(57)【要約】【課題】有機ＴＦＴや有機ＥＬ素子等の有機薄膜デバイスの活性層や電子／正孔輸送層の構成材料として用いた場合に、より大きな電界効果移動度を得ることのできる有機化合物、およびその有機薄膜デバイス、ならびにこれらを用いたディスプレイを提供する。【解決手段】基板１１上にゲート電極１２と、ゲート絶縁層１３と、有機半導体層（有機活性層）１６と、ドレイン電極１４およびソース電極１５とを順次積層することにより有機ＴＦＴを形成する。有機半導体層（活性層）は、３，４位で連結された、電界効果移動度の大きい、アントラセンオリゴマー化合物により形成する。【選択図】　　　　　図１
2004107257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記構造式（１）により表わされる、３位または４位で連結されたアントラセンオリゴマーからなることを特徴とする有機化合物。
【化１】
2004107257.tif 000010
（ただし、ｎは０以上の整数である。また、Ｒはそれぞれ水素または置換基もしくは非置換のアルキル基、アリール基、アミノ基、複素塩基もしくはフェノキシ基を表わす。）
【請求項２】
請求項１記載のアントラセンオリゴマーを構成する水素原子がフッ素原子によって置換されてなり、下記構造式（２）により表わされることを特徴とする有機化合物。
【化２】
2004107257.tif 000011
（ただし、ｎは０以上の整数である。）
【請求項３】
請求項１記載のアントラセンオリゴマーの両端に位置する２−アントリル基の６位が、アルキル基によって置換されてなり、下記構造式（３）により表わされることを特徴とする有機化合物。
【化３】
2004107257.tif 000012
（ただし、Ｒはアルキル基を表わす。）
【請求項４】
請求項３記載の、置換されたアルキル基がヘキシル基からなり、下記構造式（４）により表わされる６‐６’ジヘキシル‐ビアントラセンからなることを特徴とする有機化合物。
【化４】
2004107257.tif 000013
【請求項５】
少なくとも１層の有機層を備え、該有機層のうち少なくとも１層が請求項１〜４のうちいずれか１項記載の有機化合物を含むことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【請求項６】
基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とを積層してなる有機薄膜トランジスタからなる有機薄膜デバイスにおいて、該有機半導体層が請求項１〜４のうちいずれか１項記載の有機化合物を含むことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【請求項７】
基板上に、陽極と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、陰極とを積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子からなる有機薄膜デバイスにおいて、前記正孔輸送層および前記電子輸送層のうち少なくとも１つが、請求項１〜４のうちいずれか１項記載の有機化合物を含むことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【請求項８】
請求項６記載の有機薄膜デバイスからなる有機薄膜トランジスタを用いて有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動・点灯を行なうことを特徴とするディスプレイ。
【請求項９】
請求項６記載の有機薄膜トランジスタからなる有機薄膜デバイスと、請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子からなる有機薄膜デバイスとからなる画素をマトリックス状に配置して作製したことを特徴とするアクティブマトリックス方式のディスプレイ。
【請求項１０】
前記基板が可撓性材料からなることを特徴とする請求項６〜９のうちいずれか１項記載の有機ＥＬディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の光デバイスや電子デバイスを構成する有機化合物、該有機化合物を含んでなる有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）や有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）からなる有機薄膜デバイス、および有機ＴＦＴと有機ＥＬ素子とを組み合わせた画素を配列してなる有機ＥＬパネル等のディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機化合物を半導体材料として活用しようとする研究開発が盛んであり、ロジック素子やスイッチング素子として多用されている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の分野においても、最近では、従来のシリコンベースのデバイスに替えて有機材料を活用したデバイスを用いようとする研究が注目されている。活性層にペンタセンを用いた有機ＴＦＴは１ｃｍ２／Ｖｓ以上の電界効果移動度と、１０の５乗に近いオン／オフ比の特性が得られている。また、有機材料はシリコンに比べ加工性に優れており、有機材料を用いることで低コストなデバイスが実現できると期待されている。また、有機材料は１００℃以下の温度でデバイスの作製が可能であるため、プラスチック基板をはじめ熱に弱いといわれてきた多種多用な基板を用いることができる。さらに、有機材料は機械的に柔軟であることから、プラスチック基板と組み合わせることでフレキシブルなデバイスを実現できると期待されている。
【０００３】
図１は代表的な有機ＴＦＴの断面を模式的に示すものである。基板１１上にゲート電極１２、およびゲート絶縁層１３を形成した後に、ゲート絶縁層１３上に有機半導体層１６を形成し、さらに、この有機半導体層１６上に、わずかな間隙で隣接させたドレイン電極１４とソース電極１５を積層配置した構造となっている。ゲート電極１２に印加する電圧により有機半導体層１６の導電率が変化することから、ゲート電圧を調整することによりドレイン電極１４とソース電極１５の間の電流を制御することができる。
【０００４】
ところで、有機ＴＦＴに用いられる半導体材料として、種々の有機材料が提案されている。例えば、ペンタセン等の低分子材料、ｎ＝３〜８のｎ−チオフェン等のオリゴマー材料、ポリアルキルチオフェン等のポリマー材料が報告されている。低分子材料のペンタセンを活性層とした薄膜トランジスタは、室温で１ｃｍ２／Ｖｓ以上の電界効果移動度（トランジスタＯＮ時における実効的なキャリア移動度）を持つことが知られている。また、Ｇａｒｎｉｅｒらはオリゴマー材料のα−ω−ジヘキシルヘキサチオフェンを用い、室温で０．０６ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が検出されたことを報告している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、上記と同様に積層構造を有する有機ＥＬ素子は、図２に示す如く、基板２１上に、陽極２２と、正孔輸送層２３と、蛍光有機化合物あるいは燐光有機化合物を含む発光層２４と、電子輸送層２５と、陰極２６とを積層してなるものである。すなわち、各層２３，２４，２５を陽極２２および陰極２６で挟んだ構造を有する。陽極２２および陰極２６から正孔輸送層２３と電子輸送層２５を介して注入された正孔と電子は前記発光層２４で再結合することにより有機分子の励起子を生成する。有機ＥＬ素子は、この励起子が失活する際の発光（蛍光・憐光）を利用するデバイスである。また、有機ＥＬ素子は、１０Ｖ程度の低い印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ２程度の高輝度を実現でき、かつ発光層２４を構成する有機化合物を選択することで青から赤までの波長範囲の中から任意の発光が実現できる（例えば、特許文献１参照。）。さらに、液晶表示素子を用いる場合と異なり、自発光であるため視野角依存性がなく視認性に優れた特徴を有することから、次世代のフルカラーディスプレイへの適用が期待されている。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｇａｒｎｉｅｒ　ｅｔ　ａｌ．、　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２６５，１６８４（１９９４）
【特許文献１】
特開平１０−３４０７８１号公報　第６，７頁
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した有機ＴＦＴにおいては、電界効果移動度の、より大きい有機材料の開発が要求されている。
【０００８】
そのためには、広がったπ電子系を有し、かつ分子が積層するような材料であることが必要である。また、有機半導体の多くは分子配向方向に対して電界効果移動度の異方性を有しており、有機分子の配向方向が膜中のキャリア伝導に大きな影響を及ぼすため、有機分子の配向方向を適切な方向とすることが重要である。
【０００９】
たとえば、前述したペンタセンは、π共役系を有する有機材料であり、π電子軌道が有機分子の積層方向に重なり合う構造を有することにより有機分子の積層方向に大きい電界効果移動度を持つことが報告されている。ペンタセン以外の有機材料についても有機ＴＦＴの電界効果移動度を改善するためには、活性層における有機半導体の結晶性と配向性を良好なものとし得る薄膜が必要となる。
【００１０】
一方、有機ＥＬ素子では、正孔および電子を発光層中に効率良く注入する必要があり、正孔輸送層と電子輸送層にそれぞれ正孔移動度と電子移動度の大きな有機材料を用いることによって正孔輸送性と電子輸送性を改善することが求められている。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、有機ＴＦＴや有機ＥＬ素子等の有機薄膜デバイスの活性層や電子／正孔輸送層の構成材料として用いた場合に、より大きな電界効果移動度を得ることのできる有機化合物、およびその有機薄膜デバイス、ならびにこれらを用いたディスプレイを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明の有機化合物は、下記構造式（１）で表わされる、３位または４位で連結されたアントラセンオリゴマーから構成されたことを特徴とするものである。
【００１３】
【化５】
2004107257.tif 000003
【００１４】
また、本発明の有機薄膜デバイスは、少なくとも１層の有機層を備え、この有機層のうち少なくとも１層が上記有機化合物を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
アントラセン分子はベンゼン環３個からなる単純な化学構造を有しており、化学的安定性に優れている。アントラセンが２個以上結合したｎ−アントラセン（ｎは２以上）は、ｎが大きくなるにしたがって融点が高くなるため、薄膜等の固体状態では熱的に安定である。
【００１６】
また、アントラセンオリゴマーはベンゼン環を含むためπ電子系に富んでおり、また分子が平面状の構造を有しているため分子同士が積層され易く、分子の配向方向がそろった構造になりやすい。そのため、分子同士でπ電子軌道がオーバーラップすることによる高電界効果移動度が期待できる。したがって、この材料を有機薄膜トランジスタの活性層に用いることで大きい電界効果移動度特性が実現できる。
【００１７】
また、アントラセンオリゴマーは、正孔輸送性と電子輸送性が良いため、有機ＥＬ素子の正孔輸送層や電子輸送層として用いてもよく、この場合には発光効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。
【００１８】
そこで、本発明のディスプレイは、上述した有機化合物を活性層に含んでなる有機薄膜トランジスタにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動・点灯を行なうことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のディスプレイは、上述した有機化合物を有機半導体層（有機活性層）に含んでなる有機薄膜トランジスタにより、有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動・点灯するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
本発明の有機化合物は、３位または４位で連結されたアントラセン環を少なくとも２個以上含むアントラセンオリゴマーであって、その基本構造の例を下記構造式（５）、（６）に示す。
【００２２】
【化６】
2004107257.tif 000004
【００２３】
上記構造式（５）、（６）はアントラセンの２量体および３量体を示すものである。これらのアントラセンオリゴマーを構成する水素原子がフッ素原子に置換され、下記構造式（２）で表わされるように構成してもよい。
【００２４】
【化７】
2004107257.tif 000005
【００２５】
さらに、これらのアントラセンオリゴマーの両端に位置する２−アントリル基の６位がアルキル基によって置換されてなり、下記構造式（３）で表わされるように構成してもよい。
【００２６】
【化８】
2004107257.tif 000006
【００２７】
ここで、アルキル基としては、好ましくは炭素数１〜１２、より好ましくは２〜８、特に好ましくは６であり、例えば、メチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−へキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル等がある。
【００２８】
以下、上述したアントラセンオリゴマーを用いた有機薄膜トランジスタ（以下、有機ＴＦＴと称する）について説明する。
上述したアントラセンオリゴマーは、分子の配向方向を揃え易く、高電界効果移動度を達成できるので、有機ＴＦＴの活性層に用いると効果的である。
【００２９】
図１に示す逆スタガー型構造を代表例として有機ＴＦＴの作製について説明する。
【００３０】
まず、基板１１上にゲート電極１２と、ゲート絶縁層１３と、有機半導体層１６と、ドレイン電極１４およびソース電極１５とを順次積層することにより形成する。
基板１１としては、ガラス、石英、シリコンまたはセラミック等の材料、さらにはプラスチック材料を用いる。
【００３１】
また、ゲート電極１２としては、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム等の金属、あるいはそれらの合金、およびポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、錫添加酸化インジウム、酸化亜鉛、導電性ポリマー等の材料を用い、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法または印刷法等の周知の膜作製方法により形成する。
【００３２】
また、ゲート絶縁層１３としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、アモルファスシリコン、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、ポリパラキシリレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等の材料を用い、ゲート電極１２と同様の周知の膜作製方法により形成する。
【００３３】
また、有機半導体層（有機活性層；以下同じ）１６は、上述したアントラセンオリゴマーからなる有機化合物を真空蒸着法等の周知の膜作製方法により形成する。
【００３４】
さらに、ドレイン電極１４およびソース電極１５は、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム等の金属あるいはそれらの合金、およびポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、錫添加酸化インジウム、酸化亜鉛、導電性ポリマー等の材料を用い、ゲート電極１２と同様の周知の膜作製方法により形成する。
【００３５】
次に、上述したアントラセンオリゴマーを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）について説明する。
上述したアントラセンオリゴマーは、正孔および電子輸送性に優れているので、有機ＥＬ素子の正孔輸送層や電子輸送層に用いると効果的である。
【００３６】
有機ＥＬ素子は陽極と陰極の間に、発光層を含む少なくとも１層以上の有機化合物層を形成した素子である。典型的には（陽極／正孔輸送層／発光層／陰極）、（陽極／発光層／電子輸送層／陰極）、（陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極）等の素子構造に構成される。
【００３７】
図２は、本発明に係る有機ＥＬ素子（有機薄膜デバイス）の層構成を示すもので、基板２１上に、陽極２２、正孔輸送層２３、発光層２４、電子輸送層２５および陰極２６をこの順に積層してなるものである。
【００３８】
上記のように構成された有機ＥＬ素子に対して、陽極２２と陰極２６との間に所定の直流電圧を印加すると、発光層２４から高輝度の発光が得られる。この発光のメカニズムは以下の様に考えられている。
【００３９】
すなわち、上記２つの層間に所定の直流電圧が印加されると、陽極２２から正孔輸送層２３に流入された正孔が発光層２４まで輸送される。一方、陰極２６から電子輸送層２５に注入された電子は発光層２４まで輸送され、この発光層２４中を拡散移動することにより上記正孔と再結合し、電気的に中和状態とされる。この再結合が行なわれると所定のエネルギーが放出され、そのエネルギーにより発光層２４内の有機発光材料が励起状態に励起される。その状態から基底状態に戻る際に光が放出される。
【００４０】
このような層構成とされた有機ＥＬ素子の正孔輸送層２３や電子輸送層２５に高電界効果移動度のアントラセンオリゴマー化合物を用いることによって、正孔および電子を発光層中に効率良く注入でき、発光効率を高めることができる。
【００４１】
上記基板２１としては、ガラス、プラスチック等の透明材料を用いる。
【００４２】
また、陽極２２としては、光を透過させる材料を用いる。具体的には、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化スズまたは酸化インジウム、酸化亜鉛合金であることが好ましい。金、白金、銀、マグネシウム合金等の金属の薄膜を用いてもよい。ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、それらの誘導体等の有機材料も使用可能である。
【００４３】
また、陰極２６としては、仕事関数の低い、Ｌｉ，Ｋ、Ｎａ等のアルカリ金属やＭｇ，Ｃａ等のアルカリ土類金属を用いるのが、電子注入性の観点から好ましい。また、安定なＡｌ等を用いるのも好ましい。安定性と電子注入性を両立させるために２種以上の材料を含む層にしてもよく、それらの材料については、例えば特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報等に詳しく記戟されている。
【００４４】
また、発光層２４には、キノリノール錯体や芳香族アミン等のホスト材料に、クマリン誘導体やＤＣＭ、キナクリドン、ルブレン等の色素材料を添加（ドーピング）したものを用いるのが好ましいが、ホスト材料のみで発光層２４を形成しても良い。また、イリジウム金属錯体をドーピングして発光層２４を形成することで、効率の良い有機ＥＬ素子を作製することができる。
【００４５】
また、上記正孔輸送層２３および上記電子輸送層２５には前述したアントラセンオリゴマー化合物を用いる。使用するアントラセンオリゴマー化合物は１種類としても良いし複数種類としても良く、さらに上記正孔輸送層２３および上記電子輸送層２５に他の化合物を含有させるようにしても良い。
また、正孔輸送層２３および電子輸送層２５の膜形成方法としては、上記発光層２４の膜形成方法と略同様の方法が用いられる。
【００４６】
なお、本発明の有機発光素子（有機薄膜デバイス）としては、上記各層の他、電子注入層、正孔注入層、電子ブロック層、正孔ブロック層、保護層等を設けるように構成することが可能である。
【００４７】
本発明の有機薄膜デバイスにおいては、上述したように、トランジスタ等の電気デバイス、有機ＥＬ素子等の光デバイスの基板として、ガラス基板の他にプラスチック基板を使用することが可能である。基板として用いるプラスチックは耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性および低吸湿性に優れていることが必要である。このようなプラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリイミド等がある。基板の電極側の面、電極と反対側の面、またはその両方に透湿防止層（ガスバリア層）を設置するのが好ましい。また、透湿防止層を構成する材料としては窒化ケイ素や酸化ケイ素等の無機物であることが好ましい。また、透湿防止層はＲＦスパッタ法等の周知の膜作製方法により形成することができる。また、必要に応じてハードコート層やアンダーコー卜層を設けてもよい。
【００４８】
図３は本発明に係る有機ＴＦＴにより有機ＥＬ素子の駆動および点灯を制御する表示デバイスを示す断面図である。すなわち、有機ＥＬ素子１２０は陰極１０１、電子輸送層１０２、発光層１０３、正孔輸送層１０４および陽極１０５から構成されており、また、有機ＴＦＴ１２１はゲート電極１０６、ゲート絶縁層１０７、有機半導体層（有機活性層）１０８、ソース電極１０９およびドレイン電極１１０から構成されている。これらの層構造はバリア層１１２を介してプラスチック基板１１１により支持されており、これらの層構造の上方部分が保護膜１１３により被覆されている。
【００４９】
また、有機ＥＬ素子１２０の陽極１０５または陰極１０１の一方（プラスチック基板１１１に近い側の電極）と、有機ＴＦＴ１２１のドレイン電極１１０は電気的に接続された構造となっている。ゲート電極１０６に電圧を印加することによりソース・ドレイン電極間に電流が流れ、有機ＥＬ素子１２０が発光する。
【００５０】
本発明において、有機ＴＦＴにより駆動・点灯される有機ＥＬ素子は公知の材料および構成のものであってもよいが、本発明による有機化合物を用いた有機ＥＬ素子とすることが好ましい。
【００５１】
また、本発明の有機薄膜デバイスは、下記ディスプレイの他、表示素子、バックライト、光通信、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読取光源、標識、看板、インテリア等の広範に亘る各分野の用途に供することができる。
【００５２】
さらに、図３に示す構成に、スイッチング用の有機ＴＦＴを組み合わせた素子を、マトリックス状に配置することでアクティブマトリックス型の有機ＥＬディスプレイを作製することができる。
【００５３】
アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイは、画素数が多くなっても、非選択点に不要な電圧が印加されるおそれが小さく、また、高デューティ時においても効率低下や劣化を生じるおそれが小さく、応答性に優れているという利点を有している。
【００５４】
＜アントラセンオリゴマーの合成方法および同定結果＞
まず、本実施形態で使用した、アントラセンの２量体（２Ａ）および３量体（３Ａ）の合成方法および同定結果を示す。
【００５５】
（Ａ）　２−アントラセン−２−イル−４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボラン（１）の合成
【００５６】
２−ブロモアントラセン（１．００ｇ，３．８９ｍｍｏｌ）に、ビス（ピナコレート）ジボロン（１．１９ｇ，４．６７ｍｍｏｌ）、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）２（ＣＨ２Ｃｌ２）（９５ｍｇ，０．１２ｍｍｏｌ）およびカリウムアセテート（１．１９ｇ，４．６７ｍｍｏｌ）を加えてホウ酸アリール反応を行なった。ｎ−ヘプタン／ジクロロメタン（１：１）を溶媒とし、シリカゲルを用いた急速クロマトグラフィーを行なうことで、下記構造式（７）で示される化合物（ａ）が得られた。（８０６ｍｇ，４．６７ｍｍｏｌ）。
【００５７】
【化９】
2004107257.tif 000007
【００５８】
化合物（ａ）の同定結果は、融点１４３−１４４℃；１Ｈ　ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ１．３８（ｓ，１２Ｈ）、７．４６−７．４８（ｍ，２Ｈ）、７．７８（ｄ，Ｊ＝８．５５Ｈｚ，１Ｈ）、７．９８（ｄ，Ｊ＝８．５５Ｈｚ、１Ｈ），８．０１（ｔ，Ｊ＝８．５５Ｈｚ，２Ｈ）、８．４１（ｓ，１Ｈ）、８．４８（ｓ，１Ｈ）、８．５７（ｓ，１Ｈ）；ＭＳ（ＥＩ）ｍ／ｚ　３０４（Ｍ＋，１００）であった。
【００５９】
元素分析　Ｃ２０Ｈ２１ＢＯ２に対する計算値：Ｃ，７８．９７；Ｈ，６．９６、実測値：Ｃ，７８．７５；Ｈ，７．０１である。
【００６０】
（Ｂ）　［２，２’］ピアントラセン（２Ａ）の合成
【００６１】
トルエン（１００ｍｌ）と１ＭのＮａ２ＣＯ３（２０ｍｌ）の混合液中に、２−ブロモアントラセン（６８２ｍｇ，２．６５ｍｍｏｌ）と化合物（ａ）（８０６ｍｇ，２．６５ｍｍｏｌ）を加えた。テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（１５３ｍｇ，０．１３３ｍｍｏｌ）を加え、混合物を３日間還流させた（鈴木カップリング反応）。
【００６２】
水およびエタノール、温トルエンを用いて反応物から２Ａの沈殿、抽出を行なった。
連続昇華精製（主ヒーター：３００℃；副ヒーター：２８０℃）により純度の高い、下記構造式（８）で示される２量体（２Ａ）（３２９ｍｇ，３５％）を得た。
【００６３】
【化１０】
2004107257.tif 000008
【００６４】
上記２量体（２Ａ）の同定結果は、融点３６５−３６６℃：ＭＳ（ＥＩ）ｍ／ｚ　３５４（Ｍ＋，１００）、１７７（Ｍ＋，５７．８）であった。
【００６５】
元素分析　Ｃ２８Ｈ１８に対する計算値：Ｃ，９４．８８：Ｈ，５．１２、実測値：Ｃ、９４．５９；Ｈ，５．３４であった。
【００６６】
（Ｃ）　［２，２’；６’，２”］テルアントラセン（３Ａ）の合成
【００６７】
トルエン（１００ｍｌ）と１ＭのＮａ２ＣＯ３（２０ｍｌ）の混合液中に、２，６−ジイオドアントラセン（５３４ｍｇ，１．２４ｍｍｏｌ）と化合物（ａ）（８３０ｍｇ，２．７３ｍｍｏｌ）を加えた。テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（１４３ｍｇ，０．１２４ｍｍｏｌ）を加え、混合物を５日間還流させた（鈴木カップリング反応）。
【００６８】
水およびエタノール、温トルエンを用いて反応物から３Ａの沈殿、抽出を行なった。
連続昇華精製（主ヒーター：４２０℃：副ヒーター：４００℃）により純度の高い、下記構造式（９）で示される３量体（３Ａ）（１６０ｍｇ，２４％）を得た。
【００６９】
【化１１】
2004107257.tif 000009
【００７０】
上記３量体（３Ａ）の同定結果は、融点４００℃以上：ＭＳ（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ）ｍ／ｚ　５３０（Ｍ＋、１００）であった。
【００７１】
元素分析　Ｃ４２Ｈ２６に対する計算値：Ｃ，９５．０６；Ｈ，４．９４、実測値：Ｃ，９５．０２：Ｈ，４．９３であった。
【００７２】
【実施例】
以下、具体的な実施例について図面を用いて説明する。
【００７３】
＜実施例１＞
有機ＴＦＴの基板として、表面に膜厚４００ｎｍの熱酸化シリコンを形成したシリコンウェハを用いた。ここで、シリコンウェハは低抵抗のものとし、有機ＴＦＴのゲート電極としても機能させた。また、酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として用い、その上に有機半導体層としてアントラセン２量体（２Ａ）を真空蒸着法により形成した。
【００７４】
ここで、アントラセン２量体膜の作製条件は以下の通りとした。
蒸着装置チェンバ内の真空度は１×１０−４パスカル以下とした。基板温度は４０〜１００℃の範囲とした。昇華精製したアントラセン２量体をカーボンルツボに入れ、ルツボ周囲に巻いたタンタル線フィラメントにより加熱を行なった。蒸着レートは１Å／秒とし、膜厚は約５０ｎｍとした。
【００７５】
次に、上記有機半導体層上において、金属マスクを用いて金を真空蒸着法で成膜することにより、ソース電極とドレイン電極を形成した。有機ＴＦＴのチャネル幅およびチャネル長はそれぞれ２００μｍおよび１０００μｍとした。
【００７６】
作製したアントラセン２量体膜のＸ線回折パターンを図４に示す。図４の横軸は、基板に対して水平な方向の角度を０°としたときのＸ線の回折角度（２θ）（ここで、θは、基板に対するＸ線の入射角）、縦軸は、回折したＸ線の強度である。Ｘ線回折パターンの測定に使用したＸ線は、波長５．１４ÅのＣｕ−Ｋα線である。非常に強く鋭い第１次ピークが４．５°にあり、第２次ピークは９．１°に、第３次ピークは１３．６°に、第４次ピークは１８．３°に観測された。これは１９．５Åの分子間間隔に対応しているので、アントラセン２量体分子の長軸方向が基板に対して垂直方向に向いていることが確認できた。このような分子配向は、π電子軌道が基板表面と平行な方向に広がるため好ましい。これにより、有機半導体層に誘起されたキャリアは横方向（基板表面と平行な方向）への移動がし易くなっているものと推測される。
【００７７】
作製した有機ＴＦＴの電気特性を図５に示す。図５の横軸はドレイン電圧（Ｖ）、縦軸はドレイン電流（Ａ）である。各電圧値におけるドレイン電流の変化曲線は、低いドレイン電圧の線形領域（電圧比例領域）と高いドレイン電圧での飽和領域を有する。
【００７８】
電界効果移動度（μ）は、ドレイン電流Ｉｄを表わす下式（Ａ）を用いて算出することができる。
Ｉｄ＝（Ｗ／２Ｌ）μＣｉ（Ｖｇ−Ｖｔ）２　　　…（Ａ）
【００７９】
ここで、ＬおよびＷはゲート長およびゲート幅である。また、Ｃｉは絶縁層の単位面積当たりの容量である。Ｖｇはゲート電圧であり、Ｖｔはしきい値電圧である。
【００８０】
上式（Ａ）を用いて電界効果移動度（μ）を計算した結果、基板温度７０℃で作製した２Ａの有機ＴＦＴでは、２×１０−２ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が得られることがわかった。
【００８１】
＜実施例２＞
有機ＴＦＴの基板として、表面に膜厚４００ｎｍの熱酸化シリコンを形成したシリコンウェハを用いた。ここで、シリコンウェハは低抵抗のものとし、有機ＴＦＴのゲート電極としても機能させた。酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として用い、その上に有機半導体層としてアントラセン３量体（３Ａ）を真空蒸着法により形成した。
【００８２】
ここで、アントラセン３量体膜の作製条件は以下の通りとした。
蒸着装置チェンバ内の真空度は１×１０−４パスカル以下とした。基板温度は４０〜２００℃の範囲とした。昇華精製したアントラセン３量体をカーボンルツボに入れ、ルツボ周囲に巻いたタンタル線フィラメントにより加熱を行なった。蒸着レートは１Å／秒とし、膜厚は約５０ｎｍとした。
【００８３】
次に、上記有機半導体層上において、金属マスクを用いて金を真空蒸着法で成膜することにより、ソース電極とドレイン電極を形成した。有機ＴＦＴのチャネル幅およびチャネル長はそれぞれ１００μｍおよび１０００μｍとした。
【００８４】
作製したアントラセン３量体膜のＸ線回折パターンを図６に示す。図６の横軸は、基板に対して水平な方向の角度を０°としたときのＸ線の回折角度（２θ）（ここで、θは、基板に対するＸ線の入射角）、縦軸は、回折したＸ線の強度である。Ｘ線回折パターンの測定に使用したＸ線は、波長５．１４ÅのＣｕ−Ｋα線である。非常に強く鋭い第１次ピークが３．１°にあり、第２次ピークは６．２°に、第３次ピークは９．３°に、第４次ピークは１２．５°に観測された。これは２８．４Åの分子間間隔に対応しているので、アントラセン３量体分子の長軸方向が基板に対して垂直方向に向いていることが確認できた。このような分子配向は、π電子軌道が基板表面と平行な方向に広がるため好ましい。これにより、有機半導体層に誘起されたキャリアは横方向（基板表面と平行な方向）への移動がし易くなっているものと推測される。
【００８５】
作製した有機ＴＦＴの電気特性を図７に示す。図７の横軸はドレイン電圧（Ｖ）、縦軸はドレイン電流（Ａ）である。各電圧値におけるドレイン電流の変化曲線は、低いドレイン電圧の線形領域（電圧比例領域）と高いドレイン電圧での飽和領域を有する。
【００８６】
電界効果移動度（μ）は、ドレイン電流Ｉｄを表わす下式（Ａ）を用いて算出することができる。
Ｉｄ＝（Ｗ／２Ｌ）μＣｉ（Ｖｇ−Ｖｔ）２　　　…（Ａ）
【００８７】
ここで、ＬおよびＷはゲート長およびゲート幅である。また、Ｃｉは絶縁層の単位面積当たりの容量である。Ｖｇはゲート電圧であり、Ｖｔはしきい値電圧である。
【００８８】
上記（Ａ）式を用いて電界効果移動度（μ）を計算した結果、基板温度１００〜１５０℃で作製した３Ａの有機ＴＦＴでは、８×１０−２ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が得られることがわかった。
【００８９】
＜実施例３＞
有機ＴＦＴの基板として、表面に膜厚４００ｎｍの熱酸化シリコンを形成したシリコンウェハを用いた。ここで、シリコンウェハは低抵抗のものとし、有機ＴＦＴのゲート電極としても機能させた。酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として用い、その上に有機半導体層として６‐６’ジヘキシル‐ビアントラセン（ＤＨ‐２Ａ）を真空蒸着法により形成した。
【００９０】
ここで、ＤＨ−２Ａ膜の作製条件は以下の通りとした。
蒸着装置チェンバ内の真空度は１×１０−４パスカル以下とした。基板温度は４０〜２００℃の範囲とした。昇華精製したＤＨ−２Ａをカーボンルツボに入れ、ルツボ周囲に巻いたタンタル線フィラメントにより加熱を行なった。蒸着レートは１Å／秒とし、膜厚は約５０ｎｍとした。
【００９１】
次に、上記有機半導体層上において、金属マスクを用いて金を真空蒸着法で成膜することにより、ソース電極とドレイン電極を形成した。有機ＴＦＴのチャネル幅およびチャネル長はそれぞれ１００μｍおよび１０００μｍとした。
【００９２】
作製したＤＨ−２ＡのＸ線回折パターンを図８に示す。図８の横軸は、基板に対して水平な方向の角度を０°としたときのＸ線の回折角度（２θ）（ここで、θは、基板に対するＸ線の入射角）、縦軸は、回折したＸ線の強度である。Ｘ線回折パターンの測定に使用したＸ線は、波長５．１４ÅのＣｕ−Ｋα線である。非常に強く鋭い第１次ピークが２．８°にあり、第２次ピークは５．５°に、第３次ピークは８．３°に、第４次ピークは１１°に観測された。これは３２Åの分子間間隔に対応しているので、ＤＨ−２Ａ分子の長軸方向が基板に対して垂直方向に向いていることが確認できた。このような分子配向は、π電子軌道が基板表面と平行な方向に広がるため好ましい。これにより、有機半導体層に誘起されたキャリアは横方向（基板表面と平行方向）への移動がし易くなっているものと推測される。
【００９３】
作製した有機ＴＦＴの電気特性を図９に示す。図９の横軸はドレイン電圧（Ｖ）、縦軸はドレイン電流（Ａ）である。各電圧値におけるドレイン電流の変化曲線は、低いドレイン電圧の線形領域（電圧比例領域）と高いドレイン電圧での飽和領域を示す。
【００９４】
電界効果移動度（μ）は、ドレイン電流Ｉｄを表わす下式（Ａ）を用いて算出することができる。
Ｉｄ＝（Ｗ／２Ｌ）μＣｉ（Ｖｇ−Ｖｔ）２　　　…（Ａ）
【００９５】
ここで、ＬおよびＷはゲート長およびゲート幅である。また、Ｃｉは絶縁層の単位面積当たりの容量である。Ｖｇはゲート電圧であり、Ｖｔはしきい値電圧である。
【００９６】
上式（Ａ）を用いて電界効果移動度（μ）を計算した結果、基板温度７０℃で作製したＤＨ−２Ａの有機ＴＦＴでは、１．３×１０−１ｃｍ２／Ｖｓの高い電界効果移動度が得られることがわかった。
【００９７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の有機化合物は、３位または４位で連結されたアントラセンオリゴマーから構成されており、アントラセンオリゴマーが熱的に安定である上、高電界効果移動度を有しているので、この有機化合物を本発明に係る有機ＴＦＴの活性層に用いることで高い電界効果移動度特性が実現でき、またこの材料を本発明に係る有機ＥＬ素子の正孔輸送層や電子輸送層として用いることで発光効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。
【００９８】
また、本発明のディスプレイは、上述した有機ＴＦＴを、上述した有機ＥＬ素子または他の有機ＥＬ素子と組合わせてなる画素を配列した有機ＥＬディスプレイであり、発光効率に優れ、かつ応答性にも優れるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機薄膜デバイスである有機ＴＦＴの層構成を示す断面図
【図２】本発明の一実施形態に係る有機薄膜デバイスである有機ＥＬ素子の層構成を示す断面図
【図３】本発明の一実施形態に係る有機薄膜デバイスである発光デバイスの層構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例１に係る有機ＴＦＴの有機半導体層として用いられる、アントラセン２量体膜のＸ線回折パターンを示すグラフ
【図５】本発明の実施例１に係る、アントラセン２量体を用いた有機ＴＦＴの電気特性を示すグラフ
【図６】本発明の実施例２に係る有機ＴＦＴの有機半導体層として用いられる、アントラセン３量体膜のＸ線回折パターンを示すグラフ
【図７】本発明の実施例２に係る、アントラセン３量体を用いた有機ＴＦＴの電気特性を示すグラフ
【図８】本発明の実施例３に係る有機ＴＦＴの有機半導体層として用いられる、ＤＨ−２ＡのＸ線回折パターンを示すグラフ
【図９】本発明の実施例３に係る、ＤＨ−２Ａを用いた有機ＴＦＴの電気特性を示すグラフ
【符号の説明】
１１、２１　　　　基板
１２、１０６　　　ゲート電極
１３、１０７　　　ゲート絶縁膜
１４、１１０　　　ドレイン電極
１５、１０９　　　ソース電極
１６、１０８　　　有機半導体層（有機活性層）
２２、１０５　　　陽極
２３、１０４　　　正孔輸送層
２４、１０３　　　発光層
２５、１０２　　　電子輸送層
２６、１０１　　　陰極
１１１　　プラスチック基板
１１２　　バリア層
１１３　　保護層
１２０　　有機ＥＬ素子
１２１　　有機ＴＦＴ
【図１】
2004107257.tif 000014
【図２】
2004107257.tif 000015
【図３】
2004107257.tif 000016
【図４】
2004107257.tif 000017
【図５】
2004107257.tif 000018
【図６】
2004107257.tif 000019
【図７】
2004107257.tif 000020
【図８】
2004107257.tif 000021
【図９】
2004107257.tif 000022