(57)【要約】【課題】印刷法やフォトリソグラフィにより微細なパターン形成が可能な材料を用いて、ゲート絶縁膜を有する有機薄膜トランジスタを提供すること。【解決手段】基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタにおいて、当該ゲート絶縁膜として、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物から得られたゲート絶縁膜を用いる。該有機薄膜トランジスタは、前記ゲート電極が形成された前記基板に、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物を印刷法により塗布する工程及び当該光硬化性組成物からなる層に活性エネルギー線を照射し硬化させて前記ゲート絶縁膜を形成する工程等により製造される。【選択図】図１
2011187558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタにおいて、当該ゲート絶縁膜が、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物から得られたゲート絶縁膜であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記基板がプラスチックフィルムである請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記光ラジカル発生剤が、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤である請求項１又は２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記光硬化性組成物が、前記ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物１００質量部に対して光ラジカル発生剤を０．１〜１０質量部含有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタを製造する方法において、
前記ゲート電極が形成された前記基板上に、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物を印刷法により塗布する工程、及び当該光硬化性組成物からなる層に活性エネルギー線を照射し硬化させて前記ゲート絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲート絶縁膜を有する有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置、ＥＬ表示装置等の表示装置に関する研究が盛んに行われており、低消費電力で駆動可能な表示装置の一つとして電子ペーパーが注目されている。電子ペーパーは、紙のように厚さが薄く作ることが可能であり、低消費電力化や電源を切っても画像を保持できるという利点を有しており、電子書籍やポスターへの利用が期待されている。電子ペーパーの表示基板にプラスチックフィルムを使用し、表示装置の駆動部に有機薄膜トランジスタを使用すれば、柔軟で屈曲しても品質を損なわずに表示でき、応用範囲も広がり、普及が進むものと考えられている。
【０００３】
薄膜トランジスタのゲート絶縁膜は、一般に、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の絶縁性の高い無機材料を、ＣＶＤ法により成膜して製造するが、ＣＶＤ法は大掛かりな真空系装置を必要とすることから、製造コストの面で問題がある。また、これらの無機材料は硬質で剛直であり、プラスチックフィルム等のフレキシブルな基板に適用した場合には、屈曲により破損する恐れがある。
【０００４】
これに対し、有機系の材料は、有機溶媒に可溶なものが多いことから塗布法や印刷法により、安価に大量の製造が可能であり、また屈曲性やプラスチックフィルムへの密着性に優れることから、有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜用の有機絶縁材料の検討が行われている。
【０００５】
電子ペーパー等では大面積で微細な表示装置が必要であり、そこで用いられる有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜は、印刷法やフォトリソグラフィ法により作製することにより安価に製造することが求められている。印刷法やフォトリソグラフィによりゲート絶縁膜の形成が可能な光硬化性組成物としては、アルコキシシランの縮合物と光酸発生剤又は塩基発生剤とを含有する光硬化性組成物（例えば、特許文献１〜３を参照）が知られている。アルコキシシランを縮合させて得られるシリコーン樹脂（ポリシロキサン樹脂ともいう）は、電気絶縁性が高くゲート絶縁膜材料として有望であるが、このような感光性樹脂では、アルコキシシリル基の架橋により硬化させるためには２００〜５００℃程度に熱処理する必要があることから、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルムを基板とすることができず、フレキシブルな電子ペーパーを実現することはできない。また、残存する光酸発生剤又は塩基発生剤及びそれらの分解物により、高い電荷移動度（キャリア移動度ともいう）が得られず電流リークが発生するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１４８８９５号公報
【特許文献２】特開２００７−４３０５５号公報
【特許文献３】特開２００７−３１６５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、印刷法やフォトリソグラフィにより微細なパターン形成が可能な材料を用いて、ゲート絶縁膜を有する有機薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、前記に鑑み鋭意研究し、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物を含む光硬化性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物がゲート絶縁膜として優れた物性を示すことを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
即ち、本発明は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタにおいて、当該ゲート絶縁膜が、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物から得られたゲート絶縁膜であることを特徴とする有機薄膜トランジスタを提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタを製造する方法において、
前記ゲート電極が形成された前記基板上に、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物を印刷法により塗布する工程、及び当該光硬化性組成物からなる層に活性エネルギー線を照射し硬化させて前記ゲート絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果は、印刷法やフォトリソグラフィにより微細なパターン形成が可能な材料を用いて形成されたゲート絶縁膜を有し、高い電荷移動度が得られる有機薄膜トランジスタを提供したことにある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）及び（ｃ）はトップゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタの構成を示す概略断面図であり、図１（ｂ）はトップゲート・トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタの構成を示す概略断面図であり、図１（ｄ）及び（ｆ）は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の構成を示す概略断面図であり、図１（ｅ）は、ボトムゲート・トップコンタクト型の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について、好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
本発明は、有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜が、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物（以下、本発明の光硬化性組成物という場合がある）より得られたゲート絶縁膜であるところに特徴がある。
【００１４】
本発明の有機薄膜トランジスタに好適に用いられるラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物は、ケイ素原子ごとのユニットに分けて表現した場合、例えば、下記一般式（１）で表わすことができる。
【００１５】
【化１】
2011187558.tif 000003
（式中、Ｒ1〜Ｒ9は、同一でも異なっていてもよい炭素数１〜８のアルキル基、炭素数５若しくは６のシクロアルキル基又は炭素数６〜８のアリール基を表わし、Ｘ1〜Ｘ3は、同一でも異なっていてもよいラジカル重合性基を表わし、ａ〜ｇは０〜１０００００の数を表わす。但し、ｅ〜ｇの合計は少なくとも１であり、ａ〜ｇの合計は少なくとも１０である。）
【００１６】
前記一般式（１）において、式中、Ｒ1〜Ｒ9は、同一でも異なっていてもよい炭素数１〜８のアルキル基、炭素数５若しくは６のシクロアルキル基又は炭素数６〜８のアリール基を表わす。炭素数１〜８のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、イソプロピル、２級ブチル、２級ペンチル、２級ヘキシル、２級ヘプチル、２級オクチル、イソブチル、ｔ−ブチル、イソペンチル、ｔ−ペンチル、イソヘキシル、ｔ−ヘキシル、２−メチルペンチル、イソヘプチル、ｔ−ヘプチル、イソオクチル、ｔ−オクチル、２−エチルヘキシル等が挙げられる。炭素数５若しくは６のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロペンチルメチル等が挙げられる。炭素数６〜８のアリール基としては、例えば、フェニル、メチルフェニル、エチルフェニル、ジメチルフェニル等が挙げられる。Ｒ1〜Ｒ9としては、原料の入手の容易さとゲート絶縁膜の物性から、メチル、エチル及びフェニルが好ましく、メチル及びフェニルが好ましい。中でも、Ｒ7〜Ｒ9としては、原料の入手の容易さから、メチルが好ましい。
【００１７】
前記一般式（Ｉ）において、Ｘ1〜Ｘ3は、同一でも異なっていてもよいラジカル重合性基を表わす。ラジカル重合性基としては、例えば、アクリロキシメチル、２−アクリロキシエチル、２−アクリロキシプロピル、３−アクリロキシプロピル、メタクリロキシメチル、２−メタクリロキシエチル、２−メタクリロキシプロピル、３−メタクリロキシプロピル、４−ビニルフェニル、２−（４−ビニルフェニル）エチル等が挙げられ、良好なゲート絶縁膜が得られることから、３−アクリロキシプロピルが好ましい。
【００１８】
前記一般式（１）において、ａ〜ｇは０〜１０００００の数を表わすが、ｅ〜ｇの合計は少なくとも１であり、ａ〜ｇの合計は少なくとも１０である。ａ〜ｇの何れかが１０００００を超える数の場合は、ポリシロキサン化合物の粘度が上がり良好なゲート絶縁膜が得られず、ａ〜ｇの合計が１０よりも小さい場合には、粘度が低すぎて均一な膜が形成できない場合がある。良好なゲート絶縁膜が得られることから、ｂとｆの合計はａ〜ｇの合計に対して、０．３以上であることが好ましく、０．５以上であることがさらに好ましく、０．６以上であることが最も好ましい。良好なゲート絶縁膜が得られることから、ｅ〜ｇの合計はａ〜ｇの合計に対して、０．０１〜０．３であることが好ましく、０．０５〜０．２であることが更に好ましい。
【００１９】
前記一般式（１）で表わされるポリシロキサン化合物のポリシロキサン骨格は特に限定されず、環状、ラダー状（はしご状）、籠状等の構造を有していてもよい。
【００２０】
前記一般式（１）で表わされるポリシロキサン化合物は、各ユニットに対応するハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物の加水分解・縮合反応により得ることができる。ハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、反応性が良好で工業的な入手が容易であることから、クロロシラン化合物、メトキシシラン化合物及びエトキシシラン化合物が好ましい。
【００２１】
前記一般式（１）のＲ1Ｒ2Ｒ3ＳｉＯ1/2で表わされるユニットに対応する、好ましいハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、トリメチルクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、トリメチルメトシキシシラン、ジメチルフェニルメトシキシシラン、トリメチルメトシキシシラン、ジメチルフェニルメトシキシシラン等が挙げられる。
【００２２】
前記一般式（１）のＲ4Ｒ5ＳｉＯ2/2で表わされるユニットに対応する、好ましいハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、ジメチルジクロロシラン、メチルフェニルクロロシラン、ジフェニルクロロシラン、ジメチルジメトシキシシラン、メチルフェニルジメトシキシシラン、ジフェニルジメトシキシシラン、ジメチルジエトシキシシラン、メチルフェニルジエトシキシシラン、ジフェニルジエトシキシシラン等が挙げられる。
【００２３】
前記一般式（１）のＲ6ＳｉＯ3/2で表わされるユニットに対応する、好ましいハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、メチルトリメトシキシシラン、フェニルトリメトシキシシラン、メチルトリエトシキシシラン、フェニルトリエトシキシシラン等が挙げられる。
【００２４】
前記一般式（１）のＳｉＯ4/2で表わされるユニットに対応する、好ましいハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、テトラクロロシラン、トリクロロメトシキシシラン、ジクロロジメトキシシラン、クロロトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトシキシシラン等が挙げられる。
【００２５】
前記一般式（１）のＸ1Ｒ7Ｒ8ＳｉＯ1/2で表わされるユニットに対応する、好ましいハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、（３−アクリロキシプロピル）ジメチルクロロシラン、（３−メタクリロキシプロピル）ジメチルクロロシラン、（アクリロキシメチル）ジメチルメトシキシシラン、（２−アクリロキシプロピル）ジメチルメトシキシシラン、（３−アクリロキシプロピル）ジメチルメトシキシシラン、（３−アクリロキシプロピル）ジメチルエトシキシシラン、（メタクリロキシメチル）ジメチルメトシキシシラン、（２−メタクリロキシプロピル）ジメチルメトシキシシラン、（３−メタクリロキシプロピル）ジメチルメトシキシシラン、（３−メタクリロキシプロピル）ジメチルエトシキシシラン等が挙げられる。
【００２６】
前記一般式（１）のＸ2Ｒ9ＳｉＯ2/2で表わされるユニットに対応する、好ましいハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、（３−アクリロキシプロピル）メチルジクロロシラン、（３−メタクリロキシプロピル）メチルジクロロシラン、（アクリロキシメチル）メチルジメトシキシシラン、（２−アクリロキシプロピル）メチルジメトシキシシラン、（３−アクリロキシプロピル）メチルジメトシキシシラン、（３−アクリロキシプロピル）メチルジエトシキシシラン、（メタクリロキシメチル）メチルジメトシキシシラン、（２−メタクリロキシプロピル）メチルジメトシキシシラン、（３−メタクリロキシプロピル）メチルジメトシキシシラン、（３−メタクリロキシプロピル）メチルジエトシキシシラン等が挙げられる。
【００２７】
前記一般式（１）のＸ3ＳｉＯ3/2で表わされるユニットに対応する、好ましいハロシラン化合物又はアルコキシシラン化合物としては、３−アクリロキシプロピル）トリクロロシラン、（３−メタクリロキシプロピル）トリクロロシラン、（アクリロキシメチル）トリメトシキシシラン、（２−アクリロキシプロピル）トリメトシキシシラン、（３−アクリロキシプロピル）トリメトシキシシラン、（３−アクリロキシプロピル）トリエトシキシシラン、（メタクリロキシメチル）トリメトシキシシラン、（２−メタクリロキシプロピル）トリメトシキシシラン、（３−メタクリロキシプロピル）トリメトシキシシラン、（３−メタクリロキシプロピル）トリエトシキシシラン等が挙げられる。
【００２８】
前記各ユニットに対応するアルコキシシラン化合物又はハロシラン化合物を加水分解縮合する場合、溶媒中で、酸又は塩基等の触媒を使用して反応することが好ましい。反応に使用できる溶媒としては、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等が挙げられ、これらの一種を用いることも二種以上を混合して用いることも出来る。水以外の溶媒を使用するためには、加水分解・縮合反応を促進するために適量の水を添加して反応を行うことが好ましい。
【００２９】
アルコキシシラン化合物やハロシラン化合物の加水分解・縮合反応では、アルコキシシリル基やハロシリル基が水によって加水分解しシラノール基が生成し、この生成したシラノール基同士、又はシラノール基とアルコキシル基若しくはクロロシラン基とが縮合してシロキサン基（ＳｉＯＳｉ基）が生成する。
【００３０】
前記の加水分解・縮合反応の触媒としては、塩酸、リン酸、硫酸等の無機酸類；ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、リン酸モノイソプロピル等の有機酸類；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア等の無機塩基類；トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアミン化合物（有機塩基）類等が挙げられ、これらの一種を用いることも、二種以上を併用することも出来る。加水分解・縮合反応の温度は、溶媒の種類、触媒の種類及び量等により変わるが、０〜８０℃が好ましく、５〜５０℃が更に好ましく、８〜３０℃が最も好ましい。
【００３１】
前記一般式（１）で表わされるポリシロキサン化合物は、その製法上、シラノール基（ＳｉＯＨ基）が残る場合があるが、シラノール基が存在することにより、ゲート絶縁膜の電荷移動度が低下することから、前記ポリシロキサン化合物中のシラノール基の含量は０．３ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが更に好ましい。シラノール基の含量を前記の範囲とする方法としては、ハロシラン化合物や加水分解性エステル等によりシラノール基を封止する方法が挙げられる。シラノール基を封止する方法としては、例えば、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザンによりトリメチルシリル化する方法、オルト蟻酸エステル、オルト酢酸エステル、テトラアルコキシメタン、炭酸エステル等の加水分解性エステル化合物によりアルコキシル化する方法等が挙げられる。尚、シラノール基は、近赤外線分光光度計（特開２００１−２０８６８３号公報、特開２００３−３５６６７号公報等を参照）や29Ｓｉ−ＮＭＲ（特開２００７−２１７２４９公報等を参照）を使用した機器分析により定量することができる。
【００３２】
次に、光ラジカル発生剤について説明する。本発明において光ラジカル発生剤とは、エネルギー線照射によりラジカル重合を開始させることが可能な化合物を言う。エネルギー線としては、紫外線、電子線、Ｘ線、放射線、高周波等が挙げられる。光ラジカル発生剤としては、アセトフェノン系光ラジカル発生剤、ベンジル系光ラジカル発生剤、ベンゾフェノン系光ラジカル発生剤、チオキサントン系光ラジカル発生剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤等が挙げられる。光ラジカル発生剤は、１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
前記アセトフェノン系光ラジカル発生剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、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−ヒドロキシメチル−２−メチルプロピオフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ｐ−ターシャリブチルジクロロアセトフェノン、ｐ−ターシャリブチルトリクロロアセトフェノン、ｐ−アジドベンザルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパノン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、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−ｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−ビニル−（１−メチルビニル）フェニル］プロパノンのオリゴマー等が挙げられる。
【００３４】
前記ベンジル系光ラジカル発生剤としては、例えば、ジフェニルジケトン（ベンジルともいう）、ビス（４−メトキシフェニル）ジケトン（アニシルともいう）等が挙げられる。
【００３５】
前記ベンゾフェノン系光ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、ミヒラーケトン、４，４’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルスルフィド等が挙げられる。
【００３６】
前記チオキサントン系光ラジカル発生剤としては、例えば、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−エチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオオキサントン等が挙げられる。
【００３７】
前記アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤としては、例えば、２−メチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルフォスフィン酸メチルエステル等のモノアシルフォスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤；ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のビスアシルフォスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤があげられる。
【００３８】
前記光ラジカル発生剤としては、高い電荷移動度が得られることから、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤が好ましく、モノアシルフォスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤が更に好ましく、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドが最も好ましい。２種以上の光ラジカル発生剤を併用する場合には、少なくとも１種がアシルホスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤であることが好ましい。
【００３９】
本発明の光硬化性組成物中の光ラジカル発生剤の含有量は、光ラジカル発生剤の種類、本発明の光硬化性組成物中のラジカル重合性基の含有量、活性エネルギー線の種類と強度等により変わるが、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましく、０．２〜７質量部であることが更に好ましく、０．３〜５質量部であることが最も好ましい。前記光ラジカル発生剤の含有量が０．１質量部未満であると硬化が不十分となる場合があり、１０質量部を超えると、配合量に見合う増量効果が得られないばかりか、却って耐熱性、透明性等に悪影響を及ぼす場合がある。
【００４０】
本発明の光硬化性組成物は、更に、有機溶剤を含有してもよい。このような有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、キシレン、トルエン、エチルベンゼン、スチレン、トリメチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン等の芳香族炭化水素化合物；ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、イソヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、イソノナン、デカン、イソデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メンタン、デカヒドロナフタレン等の飽和炭化水素化合物；ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等のエーテル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸シクロヘキシル等のエステル系溶媒；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエステル系溶媒等が挙げられる。これらの溶剤は、単独あるいは２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４１】
本発明の光硬化性組成物を塗布法や印刷法により使用する場合、有機溶剤の含有量は、本発明のポリシロキサン化合物１００質量部に対して、５〜２００質量部であることが好ましく、１０〜１００質量部であることが更に好ましい。
【００４２】
本発明の光硬化性組成物は、前記有機溶剤のほか、必要に応じて、光増感剤、レベリング剤、可塑剤、チクソ性付与剤、光酸発生剤、熱酸発生剤、分散剤、消泡剤、顔料、染料等の任意成分を配合することができる。これらの任意成分の配合量は、本発明のポリシロキサン化合物１００質量部に対して、合計で０．００１〜１質量部であることが好ましい。
【００４３】
本発明は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を備える有機薄膜トランジスタ、一般にＭＩＳ型（金属−絶縁体−半導体型）トランジスタと呼ばれる種類の有機薄膜トランジスタにおいて、当該ゲート絶縁膜として、本発明の光硬化性組成物から得られたゲート絶縁膜を用いることに特徴がある。
【００４４】
ＭＩＳ型トランジスタにおいては、ゲート電極に印加する電界を調節することで、ゲート絶縁膜を介して半導体膜の導電性を制御し、ひいては半導体膜の両端に設置されたソース電極からドレイン電極へと電流量を制御することができる。
【００４５】
このようなＭＩＳ型トランジスタは、トップゲート型とボトムゲート型に大別される。トップゲート型は、基板上に有機半導体膜で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を有するタイプであり、トップゲート型は、基板上に先ずゲート電極を有し、ゲート絶縁膜を介して有機半導体膜で連結されたソース電極とドレイン電極を有するタイプである。
【００４６】
更に、ゲート電極から見てソース電極、ドレイン電極が、有機半導体膜の手前にあるボトムコンタクト型と、有機半導体膜の向こう側にあるトップコンタクト型に区別することができ、両者を組み合わせることによって、４種類の有機薄膜トランジスタの構成が可能である。本発明の有機薄膜トランジスタは、これらトップゲート型若しくはボトムゲート型又はトップコンタクト型若しくはボトムコンタクト型の何れでもよく、有機薄膜トランジスタを用いる用途に応じて選択することができる。具体的な本発明の有機薄膜トランジスタの構成例の一例を、図１（ａ）〜（ｅ）に示す。
【００４７】
図１（ａ）及び（ｃ）には、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタの構成が示されている。図１（ａ）及び（ｃ）に示すように、該有機薄膜トランジスタは、基板６上に、ソース電極２及びドレイン電極３を有し、その上から有機半導体膜１が形成されている。さらに有機半導体膜１に接してゲート絶縁膜５が形成され、その上にソース電極４を有するという構成である。
【００４８】
図１（ｂ）には、トップゲート・トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタの構成が示されている。図１（ｂ）に示すように、該有機薄膜トランジスタは、基板６上にゲート電極４を有し、その上にゲート絶縁膜５が形成されている。その上に有機半導体膜１が形成され、さらに有機半導体膜１に接してソース電極２及びドレイン電極３が形成されているという構成である。
【００４９】
図１（ｄ）及び（ｆ）には、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の構成が示されている。図１（ｄ）及び（ｆ）に示すように、該有機薄膜トランジスタは、基板６上にゲート電極４を有し、その上にゲート絶縁膜５が形成されている。その上にソース電極２及びドレイン電極３が形成され、その上に有機半導体膜１が形成されているという構成である。
【００５０】
図１（ｅ）には、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成が示されている。図１（ｅ）に示すように、該有機薄膜トランジスタは、基板６上にゲート電極４を有し、その上にゲート絶縁層５が形成されている。その上に有機半導体膜１が形成され、その上にソース電極２及びドレイン電極３が形成されているという構成である。
【００５１】
本発明の有機薄膜トランジスタに用いる有機半導体材料は、酸素・水分・熱等によって劣化することがあるため、なるべく後半の工程で形成することで、他の層を形成する際のダメージを低減することができる。このため、より後半の工程で有機半導体膜を形成できることから、ボトムコンタクト型が好ましく、ボトムゲート・ボトムコンタクト型が更に好ましく、図１（ｆ）に示す構成であることが最も好ましい。
【００５２】
本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート電極が形成された基板上に、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物を印刷法により塗布する工程、及び当該光硬化性組成物からなる層に活性エネルギー線を照射し硬化させてゲート絶縁膜を形成する工程等により好ましく製造することができる。
【００５３】
以下、有機薄膜トランジスタを構成する各材料及び形成方法について具体的に記載する。
＜基板＞
本発明の有機薄膜トランジスタの基板を構成する支持体材料としては、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素等のセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素等半導体基板、紙、不織布、合成樹脂等をが使用できる。本発明の有機薄膜トランジスタを電子ペーパーに適用する場合には、支持体材料は合成樹脂であることが好ましく、プラスチックフィルム（シート状の合成樹脂）であることが更に好ましい。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。プラスチックフィルムを基板とする場合の基板の厚さは、合成樹脂の種類等により異なるが、フレキシビリティを有する有機薄膜トランジスタであるためには０．１〜３．０ｍｍ程度であることが好ましく、０．５〜１．３ｍｍであることが更に好ましい。
【００５４】
＜ゲート絶縁膜＞
本発明の有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜について説明する。本発明の有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜は、基板等の対象物上に本発明の光硬化性組成物の層を形成した後に、活性エネルギー線を照射して硬化させることにより形成される。本発明の光硬化性組成物を光硬化させるため、硬化工程で加熱を必要とせず、基板として無機材料よりも耐熱性に劣るプラスチックフィルム等の合成樹脂材料が使用可能である。
【００５５】
本発明の光硬化性組成物の層を形成する方法は、特に限定されず、例えば、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等のウェットプロセスにより対象物の全面に光硬化性組成物の層を形成してもよいし、凸版、凹版、平版、スクリーン印刷、オフセット印刷等の印刷法によりパターニングした光硬化性組成物の層を形成してもよい。対象物の全面に光硬化性組成物の層を形成する場合には均一な厚さの層を得やすいが、パターニングするためにはフォトリソグラフ法等の工程が必要となることから、印刷法により光硬化性組成物の層を形成することが好ましい。対象物上に形成される本発明の光硬化性組成物の層の膜厚は、ゲート絶縁膜の膜厚が一般に１０ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２μｍとなるように形成する。
【００５６】
光硬化性組成物の層に活性エネルギー線を照射する場合の光源としては、超高圧水銀灯、ＤｅｅｐＵＶランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、エキシマレーザー等が挙げられ、これらの光源は、光ラジカル発生剤や増感剤の感光波長に応じて適宜選択される。活性エネルギー線の照射エネルギーは、光硬化性組成物の層の厚さや光ラジカル発生剤の種類や使用量により適宜選択される。
【００５７】
活性エネルギー線を照射することにより光硬化性組成物の層が硬化するが、硬化物の層と基板等の対象物との密着性を向上させるために加熱処理（ポストベークという場合がある）をしてもよい。このような加熱処理は、好ましくは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下に、１００〜１２０℃の温度で１５分〜２時間行うことが好ましい。
【００５８】
本発明の光硬化性組成物から得られる塗膜はフォトリソグラフィが可能であり、ネガ型フォトレジストとして使用することができる。本発明の光硬化性組成物をネガ型フォトレジストとして使用する場合は、本発明の光硬化性組成物を基板上等に塗布して形成された塗膜に活性エネルギー線を照射する場合に、光硬化性組成物の塗膜をフォトマスクで被覆して活性エネルギー線を選択的に照射した後、遮光した部分（未硬化部分）を有機溶媒や現像液等に溶解・分散させて除去すること（現像という場合がある）により、パターニングされた硬化膜を形成することができる。
【００５９】
＜ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極パターンの形成方法＞
本発明の有機薄膜トランジスタでは、ソース電極パターン、ドレイン電極パターン、ゲート電極パターンの３つの電極パターンは、公知の電極形成方法により形成することができる。
【００６０】
例えば、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法等のドライプロセス；スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等のウェットプロセス等の各種の公知の方法で全面に導電性層を形成した後、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法を挙げることができる。また、基板がプラスチックフィルム等の柔軟性を有する基板の場合には、基板に金属箔を貼り合わせた後、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法でもよい。
【００６１】
ウェットプロセスで作製可能な場合は、直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、導電性インク又はペーストを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷、オフセット印刷等の印刷法でパターニングしてもよい。
【００６２】
これらの電極形成方法によって形成される電極材料としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等の金属化合物、また酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛等の導電性金属酸化物、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等のドーピング等で導電率を向上させた各種の導電性ポリマー等が挙げられる。
【００６３】
＜有機半導体材料＞
有機薄膜トランジスタの形成に用いられる有機半導体材料について説明する。有機半導体材料は、ゲート電極に印加される電界に応じて導電性が変化する必要があるため、有機半導体材料の性能の指標としては、電荷移動度及びＯＮ／ＯＦＦ比が重要である。
【００６４】
その用途に応じて必要とされる電荷移動度及びＯＮ／ＯＦＦ比は変化するが、例えば、電子ペーパーのような用途においては、電荷移動度は０．０１〜１．０ｃｍ2／Ｖｓｅｃの範囲であることが好ましく、ＯＮ／ＯＦＦ比としては１．０×１０5〜１．０×１０7の範囲であることが好ましい。このような範囲とすることで十分な速度でディスプレイを駆動することができ、またディスプレイに良好な階調を付与することができる。
【００６５】
本発明の有機薄膜トランジスタに用いられる有機半導体材料としては、このような要求を満たす有機半導体材料であれば、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が適用可能である。
【００６６】
前記縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。
【００６７】
前記共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体あるいは混合物を挙げることができる。
【００６８】
また、特にポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、チオフェン６量体であるα−セクシチオフェンα，ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α，ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α，ω−ビス（３−ブトキシプロピル）−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。
【００６９】
さらに、ポルフィリンや銅フタロシアニン、特開平１１−２５１６０１号公報に記載のフッ素置換銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．１９９８，１６６１頁や特開２００３−３０４１０４号公報等に記載のポルフィリン類及びその金属化合物、ナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ′−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドとともに、Ｎ，Ｎ′−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ′−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）及びＮ，Ｎ′−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミド等のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及びアントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミド等のアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン（ＢＥＤＴＴＴＦ）−過塩素酸錯体、ＢＥＤＴＴＴＦ−ヨウ素錯体、ＴＣＮＱ−ヨウ素錯体、等の有機分子錯体、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等フラーレン類、ＳＷＮＴ等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素等も用いることができる。
【００７０】
これらのπ共役系材料のうちでも、高い電荷移動度が得られることから、ペンタセン等の縮合多環芳香族化合物の誘導体、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニン及び金属ポルフィリンが好ましい。
【００７１】
有機半導体材料を用いて、本発明の有機薄膜トランジスタの半導体膜を形成するには、公知の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、スパッター法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、電着、スピンコート、ディップコート、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、及びＬＢ法等、またスクリーン印刷、インクジェット印刷、ブレード塗布等の方法が挙げられる。工業的な生産性の観点から、適切な溶媒に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置するのが好ましい。
【００７２】
この場合、有機半導体材料を溶解する溶媒は、有機半導体材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素等を挙げられ、中でも、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン等が好ましい。
有機半導体膜の膜厚は、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体膜の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０ｎｍ〜３００ｎｍが好ましい。有機半導体膜は、有機半導体材料を活性化させる目的で、必要に応じてアニール処理が行われる。
【００７３】
以上で、説明した有機薄膜トランジスタを構成する各材料及び形成方法により、図１（ａ）〜（ｆ）で説明した構造になるよう、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極を形成すればよい。
【実施例】
【００７４】
以下に実施例を挙げ本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７５】
〔製造例Ａ：ポリシロキサン化合物Ａ〕
撹拌器、温度計及び還流器を有する反応容器に、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン１１６．２ｇ（０．５モル）、ジメチルジメトキシシラン１５６．２ｇ（１．３モル）、ジフェニルジメトキシシラン７５．３ｇ（０．２モル）及び溶剤として１−ブタノール３００ｇを仕込んだ。撹拌し、７０℃まで加熱した後、０．１２％リン酸水溶液１００部を滴下し、更に８０℃で１時間反応した。次いで水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応液を中和後、８０℃で１時間反応した。トルエン３００ｇを添加した後、撹拌を停止して分離した水含有層を除去した。トルエン層を水１０００ｇで３回水洗した後、窒素気流下、４０℃で減圧して溶媒を留去した。これに、オルトギ酸トリエチル３００ｇを添加し、１３０℃で１時間処理した後、窒素気流下、８０℃で減圧して未反応オルトギ酸トリエチル等の揮発性成分を留去し、本発明のポリシロキサン化合物Ａを得た。ＧＰＣによる分析の結果、質量平均分子量は３２００であり、1Ｈ−ＮＭＲによる分析の結果、シラノール基は検出されなかった。
【００７６】
〔製造例Ｂ〜Ｅ：ポリシロキサン化合物Ｂ〜Ｅ〕
製造例Ａにおいて、表１に示すモル比で各アルコキシシラン化合物用いる以外は、製造例Ａと同様の製法により、本発明のポリシロキサン化合物Ｂ及び比較のポリシロキサン化合物Ｃ〜Ｅを合成した。なお、表１中の数字は、各アルコキシシラン化合物のモル比を表わす。また、表２にポリシロキサン化合物Ａ〜Ｅの質量平均分子量とシラノール基の分析結果を示す。
【００７７】
【表１】
2011187558.tif 000004
【００７８】
【表２】
2011187558.tif 000005
【００７９】
光ラジカル発生剤、光酸発生剤、ヒドロシリル化触媒として以下の化合物を用いた。
光ラジカル発生剤１：１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
光ラジカル発生剤２：２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−ビニル−（１−メチルヒ゛ニル）フェニル］プロパノンのオリゴマー
光ラジカル発生剤３：２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１
光ラジカル発生剤４：２，４，６−トリメチルベンゾイルシ゛フェニルフォスフィンオキサイド
光ラジカル発生剤５：ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド
光酸発生剤：［４−（２−クロロ−４−ベンゾイルフェニルチオ）フェニルビス（４−クロロフェニル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート］
ヒドロシリル化触媒：白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体
【００８０】
〔実施例１〜１２並びに比較例１及び２〕
ポリシロキサン化合物Ａ〜Ｅ、光ラジカル発生剤１〜５、光酸発生剤、ヒドロシリル化触媒及び溶剤として酢酸ブチルを用い、表３及び表４に示す組成にて、実施例１〜１２並びに比較例１及び２の光硬化性組成物を調製した。
【００８１】
【表３】
2011187558.tif 000006
【００８２】
【表４】
2011187558.tif 000007
【００８３】
＜評価用有機薄膜トランジスタの作製＞
前記実施例及び比較例で得られた光硬化性組成物をゲート絶縁膜とする有機薄膜トランジスタの特性を評価するために、図１（ｆ）に示すような評価用有機薄膜トランジスタを次のようにして製作した。
ガラス基板６上に、ゲート電極４としてクロム（Ｃｒ）を蒸着させ、幅２ｍｍ、厚さ約１００ｎｍの引き出し電極を形成した。この上に、実施例１〜１２並びに比較例１及び２の光硬化性組成物を膜厚が約１μｍになるようにスピンコートし、風乾した後、実施例１〜１２及び比較例１では高圧水銀灯を５０００ｍＪ／ｃｍ2照射することにより、比較例２では窒素雰囲気下１５０℃で２時間加熱することにより硬化させてゲート絶縁膜５を形成した。ゲート絶縁膜５上に、ポリ−（３−ヘキシル）チオフェンのキシレン溶液を乾燥後の膜厚が３０ｎｍになるようにスピンコートし、風乾して有機半導体膜１を形成した。ポリ−（３−ヘキシル）チオフェンを活性化させるために窒素雰囲気下、１５０℃で３０分アニール処理を行った。有機半導体膜１上に、金（Ａｕ）を蒸着させ、チャンネル幅２ｍｍ、厚さ約３０ｎｍでチャンネル長１００μｍのソース電極２とドレイン電極３を形成させることにより、実施例又は比較例についてそれぞれ１２個のボトムゲート・トップコンタクト型の評価用有機薄膜トランジスタを作製した。
【００８４】
実施例１〜１０並びに比較例１及び２の有機薄膜トランジスタについて、半導体パラメーターアナライザー（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ社製、製品名ＳＣＳ４２００）を用いて輸送特性を測定し、電荷移動度μを算出した。尚、電荷移動度μは下記の式で定義され、具体的には、ドレイン電流ＩDの絶対値の平方根を縦軸に、ゲート電圧ＶGを横軸にプロットしたときの飽和領域におけるグラフの傾きをもとに電荷移動度μを求めた。測定は、窒素ガス雰囲気下、遮光状態で行った。電荷移動度μは、輸送特性が測定ができた有機薄膜トランジスタの平均とし、電流リークにより輸送特性が測定できなかった有機薄膜トランジスタの数を不良品数とした。結果を表５に示す。
【００８５】
【数１】
2011187558.tif 000008
【００８６】
【表５】
2011187558.tif 000009
【００８７】
＜プラスチックフィルム基板有機薄膜トランジスタの作製＞
前記実施例及び比較例で得られた光硬化性組成物をゲート絶縁膜とするプラスチックフィルム基板有機薄膜トランジスタの特性を評価するために、図１（ｆ）に示すようなプラスチックフィルム基板評価用有機薄膜トランジスタを次のようにして製作した。
縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ及び厚さ１ｍｍの高耐熱性ポリカーボネート（帝人製、商品名ＳＳ−１１０、Ｔｇ＝２１０℃）製プラスチックフィルムを基板６として用い、ゲート電極４として金を蒸着させ、幅２ｍｍ及び厚さ約１００ｎｍの引き出し電極を形成した。この上に、実施例９の光硬化性組成物を、幅６ｍｍ及び膜厚が約１μｍになるようにオフセット印刷によりパターニング塗布し、風乾した後、高圧水銀灯を５０００ｍＪ／ｃｍ2照射することにより硬化させてパターニングされたゲート絶縁膜５を形成した。ゲート絶縁膜５上に、ポリ−（３−ヘキシル）チオフェンのキシレン溶液を乾燥後の膜厚が３０ｎｍになるようになるようにオフセット印刷によりパターニング塗布し、風乾して有機半導体膜１を形成した。ポリ−（３−ヘキシル）チオフェンを活性化させるために窒素雰囲気下、１５０℃で３０分アニール処理を行った。有機半導体膜１上に、金を蒸着させ、チャンネル幅２ｍｍ、厚さ約３０ｎｍでチャンネル長１００μｍのソース電極２とドレイン電極３を形成させることにより、１２個のボトムゲート・トップコンタクト型のプラスチックフィルム基板有機薄膜トランジスタを作製した。
【００８８】
＜プラスチックフィルム基板有機薄膜トランジスタの評価＞
プラスチックフィルム基板有機薄膜トランジスタを、チャンネル長の方向に対して、半径５０ｍｍの円弧状に１００回屈曲させ、屈曲させる前と１００回屈曲させた後の電荷移動度(μ)、不良品数、外観を評価した。尚、屈曲は、半径５０ｍｍの塩化ビニル管に１０秒間押し付ける方法により行った。結果を表６に示す。
【００８９】
【表６】
2011187558.tif 000010
【００９０】
これらの結果が示すように、ラジカル重合性基を有するポリシロキサン化合物と光ラジカル発生剤とを含有する光硬化性組成物を硬化させて得られるゲート絶縁膜（実施例１〜１０）では、高い電荷移動度が得られる。これに対し、エポキシ基を有するポリシロキサン化合物と光酸発生剤とを含有する光硬化性組成物を硬化させて得られるゲート絶縁膜（比較例１）及びビニル基を有するポリシロキサン化合物及びＳｉＨ基を有するポリシロキサン化合物をヒドロシリル化触媒（白金触媒）により硬化させて得られるゲート絶縁膜（比較例２）では、低い電荷移動度しか得られず、特に後者では不良品率が高いという問題がある。また、本発明の光硬化性組成物を使用することにより印刷法によるゲート絶縁膜の形成が可能となり、得られた有機薄膜トランジスタは屈曲させても、性能低下がほとんどみられなかった。
【符号の説明】
【００９１】
１  有機半導体層（膜）
２  ソース電極
４  ゲート電極
５  絶縁層（ゲート絶縁膜）
６  基板（支持体）
【図１】
2011187558.tif 000011