(57)【要約】  構造（Ｉ）【化１】2013529189.tif 000014（式中、Ｘ１およびＸ２は独立して、Ｓ、Ｓｅ、ＳｉＲ１Ｒ２、Ｏ、ＣＲ３Ｒ４、Ｃ２Ｒ５Ｒ６、Ｎ、ＮＲ７であり、Ｒ１からＲ７は、水素、直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルケニルもしくはアルキニル基、アルコキシ、アリール、シリルまたはアミノを独立して含み；Ａｒ１からＡｒ４はそれぞれ任意であり、存在する場合、アリールまたはヘテロアリール基を独立して含み；およびＹ１からＹ４は、水素、反応性基、置換されていてもよい直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アミドまたはアミノ基、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールを独立して含み、Ｙ１からＹ４の少なくとも１つが水素を含まない。）を含む半導体化合物ならびにこれに関連する方法およびデバイス。【選択図】図２
2013529189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造：
【化１】
2013529189.tif 000010
（式中、Ｘ１およびＸ２は独立して、Ｓ、Ｓｅ、ＳｉＲ１Ｒ２、Ｏ、ＣＲ３Ｒ４、Ｃ２Ｒ５Ｒ６、Ｎ、ＮＲ７であり、Ｒ１からＲ７は、水素、直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルケニルもしくはアルキニル基、アルコキシ、アリール、シリルまたはアミノを独立して含み；
Ａｒ１からＡｒ４はそれぞれ任意であり、存在する場合、アリールまたはヘテロアリール基を独立して含み；
およびＹ１からＹ４は、水素、反応性基、置換されていてもよい直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アミドまたはアミノ基、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールを独立して含み、Ｙ１からＹ４の少なくとも１つが水素を含まない。）
を含む半導体化合物。
【請求項２】
構造：
【化２】
2013529189.tif 000011
（式中、ｎは２から１０，０００の間の整数であり；
式中、Ｘ１およびＸ２は独立して、Ｓ、Ｓｅ、ＳｉＲ１Ｒ２、Ｏ、ＣＲ３Ｒ４、Ｃ２Ｒ５Ｒ６、Ｎ、ＮＲ７であり、Ｒ１からＲ７は、水素、直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルケニルもしくはアルキニル基、アルコキシ、アリール、シリルまたはアミノを独立して含み；
Ａｒ１からＡｒ４はそれぞれ任意であり、存在する場合、アリールまたはヘテロアリール基を独立して含み；
およびＹ１からＹ４は、水素、反応性基、置換されていてもよい直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アミドまたはアミノ基、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールを独立して含み、Ｙ１からＹ４の少なくとも１つが水素を含まない。）
を含む半導体化合物。
【請求項３】
該化合物がポリマーまたはコポリマーである、請求項２に記載の半導体化合物。
【請求項４】
ｎが２から１０の間の整数である、請求項２に記載の半導体化合物。
【請求項５】
Ａｒ１からＡｒ４が基：Ｓ、Ｏ、Ｓｉ、Ｎ、Ｓｅより選択されるヘテロ原子を有する複素環式基を独立して含む、請求項１から４のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項６】
Ｙ１からＹ４の少なくとも１つが可溶化基を含む、請求項１から５のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項７】
Ｙ１からＹ４の可溶化基が、置換されていてもよい直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アミドまたはアミノ基を独立して含む、請求項６に記載の半導体化合物。
【請求項８】
該半導体化合物が２個以上の反応性基または重合性基を含む、請求項１から７のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項９】
Ｙ１およびＹ３またはＹ２およびＹ４は反応性基または重合性基を含む、請求項８に記載の半導体化合物。
【請求項１０】
該反応性基または重合性基がハロゲン、ボロン酸、ジボロン酸、ボロン酸およびジボロン酸のエステル、アルキレン基またはスタンニル基を独立して含む、請求項８または９に記載の半導体化合物。
【請求項１１】
該化合物が基：
【化３】
2013529189.tif 000012
より選択される構造を含み、
式中、Ｆ８が構造：
【化４】
2013529189.tif 000013
を含む、請求項１から１０のいずれかに記載の半導体化合物。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の化合物を含む半導体部分を含む電子デバイス。
【請求項１３】
該基板上に半導体部分を形成するために基板表面に塗布する溶液であって、該溶液が請求項１から１２のいずれかに記載の化合物を含む溶液。
【請求項１４】
請求項１３に記載の溶液を基板に塗布することを含む電子デバイスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に有機半導体に、特に薄膜トランジスタの一部を形成するための有機半導体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタは２つの主要な種類：バイポーラ接合トランジスタおよび電界効果トランジスタに分類することができる。どちらの種類も、チャネル領域における３個の電極とその間に配置された半導体材料を含む共通の構造を有する。バイポーラ接合トランジスタの３個の電極がエミッタ、コレクタおよびベースとして公知であるのに対して、電界効果トランジスタでは、３個の電極はソース、ドレインおよびゲートとして公知である。バイポーラ接合トランジスタが電流動作型デバイスと記載され得るのは、エミッタ−コレクタ間の電流がベース−エミッタ間を流れる電流によって制御されるためである。対照的に、電界効果トランジスタが電圧動作型デバイスと記載され得るのは、ソース−ドレインを流れる電流がゲート−ソース間の電圧によって制御されるためである。
【０００３】
トランジスタは、正電荷キャリア（正孔）を伝導する半導体材料または負電荷キャリア（電子）を伝導する半導体材料のどちらで構成されているかによって、それぞれｐ型およびｎ型に分類することもできる。半導体材料は、電荷を受容、伝導および供与するその能力によって選択され得る。半導体材料が正孔または電子を受容、伝導および供与する能力は、この材料をドーピングすることによって強化することができる。
【０００４】
たとえばｐ型トランジスタデバイスは、正孔を効率的に受容、伝導および供与する半導体材料を選択することと、この半導体材料から正孔を効率的に注入および受容するソース電極およびドレイン電極用の材料を選択することによって形成できる。電極のフェルミ準位と半導体材料のＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位を良好に整合させることによって、正孔の注入および受容を強化できる。対照的にｎ型トランジスタデバイスは、電子を効率的に受容、伝導および供与する半導体材料を選択することと、この半導体材料に効率的に電子を注入して、この半導体材料から効率的に電子を受容するソース電極およびドレイン電極用の材料を選択することによって形成できる。電極のフェルミ準位と半導体材料のＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位を良好に整合させることによって、電子の注入および受容を強化できる。
【０００５】
トランジスタは、成分を薄膜に堆積させて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成することによって形成できる。有機材料がこのようなデバイスで半導体材料として使用されるとき、これは有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）として公知である。
【０００６】
ＯＴＦＴは、溶液処理などの低コストで低温の方法によって製造され得る。さらに、ＯＴＦＴは可撓性プラスチック基板と適合性であり、ロールツーロール法で可撓性基板上にＯＴＦＴを大規模に製造できる可能性をもたらす。
【０００７】
図２を参照すると、ボトムゲート有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の一般的な構成は、基板１０上に堆積されたゲート電極１２を含む。誘電性材料の絶縁層１１がゲート電極１２を覆って堆積され、ソース電極およびドレイン電極１３、１４が誘電性材料の絶縁層１１を覆って堆積されている。ソース電極およびドレイン電極１３、１４は隔置され、ゲート電極１２を覆ってその間に位置するチャネル領域を画成する。有機半導体（ＯＳＣ）材料１５は、ソース電極およびドレイン電極１３、１４を接続するためにチャネル領域に堆積されている。ＯＳＣ材料１５は、ソース電極およびドレイン電極１３、１４を少なくとも部分的に覆って延在し得る。
【０００８】
または、有機薄膜トランジスタの上部にゲート電極を設けていわゆるトップゲート有機薄膜トランジスタを形成することが公知である。このような構成において、ソース電極およびドレイン電極は基板上に堆積、隔置されて、その間にチャネル領域を画成する。有機半導体材料の層は、チャネル領域に堆積されてソース電極およびドレイン電極を接続し、ソース電極およびドレイン電極を少なくとも部分的に覆って延在し得る。誘電性材料の絶縁層は、有機半導体材料を覆って堆積され、またソース電極およびドレイン電極を少なくとも部分的に覆って延在し得る。ゲート電極は絶縁層を覆って堆積され、チャネル領域を覆って位置する。
【０００９】
有機薄膜トランジスタは、剛性または可撓性基板上に製造することができる。剛性基板はガラスまたはケイ素から選択され得て、可撓性基板は薄いガラスまたはポリ（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）、ポリカーボネートおよびポリイミドなどのプラスチックを含み得る。
【００１０】
有機半導体材料は、好適な溶媒を使用して溶液処理され得る。例示的な溶媒としては、トルエンおよびキシレン；テトラリン；ならびにクロロホルムなどのモノ−またはポリ−アルキルベンゼンが挙げられる。好ましい溶液堆積技法としては、スピンコーティングおよびインクジェット印刷が挙げられる。他の溶液堆積技法としては、浸漬コーティング、ロール印刷およびスクリーン印刷が挙げられる。
【００１１】
ソース電極とドレイン電極との間に画成されたチャネルの長さは、最大５００ミクロンであり得るが、長さは、好ましくは２００ミクロン未満、さらに好ましくは１００ミクロン未満、最も好ましくは２０ミクロン未満である。
【００１２】
ゲート電極は、広範囲の導電性材料、たとえば金属（たとえば金）または金属化合物（たとえば酸化インジウムスズ）から選択され得る。または導電性ポリマーがゲート電極として堆積され得る。このような導電性ポリマーは、たとえばスピンコーティングまたはインクジェット印刷技法および上で議論した他の溶液堆積技法を使用して、溶液から堆積され得る。
【００１３】
絶縁層は、高い抵抗率を有する絶縁材料より選択される誘電性材料を含む。誘電体の比誘電率ｋは通例、およそ２−３であるが、ＯＴＦＴが到達できる静電容量はｋに正比例し、ドレイン電流ＩＤは静電容量に正比例するため、高い値のｋを持つ材料が望ましい。このため、低い動作電圧を用いて高いドレイン電流を達成するには、チャネル領域に薄い誘電層を持つＯＴＦＴが好ましい。
【００１４】
誘電性材料は有機または無機であり得る。好ましい無機材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘおよびスピン・オン・ガラス（ＳＯＧ）が挙げられる。好ましい有機材料は、一般にポリマーであり、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリレート、フッ素化ポリマーおよびＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能なベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）などの絶縁ポリマーが挙げられる。絶縁層は材料のブレンドから形成され得るか、または多層構造を含み得る。
【００１５】
誘電性材料は、当分野で公知であるように、熱蒸発、真空処理または積層技法によって堆積され得る。または、誘電性材料は、たとえばスピンコーティングまたはインクジェット印刷技法および上述の他の溶液堆積技法を使用して溶液から堆積され得る。
【００１６】
誘電性材料を溶液から有機半導体上に堆積する場合、材料は有機半導体の溶解を引き起こすべきではない。同様に、有機半導体が溶液から誘電性材料の上に堆積される場合に、誘電性材料が溶解されるべきではない。このような溶解を避ける技法としては、直交溶媒の使用、たとえば下層を溶解しない、最上層の堆積のための溶媒の使用、および下層の架橋が挙げられる。
【００１７】
絶縁層の厚さは、好ましくは２マイクロメートル未満、さらに好ましくは５００ｎｍ未満である。
【００１８】
有機半導体は、電子の運動を可能にする、広く共役したパイ系を有する有機分子の種類である。
【００１９】
これらの分子の好ましい調製方法は、たとえば国際公開第２０００／５３６５６号に記載されたようなＳｕｚｕｋｉ反応（カップリングまたは重合反応）およびたとえばＴ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ａｎｄ  Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｓｔａｂｌｅ  ｐｉ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  Ｐｏｌｙ（ａｒｙｌｅｎｅ）ｓ  Ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｂｙ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １９９３，１７，１１５３−１２０５に記載されたようなＹａｍａｍｏｔｏ重合である。これらの技法はどちらも、金属錯体触媒の金属原子がアリール基とモノマーの脱離基との間に挿入される「金属挿入」を介して作用する。Ｙａｍａｍｏｔｏ重合の場合には、ニッケル触媒が使用される；Ｓｕｚｕｋｉ反応の場合は、パラジウム錯体触媒が使用される。
【００２０】
たとえば、Ｙａｍａｍｏｔｏ重合による直鎖状ポリマーの合成では、２個の反応性ハロゲン基を有するモノマーが使用される。同様に、Ｓｕｚｕｋｉ反応の方法によれば、少なくとも１個の反応性基はボロン酸またはボロン酸エステルなどのホウ素誘導基であり、他方の反応性基はハロゲンである。好ましいハロゲンは、塩素、臭素およびヨウ素、最も好ましくは臭素である。
【００２１】
または、重合またはカップリング反応（Ｓｔｉｌｌｅ反応）での反応性基として、スタンニル基が使用され得る。
【００２２】
有機半導体の性能は通例、正孔または電子の移動度のいずれかに関連し得る、その「電荷移動度」（ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１）の測定によって評価される。この測定は、材料に印加された電場に対する電荷キャリアのドリフト速度に関連している。
【００２３】
比較的高い移動度を有する有機半導体は、広い共役を持つ剛性平面構造を有する化合物を含む有機半導体であることが多く、広い共役によって固体での効率的で効果的なパイ−パイスタッキングが可能となる。
【００２４】
国際公開第２００７／０６８６１８号には、アセチレン基によって置換された中央ベンゼン環を有する一連の縮合芳香族環をそれぞれ含む、各種の有機半導体が記載されている。
【００２５】
特開２００７／０８８２２２号公報および国際公開第２００７／１１６６６０号には、小型分子、オリゴマーおよびポリマー形のベンゾジチオフェンおよびその誘導体の、有機半導体としての使用が記載されている。
【００２６】
Ｓｃｈｅｒｆ  ｅｔ  ａｌ．ｉｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ａ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ４６（２２）７３４２−７３５３は、構造：
【００２７】
【化１】
2013529189.tif 000003
を有するポリマーについて記載している。
【００２８】
しかし、化合物にこのようなパイ−パイスタックを形成させるために必要な共役レベルの上昇は、半導体のバンドギャップおよび安定性の低下も生じさせ、性能の低下と寿命の短縮をもたらし得る。
【００２９】
さらにこれらの化合物は、共役の拡張を達成するのに必要な分子のサイズのために高い不溶性であり得て、これにより合成上の特定の問題が引き起こされ、インクジェット印刷などの効率的なトランジスタ生産方法における使用が困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】国際公開第２０００／５３６５６号
【特許文献２】国際公開第２００７／０６８６１８号
【特許文献３】特開２００７／０８８２２２号公報
【特許文献４】国際公開第２００７／１１６６６０号
【非特許文献】
【００３１】
【非特許文献１】Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ａｎｄ  Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｓｔａｂｌｅ  ｐｉ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  Ｐｏｌｙ（ａｒｙｌｅｎｅ）ｓ  Ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｂｙ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １９９３，１７，１１５３−１２０５
【非特許文献２】Ｓｃｈｅｒｆ  ｅｔ  ａｌ．ｉｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ａ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ４６（２２）７３４２−７３５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明は、高い移動度、良好な溶解性および良好な大気安定性を有する有機半導体を提供しようしている。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
第１の態様において、本発明は、構造：
【００３４】
【化２】
2013529189.tif 000004
を含む半導体化合物を提供し、
式中、Ｘ１およびＸ２は独立して、Ｓ、Ｓｅ、ＳｉＲ１Ｒ２、Ｏ、ＣＲ３Ｒ４、Ｃ２Ｒ５Ｒ６、Ｎ、ＮＲ７であり、Ｒ１からＲ７は、水素、好ましくは１から２０個の炭素原子を有する直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルケニルもしくはアルキニル基、アルコキシ、アリール、シリルまたはアミノを独立して含み；
Ａｒ１からＡｒ４はそれぞれ任意であり、存在する場合、アリールまたはヘテロアリール基を独立して含み；
およびＹ１からＹ４は、水素、反応性基、好ましくは１から２０個の炭素原子を有する、置換されていてもよい直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アミドまたはアミノ基、置換されていてもよいアリールまたはヘテロアリールを独立して含み、Ｙ１からＹ４の少なくとも１つは水素を含まない。
【００３５】
本発明者らは驚くべきことに、本発明によって提供される２次元共役フレームワークが半導体材料の一部として利用されるときに、優れた安定性を与え、移動度を向上させて、低いバンドギャップを提供することを見出した。
【００３６】
好ましくは、Ａｒ１からＡｒ４は存在する場合、基：Ｓ、Ｏ、Ｓｉ、Ｎ、Ｓｅより選択されるヘテロ原子を有する複素環式基を独立して含む。
【００３７】
好ましくは、Ｙ１からＹ４の少なくとも１つ、たとえば２つ、３つまたはすべては、可溶化基、たとえば好ましくは１から２０個の炭素原子を有する、置換されていてもよい直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アミドまたはアミノ基を含む。
【００３８】
本発明者らは驚くべきことに、可溶化基のこの好ましい位置決めにより優れた可溶化効果が与えられることを見出した。したがってより短いおよび／またはより小型の可溶化基は、好ましい位置にて使用され得る。これらのより短いおよび／またはより小型の可溶化基は、Π−Πスタッキングをあまり妨害することができず、これにより溶液処理性の向上に加えて、移動度の向上も潜在的に提供される。
【００３９】
さらに、可溶化基の位置決めによって与えられた溶解性の向上により、半導体種の平面共役構造はさらに拡張され、種は溶解性を維持する。
【００４０】
いくつかの実施形態において、半導体化合物は、２個以上、たとえば１対の反応性基または重合性基を含み、たとえばＹ１およびＹ３またはＹ２およびＹ４は反応性基を含み得る。反応性基ポリマー基は、好ましくはハロゲン、ボロン酸、ジボロン酸、ボロン酸およびジボロン酸のエステル、アルキレン基またはスタンニル基などの基部分を独立して含む。
【００４１】
別の態様において、本発明は、構造：
【００４２】
【化３】
2013529189.tif 000005
を有する半導体オリゴマーまたはポリマーを含み、
式中、ｎは２から１０，０００の間の整数であり；
Ｘ１およびＸ２は独立して、Ｓ、Ｓｅ、ＳｉＲ１Ｒ２、Ｏ、ＣＲ３Ｒ４、Ｃ２Ｒ５Ｒ６、Ｎ、ＮＲ７であり、Ｒ１からＲ７は、水素、好ましくは１から２０個の炭素を有する直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルケニルもしくはアルキニル基、アルコキシ、アリール、シリルまたはアミノを独立して含み；
Ａｒ１からＡｒ４はそれぞれ任意であり、存在する場合、アリールまたはヘテロアリール基を独立して含み；
およびＹ１からＹ４は、水素、反応性基、好ましくは１から２０個の炭素原子を有する、置換されていてもよい直鎖、分枝もしくは環式アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アミドまたはアミノ基を、置換されていてもよい（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ）アリールまたはヘテロアリールを独立して含み、Ｙ１からＹ４の少なくとも１つは水素を含まない。
【００４３】
化合物は、たとえばモノマー、オリゴマー、ポリマーまたはコポリマーであり得る。
【００４４】
好ましくは、ｎは２から１０の間の、たとえば２から５の間の整数である。
【００４５】
好ましくは、化合物は、基：
【００４６】
【化４】
2013529189.tif 000006
より選択される構造を含み、
式中、Ｆ８は、構造：
【００４７】
【化５】
2013529189.tif 000007
を含む。
【００４８】
別の態様において、本発明は本明細書に記載する化合物を含む半導体部分を含む電子デバイスを提供する。
【００４９】
別の態様において、本発明は、基板上に半導体部分を形成するために基板表面に塗布する溶液を提供し、該溶液は本明細書に記載する化合物を含む。
【００５０】
さらなる態様において、本発明は、本明細書に記載する溶液を基板上に塗布することを含む、電子デバイスを製造する方法を提供する。
【００５１】
本発明の実施形態はここで、以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による化合物の合成を示す。
【図２】従来技術によるボトムゲート有機薄膜トランジスタの一般的な構成の概略図である；
【図３】本発明の実施形態による、共通基板上に製造された有機薄膜トランジスタおよび隣接する有機発光デバイスを含む画素の概略図である；および
【図４】本発明の実施形態による、有機発光デバイスに対して積層関係にあるように製造された有機薄膜トランジスタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下の記載全体にわたって、同じ参照番号は同じ部品を明示するために使用するものとする。
【００５４】
本発明による有機半導体は、図１に示すように示された合成によって製造され得る。
【００５５】
生じた化合物は、本発明の態様による電子デバイスを提供するために容易に溶解され、このためインクジェット印刷により基板上に塗布され得て、図２に示す薄膜トランジスタにおける半導体層１５を提供する。
【００５６】
このような有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の利用は、光学デバイス、好ましくは有機光学デバイスにおいて画素を駆動させるものであり得る。このような光学デバイスの例としては、光応答デバイス、特に光検出器、および発光デバイス、特に有機発光デバイスが挙げられる。ＯＴＦＴは、アクティブマトリクス有機発光デバイスによる使用に、たとえばディスプレイ用途での使用に特に適している。
【００５７】
図３は、共通基板１０４上に製造された有機薄膜トランジスタ１００および隣接する有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）１０２を含む画素を示す。ＯＴＦＴ  １００は、ゲート電極１０６、誘電層１０８、それぞれソース電極およびドレイン電極１１０および１１２、ならびにＯＳＣ層１１４を含む。ＯＬＥＤ  １０２は、アノード１１６、カソード１１８およびアノード１１６とカソード１１８との間に設けたエレクトロルミネッセンス層１２０を含む。電荷輸送層、電荷注入層または電荷遮断層などのさらなる層は、アノード１１６とカソード１１８との間に位置し得る。図３の実施形態において、カソード材料１１８の層はＯＴＦＴ  １００およびＯＬＥＤ  １０２の両方にわたって延在し、絶縁層１２２はカソード層１１８をＯＳＣ層１２２から電気的に絶縁するために設けられている。ＯＴＦＴ  １００およびＯＬＥＤ  １０２の活性区域は、フォトレジスト１２４の層を基板１０４上に堆積し、これをパターン形成して基板上にＯＴＦＴ  １００およびＯＬＥＤ  １０２区域を画成することによって形成された共通バンク材料によって画成されている。
【００５８】
図３において、ドレイン電極１１２は、有機発光デバイス１０２を発光状態および非発光状態とで切り替えるために、有機発光デバイス１０２のアノード１１６に直接接続されている。
【００５９】
図４に示す代わりの配置では、有機薄膜トランジスタ２００は有機発光デバイス２０２に対して積層関係で製造され得る。このような実施形態において、有機薄膜トランジスタ２０２は、トップゲートまたはボトムゲート構造のどちらかで上記のように組み立てられる。図３の実施形態と同様に、ＯＴＦＴ  ２００およびＯＬＥＤ  ２０２の活性区域はフォトレジスト１２４のパターン形成層によって画定されているが、この積層配置では、（一方はＯＬＥＤ２０２用、他方はＯＴＦＴ２００用の）２つの分離されたバンク層１２４がある。平坦化層２０４（不活性化層としても公知である）は、ＯＴＦＴ  ２００を覆って堆積している。例示的な不活性化層２０４としては、ＢＣＢおよびパリレンが挙げられる。有機発光デバイス２０２は不活性化層２０４を覆って製造され、有機発光デバイス２０２のアノード１１６は、不活性化層２０４およびバンク層１２４を通過する導電性ビア２０６を介してＯＴＦＴ  ２００のドレイン電極１１２に電気的に接続されている。
中間体１
窒素下の１，５−ジクロロアントラキノン（６．８ｇ、２４．６ｍｍｏｌ）の無水トルエン（１００ｍｌ）懸濁液に、４−オクチルフェニルマグネシウムブロミド溶液［無水ＴＨＦ（６０ｍｌ）中の４−オクチルベンゼン（２０．９ｇ、７４．３ｍｍｏｌ）および削り状マグネシウム（２．１４ｇ、８９．２ｍｍｏｌ）より調製］を滴加した。
【００６０】
添加完了後に、ＴＨＦを蒸発除去して、暗赤色溶液を還流下で１６時間撹拌した。混合物をＡｃＯＨ：Ｈ２Ｏ［１５０：７００ｍｌ］で希釈し、トルエンを減圧下で除去して、残渣をエーテル中に抽出し、ＮａＯＨ（７．３ｇ）およびＮａ２ＳＯ４（６０ｇ、Ｈ２Ｏ  ４００ｍｌ中）の水溶液で洗浄した。次に混合物をＭｇＳＯ４で脱水して、真空中で濃縮した。
【００６１】
残渣のＡｃＯＨ（７０ｍｌ）溶液にＨＩ（１０ｍｌ）を添加して、混合物を１００℃にて３０分間撹拌した。生じた固体を濾過により単離して、水（５００ｍｌ）で洗浄し、真空下で５０℃にて乾燥させた。これを次にヘキサン中還流下で加熱し、冷却して、濾過し、アセトニトリルでスラリー化させて、所望の生成物は黄色固体として得られ［（７．７ｇ、１７％）ｍ／ｚ  ６２３（Ｍ＋），５８８（Ｍ＋−Ｃｌ），５５３（Ｍ＋−２ｘＣｌ）］、構造：
【００６２】
【化６】
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を有していた。
実施例
【実施例１】
【００６３】
中間体１（７．５ｇ、１２．０ｍｍｏｌ）、ＫＯＨ（１６．１ｇ、２８８ｍｍｏｌ）およびキノリン（２１６ｍｌ）の懸濁物を２３０℃にて３時間加熱した。生じた赤色溶液を室温まで冷却して、トルエン（３００ｍｌ）で希釈し、水（２ｘ１５０ｍｌ）、２Ｍ  ＨＣｌ（２×１５０ｍｌ）、塩水（２×１５０ｍｌ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４で脱水して、真空中で濃縮した。
【００６４】
赤色固体をソックスレーシンブル（３３×１００ｍｍ）に移して、アセトニトリル（６００ｍｌ）で抽出した。昇華による生成物の精製（２６０℃および圧力２×１０−６ｍｂａｒ）によって、所望の生成物が暗赤色固体として得られ（０．７５ｇ、１１％、ＨＰＬＣ９９．３％），ｍ／ｚ  ５５２（Ｍ＋＋２ｘＨ）），５５０（Ｍ＋），４５１，３５２］、構造：
【００６５】
【化７】
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を有していた。
【実施例２】
【００６６】
実施例１の化合物を活性層として使用する有機電界効果トランジスタデバイスを、トップゲート−ボトムコンタクト型デバイスで製造した。金ソースドレイン接点をガラス基板上でのリフトオフによって画成した。チャネル長１０−２００μｍおよび幅２ｍｍを画成した。デバイスは、清浄な基板上へ実施例１の化合物を１．５％（ｗ／ｖ）メシチレン溶液から１０００ｒｐｍにて３０秒間スピンコーティングすることによって製造した。続いて膜を８０℃のホットプレート上で１０分間乾燥させて、金属ブロック上で１分間冷却した。
【００６７】
フッ化誘電性材料をフッ素系溶剤から半導体層上にスピンコーティングして、８０℃のホットプレート上で１０分間乾燥させて、金属ブロック上で１分間冷却した。ゲート電極としての８０ｎｍ厚アルミニウム層を熱蒸発させた。
【００６８】
観測された最高飽和移動度は、２０μｍチャネル長にて０．０２５ｃｍ２／Ｖｓであった；（＋２０Ｖから−４０Ｖのゲートバイアスで測定されたように）４．５×１０４のオン／オフ比が得られた。
【００６９】
９７ｋＯｈｍ−ｃｍの接触抵抗は、外挿法により−４０Ｖ  Ｖｇまたは−１６Ｖ／１００ｎｍ誘電体のゲート−ソースフィールドにて計算した。
【００７０】
ＯＴＦＴおよび光学活性区域（たとえば発光または光検知区域）を含む画素回路がさらなる要素を含み得ることが認識される。特に、図５および６のＯＬＥＤ画素回路は通例、図示した駆動トランジスタに加えて、少なくとも１個のさらなるトランジスタおよび少なくとも１個のコンデンサを含む。本明細書に記載する有機発光デバイスは、トップまたはボトム発光デバイスであり得ることが認識される。すなわちデバイスは、デバイスのアノードまたはカソード側のどちらかを通じて発光し得る。
【００７１】
透明デバイスでは、アノードおよびカソードのどちらも透明である。透明カソードデバイスは（もちろん完全透明デバイスが所望される場合を除いて）透明アノードを有する必要はないので、ボトム発光デバイスに使用される透明アノードはアルミニウム層などの反射性材料の層で置換または補完され得ることが認識される。
【００７２】
透明カソードがアクティブ・マトリクス・デバイスにとって特に好都合なのは、このようなデバイスの透明アノードを通る発光が、図４に示す実施形態からわかるように、発光画素の下に位置するＯＴＦＴ駆動回路によって少なくとも部分的に遮断され得るためである。
【００７３】
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の厚さは５−２００ｎｍの範囲にあり得るが、たとえば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定されるように通例５０ｎｍである。
【００７４】
デバイス構成には他の層が含まれ得る。たとえば自己組織化単分子層（ＳＡＭ）をゲート電極、ソース電極またはドレイン電極の上に設けることに加えて、ＳＡＭは基板、絶縁層および有機半導体材料の上に設けられて、必要な場合に結晶性を促進し、接触抵抗を低下させ、表面特性を修復し、接着性を促進し得る。特に、たとえば有機半導体の形態（特にポリマーの配列および結晶性）を改善することと、特にｋ値が高い誘電性表面で電荷トラップを覆うことによって、チャネル領域の誘電性表面に結合領域および有機領域を含む単分子層が設けられて、デバイス性能が改善し得る。このような単分子層の例示的な材料としては、アルキル長鎖を有するクロロまたはアルコキシシラン、たとえばオクタデシルトリクロロシランが挙げられる。
【００７５】
疑いなく当業者には他に多くの有効な代替案が想起される。本発明は記載した実施形態に限定されず、本明細書に添付された請求項の精神および範囲内に存在する当業者に明らかな変更を包含することが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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