.5
「D」:1.5>T1/T2
[評價結果]
將以上的評價試驗的結果示於表1中。再者,表中的wt%表示質量%。
如表1的評價結果所示般,藉由相對於特定高分子化合物,有機半導體材料的含有比例處於0.02~10的範圍內,且酚性還原劑的含有比例處於0.1~5的範圍內,可獲得印刷性優異的有機半導體組成物,使用其所製作的有機薄膜電晶體的移動率及絕緣可靠性優異(實施例1~實施例20)。
根據實施例15~實施例17的對比,顯示出藉由使用含有矽酮系界面活性劑或氟系界面活性劑的有機半導體組成物(實施例15、實施例16),印刷性更優異。尤其,可知若使用氟系界面活性劑(實施例15),則有機薄膜電晶體的移動率更優異。推測其原因在於:若使用氟系界面活性劑,則使用有機半導體組成物所形成的有機半導體膜的潤濕擴大性進一步提昇,可形成更均勻的膜。
根據實施例11與實施例13的對比,顯示出藉由相對於界面活性劑,特定高分子化合物的含有比例為200以下(實施例11),印刷性進一步提昇。另外,根據實施例11與實施例19的對比,顯示出藉由相對於界面活性劑,特定高分子化合物的含有比例為3以上(實施例11),所製作的有機薄膜電晶體的移動率及絕緣可靠性進一步提昇。
顯示出若使用不含特定高分子化合物及界面活性劑的至少一者的比較例1及比較例2的有機半導體組成物,則印刷性下降。
顯示出若使用相對於特定高分子化合物的有機半導體材料的含有比例為0.02~10的範圍外(未滿0.02)的比較例3的有機半
導體組成物,則所製作的有機薄膜電晶體的移動率下降。
顯示出若使用相對於特定高分子化合物的有機半導體材料的含有比例為0.02~10的範圍外(超過10)、且相對於特定高分子化合物的酚性還原劑的含有比例為0.1~5的範圍外(超過5)的比較例4的有機半導體組成物,則印刷性下降。
顯示出若使用相對於特定高分子化合物的酚性還原劑的含有比例為0.1~5的範圍外(未滿0.1)的比較例5的有機半導體組成物,則所製作的有機薄膜電晶體的絕緣可靠性下降。
顯示出若使用相對於特定高分子化合物的酚性還原劑的含有比例為0.1~5的範圍外(超過5)的比較例6的有機半導體組成物,則所製作的有機薄膜電晶體的移動率下降。
顯示出若使用含有重量平均分子量未滿50萬的高分子化合物的比較例7的有機半導體組成物,則印刷性下降。
10‧‧‧基板(基材)
20‧‧‧閘電極
30‧‧‧閘極絕緣膜
40‧‧‧源電極
42‧‧‧汲電極
50‧‧‧有機半導體層(有機半導體膜)
60‧‧‧密封層
100‧‧‧有機薄膜電晶體
Claims (11)
- 一種有機半導體膜形成用組成物,其包括有機半導體材料、酚性還原劑、重量平均分子量為50萬以上的高分子化合物、界面活性劑、及標準沸點為150℃以上的有機溶劑,所述有機半導體材料的含量相對於所述高分子化合物的含量的比例以質量基準計為0.02~10,且所述酚性還原劑的含量相對於所述高分子化合物的含量的比例以質量基準計為0.1~5,所述高分子化合物的含量相對於所述界面活性劑的含量的比例以質量基準計為0.01~200,所述有機溶劑的含量相對於所述有機半導體膜形成用組成物的總質量為90質量%~99質量%,所述有機半導體材料具有縮合多環芳香族基,所述縮合多環芳香族基中的環數為4個以上,所述縮合多環芳香族基中的至少兩個環含有選自由硫原子、氮原子、硒原子及氧原子所組成的群組中的至少一個原子,且含有選自由苯環、萘環、及菲環所組成的群組中的至少任一種結構作為所述縮合多環芳香族基中的部分結構,所述有機半導體材料含有至少一種以式(1)~式(15)的任一者所表示的化合物,
- 如申請專利範圍第1項所述的有機半導體膜形成用組成物,其中所述酚性還原劑含有包含兩個以上的選自由以通式(A)所表示的基及以通式(B)所表示的基所組成的群組中的基的化合物X、以及以通式(C)所表示的化合物Y的至少一者,
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的有機半導體膜形成用組成物,其中所述有機半導體材料中的所述縮合多環芳香族基中的環數為5或6。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的有機半導體膜形成用組成物,其中於所述有機半導體材料的所述縮合多環芳香族基中含有至少兩個雜環,所述雜環分別為僅具有1個雜原子的雜環。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的有機半導體膜形成用組成物,其中所述界面活性劑含有選自由氟系界面活性劑及矽酮系界面活性劑所組成的群組中的至少一種化合物。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的有機半導體膜形成用組成物,其中所述有機半導體材料含有至少一種以所述式(1)~式(9)或式(15)所表示的化合物。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的有機半導體膜形成用組成物,其用於噴墨印刷或柔版印刷。
- 一種有機薄膜電晶體,其包括使用如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的有機半導體膜形成用組成物所製作的有機半導體膜。
- 如申請專利範圍第8項所述的有機薄膜電晶體,其更包括源電極、汲電極、及閘電極,且所述源電極、所述汲電極及所述閘電極中的至少一種電極包含含有銀的材料。
- 一種電子紙,其使用如申請專利範圍第8項或第9項所述的有機薄膜電晶體。
- 一種顯示元件,其使用如申請專利範圍第8項或第9項所述的有機薄膜電晶體。
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