(57)【要約】【課題】膜厚が均一な有機半導体薄膜及びその製造方法、並びに該有機半導体薄膜をウェットプロセスによって製造するための材料を提供する。また、電子特性の優れた有機半導体素子を提供する。【解決手段】ペンタセンとポリジメチルシロキサンと１，２，４−トリクロロベンゼンとの混合物を加熱して、均一溶液を調整した。ソース・ドレイン電極として金電極のパターンを形成したシリコン基板を２００℃に加熱し、その表面にペンタセン溶液を展開した。１，２，４−トリクロロベンゼンが蒸発することによって膜厚が均一なペンタセン薄膜が形成され、トランジスタが形成された。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース上に展開して縮合多環芳香族化合物薄膜を得るための液状材料であって、
縮合多環芳香族化合物と、前記縮合多環芳香族化合物を溶解可能であり且つ前記縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物と、前記有機化合物に溶解可能であり且つ前記ベースに対する濡れ性を向上させる濡れ性向上剤と、を含有することを特徴とする縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
【請求項２】
前記濡れ性向上剤が絶縁性を有することを特徴とする請求項１に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
【請求項３】
前記濡れ性向上剤がシリコーン系化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
【請求項４】
前記シリコーン系化合物がポリジメチルシロキサンであることを特徴とする請求項３に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
【請求項５】
前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の４つの条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
・粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下で、濃度は２ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である。
・粘度が１００ｃＳｔ以上５００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満である。
・粘度が５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である。
・粘度が１０００００ｃＳｔの場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である。
【請求項６】
前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
・粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下で、濃度は２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が１００ｃＳｔ以上５００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ未満である。
・粘度が５００ｃＳｔ以上１００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上４５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が１００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が１０００００ｃＳｔの場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
【請求項７】
前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
・粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満で、濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が５００ｃＳｔ以上１０００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は３５ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満である。
・粘度が１０００ｃＳｔ以上１００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満である。
・粘度が１００００ｃＳｔ以上３００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が３００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は３０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
【請求項８】
前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の４つの条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
・濃度は２ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下で、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が２ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が２００ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下の場合は、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
【請求項９】
前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
・濃度は２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満で、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が２ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が２０ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が３０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満の場合は、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が４５ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
【請求項１０】
前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
・濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満で、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が２０ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１０００ｃＳｔ以上３００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が３０ｐｐｍ以上３５ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１０００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が３５ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満の場合は、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が４５ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
【請求項１１】
前記縮合多環芳香族化合物がポリアセン化合物及びその誘導体の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
【請求項１２】
前記縮合多環芳香族化合物がペンタセン及びその誘導体の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物をベース上に配した後に、前記混合物から前記有機化合物を除去することを特徴とする縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法。
【請求項１４】
縮合多環芳香族化合物と、前記縮合多環芳香族化合物を溶解可能であり且つ前記縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物と、を含有する混合物を、ベース上に配した後に、前記混合物から前記有機化合物を除去することにより縮合多環芳香族化合物薄膜を製造するに際して、
前記混合物と前記ベースとの濡れ性を向上させる濡れ性向上剤を、前記ベースの表面に被覆した後に、前記混合物を前記ベース上に配することを特徴とする縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法。
【請求項１５】
前記混合物及び前記ベースの少なくとも一方を加熱することにより、前記混合物から前記有機化合物を蒸発させることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法。
【請求項１６】
縮合多環芳香族化合物と、前記縮合多環芳香族化合物を溶解可能であり且つ前記縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物と、を含有する混合物を、表面に展開し、前記混合物から前記有機化合物を除去することにより縮合多環芳香族化合物薄膜を前記表面上に形成させるためのベースであって、前記混合物との濡れ性を向上させる濡れ性向上剤が前記表面に被覆されていることを特徴とするベース。
【請求項１７】
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法により製造されたことを特徴とする縮合多環芳香族化合物薄膜。
【請求項１８】
請求項１７に記載の縮合多環芳香族化合物薄膜で少なくとも一部を構成したことを特徴とする有機半導体素子。
【請求項１９】
多数の画素からなる画素面を備えるディスプレイ装置において、前記各画素は、請求項１８に記載の有機半導体素子を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記有機半導体素子が備える電極，誘電体層，及び半導体層を、液体の印刷又は塗布によって形成したことを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ装置。
【請求項２１】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物を含有することを特徴とするインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体薄膜を製造するための材料に関する。また、有機半導体薄膜及びその製造方法、並びに有機半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体を用いたデバイスは、従来の無機半導体デバイスに比べて成膜条件がマイルドであり、各種基板上に半導体薄膜を形成したり、常温で成膜したりすることが可能であるため、低コスト化や、ポリマーフィルム等に薄膜を形成することによるフレキシブル化が期待されている。
有機半導体材料としては、ポリフェニレンビニレン，ポリピロール，ポリチオフェン等の共役系高分子化合物やそのオリゴマーとともに、アントラセン，テトラセン，ペンタセン等のポリアセン化合物を中心とする芳香族化合物が研究されている。特に、ポリアセン化合物は分子間凝集力が強いため高い結晶性を有していて、これによって高いキャリア移動度と、それによる優れた半導体デバイス特性とを発現することが報告されている。
そして、ポリアセン化合物のデバイスへの利用形態としては蒸着膜又は単結晶があげられ、トランジスタ，太陽電池，レーザー等への応用が検討されている（非特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
また、蒸着法以外の方法でポリアセン化合物の薄膜を形成する方法として、ポリアセン化合物の一種であるペンタセンの前駆体の溶液を基板上に塗布し、加熱処理してペンタセン薄膜を形成する方法が報告されている（非特許文献４を参照）。この方法は、ポリアセン化合物のような縮合多環芳香族化合物は一般的な溶媒に対する溶解性が低く、ウェットプロセスによって溶液から薄膜を形成することが困難であるため、溶解性の高い前駆体の溶液を用いて薄膜を形成し、熱により前駆体をポリアセン化合物に変換するというものである。
【０００４】
また、縮合多環芳香族化合物の薄膜を縮合多環芳香族化合物溶液から製造する方法が、特許文献１に開示されている。この方法は、縮合多環芳香族化合物を、該縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物である溶媒に溶解して、溶液を形成し、これを基板に塗布した上、前記溶液から前記溶媒を除去して縮合多環芳香族化合物薄膜を形成するというものである。
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０８７３９０号パンフレット
【非特許文献１】「アドバンスド・マテリアルズ」，２００２年，第１４巻，ｐ．９９
【非特許文献２】ジミトラコポウラスら，「ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス」，１９９６年，第８０巻，ｐ．２５０１
【非特許文献３】クロークら，「ＩＥＥＥ・トランザクション・オン・エレクトロン・デバイシス」，１９９９年，第４６巻，ｐ．１２５８
【非特許文献４】ブラウンら，「ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス」，１９９６年，第７９巻，ｐ．２１３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のような縮合多環芳香族化合物を含有する溶液を基板に塗布して薄膜を形成する方法は、塗布工程や乾燥工程において基板上に溶液のはじきが発生して、厚さが均一な薄膜を形成することができない場合があるという問題点を有していた。このはじきは、主に二酸化ケイ素や窒化ケイ素等の親水性を有する物質の表面上で生じていた。また、それ以外の無機物や有機物などの表面においても、表面の状態（微細な異物などの付着など）や材料そのものの性質によっては、はじきが発生する場合があった。
そこで、本発明は、前述のような従来技術が有する問題点を解決し、膜厚が均一な有機半導体薄膜及びその製造方法、並びに該有機半導体薄膜をウェットプロセスによって製造するための材料を提供することを課題とする。また、電子特性の優れた有機半導体素子を提供することを併せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、ベース上に展開して縮合多環芳香族化合物薄膜を得るための液状材料であって、縮合多環芳香族化合物と、前記縮合多環芳香族化合物を溶解可能であり且つ前記縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物と、前記有機化合物に溶解可能であり且つ前記ベースに対する濡れ性を向上させる濡れ性向上剤と、を含有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る請求項２の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項１に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記濡れ性向上剤が絶縁性を有することを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項３の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項１又は請求項２に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記濡れ性向上剤がシリコーン系化合物であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項４の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項３に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記シリコーン系化合物がポリジメチルシロキサンであることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る請求項５の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の４つの条件を満足することを特徴とする。
・粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下で、濃度は２ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である。
・粘度が１００ｃＳｔ以上５００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満である。
・粘度が５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である。
・粘度が１０００００ｃＳｔの場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である。
【００１０】
さらに、本発明に係る請求項６の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする。
・粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下で、濃度は２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が１００ｃＳｔ以上５００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ未満である。
・粘度が５００ｃＳｔ以上１００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上４５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が１００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が１０００００ｃＳｔの場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
【００１１】
さらに、本発明に係る請求項７の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする。
・粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満で、濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が５００ｃＳｔ以上１０００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は３５ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満である。
・粘度が１０００ｃＳｔ以上１００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満である。
・粘度が１００００ｃＳｔ以上３００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
・粘度が３００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満の場合は、濃度は３０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満である。
【００１２】
さらに、本発明に係る請求項８の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の４つの条件を満足することを特徴とする。
・濃度は２ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下で、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が２ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が２００ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下の場合は、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項９の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする。
・濃度は２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満で、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が２ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が２０ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が３０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満の場合は、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
・濃度が４５ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下である。
【００１４】
さらに、本発明に係る請求項１０の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項４に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記ポリジメチルシロキサンの２５℃における粘度と、混合物中の前記ポリジメチルシロキサンの含有量との関係が、下記の５つの条件を満足することを特徴とする。
・濃度は２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満で、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が２０ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１０００ｃＳｔ以上３００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が３０ｐｐｍ以上３５ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１０００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が３５ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ未満の場合は、粘度は５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
・濃度が４５ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満の場合は、粘度は１００００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満である。
【００１５】
さらに、本発明に係る請求項１１の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記縮合多環芳香族化合物がポリアセン化合物及びその誘導体の少なくとも一方であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項１２の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物において、前記縮合多環芳香族化合物がペンタセン及びその誘導体の少なくとも一方であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項１３の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物をベース上に配した後に、前記混合物から前記有機化合物を除去することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る請求項１４の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法は、縮合多環芳香族化合物と、前記縮合多環芳香族化合物を溶解可能であり且つ前記縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物と、を含有する混合物を、ベース上に配した後に、前記混合物から前記有機化合物を除去することにより縮合多環芳香族化合物薄膜を製造するに際して、前記混合物と前記ベースとの濡れ性を向上させる濡れ性向上剤を、前記ベースの表面に被覆した後に、前記混合物を前記ベース上に配することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る請求項１５の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法は、請求項１３又は請求項１４に記載の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法において、前記混合物及び前記ベースの少なくとも一方を加熱することにより、前記混合物から前記有機化合物を蒸発させることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項１６のベースは、縮合多環芳香族化合物と、前記縮合多環芳香族化合物を溶解可能であり且つ前記縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物と、を含有する混合物を、表面に展開し、前記混合物から前記有機化合物を除去することにより縮合多環芳香族化合物薄膜を前記表面上に形成させるためのベースであって、前記混合物との濡れ性を向上させる濡れ性向上剤が前記表面に被覆されていることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明に係る請求項１７の縮合多環芳香族化合物薄膜は、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法により製造されたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項１８の有機半導体素子は、請求項１７に記載の縮合多環芳香族化合物薄膜で少なくとも一部を構成したことを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項１９のディスプレイ装置は、多数の画素からなる画素面を備えるディスプレイ装置において、前記各画素は、請求項１８に記載の有機半導体素子を備えることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明に係る請求項２０のディスプレイ装置は、請求項１９に記載のディスプレイ装置において、前記有機半導体素子が備える電極，誘電体層，及び半導体層を、液体の印刷又は塗布によって形成したことを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項２１のインクは、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物及び本発明の縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法によれば、膜厚が均一な縮合多環芳香族化合物薄膜を形成することができる。
また、本発明の縮合多環芳香族化合物薄膜は、膜厚が均一で且つ高い移動度を有している。さらに、本発明の有機半導体素子は、素子性能の安定性が高く、優れた電子特性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の縮合多環芳香族化合物薄膜は、縮合多環芳香族化合物を含有する液状の混合物（分散液又は均一溶液）をベース上に展開して乾燥するというウェットプロセスによって製造されるものである。この混合物は、縮合多環芳香族化合物と、縮合多環芳香族化合物を溶解可能であり且つ縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する有機化合物と、前記有機化合物に溶解可能であり且つベースに対する濡れ性を向上させる濡れ性向上剤と、を含有している。
【００２２】
まず、縮合多環芳香族化合物について説明する。本発明において用いられる縮合多環芳香族化合物としては、２個以上１５個以下のベンゼン環が縮合した多環構造の芳香族化合物が好ましい。このような化合物としては、例えば、アントラセン，テトラセン，ペンタセン，ヘキサセン，オバレン，コロネン，ジベンゾコロネン，ヘキサベンゾコロネン，テリレン，クオテリレン，イソビオラントレン，ビスアンテン，アンタンスレン，サーカムアントラセン，テトラベンゾコロネン，ジコロニレン，サーコビフェニル，ターフェニレン，クオターフェニレン，ペンタフェニレン，セクシフェニレンがあげられる。
【００２３】
また、芳香環を構成する炭素の一部がイオウ（Ｓ），セレン（Ｓｅ），テルル（Ｔｅ）等のカルコゲン元素で置換された複素環を備える縮合多環芳香族化合物も好ましい。このような化合物としては、例えば、テトラチアフルバレン，テトラセレナフルバレン，ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン，オリゴチオフェン（ターチオフェン，クオターチオフェン，ペンタチオフェン，セクシチオフェン等）があげられる。
さらに、窒素を有する複素環を備える縮合多環芳香族化合物も好ましい。窒素を有する複素環としては、例えば、ピロール環，ピリジン環，ピロリドン環，イミダゾール環，ピラジン環等があげられる。
【００２４】
これらの縮合多環芳香族化合物は、ベンゼン環に結合する水素原子の一部又は全部が官能基で置換された分子構造を有する誘導体であってもよい。官能基としては、例えば、アルキル基，アルケニル基，アルキニル基等の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、アルコキシル基、エーテル基、ハロゲン基、ホルミル基、アシル基、エステル基、メルカプト基、チオアルキル基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、アミド基があげられる。
これらの縮合多環芳香族化合物のうち、テトラセン，ペンタセン，ヘキサセン等のポリアセン化合物及びポリアセン化合物の誘導体は、高い移動度を発現するため好ましい。移動度の安定性を考慮すると、ペンタセン及びペンタセン誘導体がさらに好ましい。
【００２５】
次に、縮合多環芳香族化合物の溶液を形成する際には溶媒に相当する有機化合物について説明する。本発明において用いられる有機化合物は、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素の少なくとも一方であり、縮合多環芳香族化合物よりも高い蒸気圧を有する必要がある。
ハロゲン化炭化水素の例としては、クロロベンゼン，ブロモベンゼン，ヨードベンゼン，フルオロベンゼン，ジクロロベンゼン，ジブロモベンゼン，ジヨードベンゼン，ジフルオロベンゼン，トリクロロベンゼン，クロロトルエン，ブロモトルエン，ヨードトルエン，ジクロロトルエン，ジブロモトルエン，ジフルオロトルエン，クロロキシレン，ブロモキシレン，ヨードキシレン，クロロエチルベンゼン，ブロモエチルベンゼン，ヨードエチルベンゼン，ジクロロエチルベンゼン，ジブロモエチルベンゼン，クロロナフタレン，ブロモナフタレン，ジクロロナフタレン，ジクロロアントラセン，テトラクロロベンゼン，トリブロモベンゼン，テトラブロモベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素や、クロロホルム，ジクロロエタン，トリクロロエタン，ジフルオロエタン，テトラクロロエタン，テトラフルオロエタン，フルオロクロロエタン，クロロプロパン，ジクロロプロパン，クロロペンタン，クロロヘキサン，クロロシクロペンタン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素があげられる。
【００２６】
また、炭化水素の例としては、トルエン，キシレン，エチルベンゼン，メシチレン，ナフタレン，メチルナフタレン，テトラヒドロナフタレン等の芳香族炭化水素や、デカヒドロナフタレン，オクタン，ノナン，デカン，アンデカン，ドデカン，シクロヘプタン等の脂肪族炭化水素があげられる。さらに、ジフェニルエーテル等のエーテル類、炭酸プロピレン等のカーボネート、エステル類（ブチルラクトン，プロピオラクトン等）、ケトン類（シクロヘキサノン，メチルイソブチルケトン等）、スルフォン類（ジメチルスルホキシド，ジフェニルスルフォン等）もあげられる。
【００２７】
次に、濡れ性向上剤について説明する。濡れ性向上剤は、縮合多環芳香族化合物と有機化合物との混合物の表面張力を低下させて、混合物のベースに対する濡れ性を向上させるものである。この濡れ性向上剤は、前述の溶媒に相当する有機化合物に溶解可能であることが好ましく、該有機化合物に対する溶解性が高いことがより好ましい。溶解しないか又は溶解性が著しく低い場合は、混合物中に濡れ性向上剤が粒子として存在することとなるため、膜厚が均一な縮合多環芳香族化合物薄膜が形成されないおそれがある。
【００２８】
また、この濡れ性向上剤は、絶縁性であることが好ましい。縮合多環芳香族化合物薄膜を半導体素子として用いる場合には、濡れ性向上剤が絶縁性でないと、縮合多環芳香族化合物薄膜の半導体層からキャリアリークが発生するおそれがある。絶縁性を有するものであれば、濡れ性向上剤が前記混合物から形成された縮合多環芳香族化合物薄膜に残留していても差し支えない。
【００２９】
濡れ性向上剤の例としては、シリコーン系化合物（ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ジメチルシロキサンとメチルフェニルシロキサンとの共重合体、変性シリコーンオイル等）、フッ素系化合物、アクリル系化合物、ビニル系化合物があげられる。これらの中ではシリコーン系化合物が好ましく、少量の添加で効果が発現するポリジメチルシロキサンが最も好ましい。また、これらの濡れ性向上剤は、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３０】
ポリジメチルシロキサンを濡れ性向上剤として使用する場合は、その２５℃における粘度は、１００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ以下であることが好ましく、５００ｃＳｔ以上１０００００ｃＳｔ未満であることがより好ましい。ポリジメチルシロキサンの粘度が高すぎると、溶媒に相当する有機化合物に対する溶解性が低下する。そのため、混合物からポリジメチルシロキサンが分離して、縮合多環芳香族化合物薄膜の形成が妨げられるので、得られる縮合多環芳香族化合物薄膜に斑が発生するおそれがある。一方、粘度が低すぎると、乾燥して縮合多環芳香族化合物薄膜を形成させる際に、縮合多環芳香族化合物薄膜の形成が妨げられる場合がある。
【００３１】
また、縮合多環芳香族化合物を含有する混合物中のポリジメチルシロキサンの濃度は、２ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下であることが好ましく、２ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満であることがより好ましく、２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ未満であることがさらに好ましい。濃度が低すぎると、混合物のベースに対する濡れ性を十分に向上させること（すなわち、混合物の表面張力を下げること）が困難となる。一方、濃度が高すぎると、乾燥して縮合多環芳香族化合物薄膜を形成させる際に、混合物からポリジメチルシロキサンが分離して、縮合多環芳香族化合物薄膜の形成が妨げられるため、得られる縮合多環芳香族化合物薄膜に斑が発生するおそれがある。
【００３２】
縮合多環芳香族化合物を含有する混合物を調整するに際して濡れ性向上剤を添加する方法は、特に限定されるものではなく、例えば以下の３つの方法があげられる。まず、第一の方法は、濡れ性向上剤を有機化合物に混合した後に縮合多環芳香族化合物を添加して混合物を調整する方法である。第二の方法は、有機化合物と縮合多環芳香族化合物とを混合した後に濡れ性向上剤を添加して混合物を調整する方法である。第三の方法は、濡れ性向上剤を縮合多環芳香族化合物に混合した後に有機化合物を添加して混合物を調整する方法である。
【００３３】
第一〜第三の方法のいずれの方法で混合物を調整した場合でも、濡れ性向上剤は混合物中に均一に混合していればよいので、ベースの表面に配する直前に混合物を調整してもよいし、混合物を調整してからベースの表面に配するまでに相当の時間が経過していてもよい。
なお、第一〜第三の方法以外の方法として、表面に濡れ性向上剤を被覆したベースを用いる方法も好適である。すなわち、濡れ性向上剤を被覆したベースに、有機化合物と縮合多環芳香族化合物との混合物を接触させ、該混合物に濡れ性向上剤を拡散させて混合する方法である。ベースの表面に濡れ性向上剤を被覆する方法としては、溶液塗布法（すなわち、濡れ性向上剤を含有する溶液を塗布した後に乾燥させる方法），蒸着法，ＣＶＤ法等を用いることができる。
【００３４】
ここで、ベースの表面への濡れ性向上剤の被覆量は、接触させる有機化合物と縮合多環芳香族化合物との混合物の量、混合物の液膜の厚さ、有機化合物の種類により異なるが、混合物中の濡れ性向上剤の濃度が好ましい値になるためには、平均厚さが０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下となるように被覆することが好ましい。濡れ性向上剤はベースの表面に均一に被覆してもよいが、ベースの表面の一部分に被覆してもよい。よって、ベースの表面の所望の部分に濡れ性向上剤を被覆してパターンを形成し、そこに有機化合物と縮合多環芳香族化合物との混合物を展開して、縮合多環芳香族化合物薄膜をパターン形成することもできる。
【００３５】
次に、縮合多環芳香族化合物と有機化合物と濡れ性向上剤とを含有する混合物（分散液又は均一溶液）から、縮合多環芳香族化合物薄膜をウェットプロセスによって製造する方法について説明する。
縮合多環芳香族化合物と有機化合物と濡れ性向上剤とを含有する混合物をベース上に配し、この混合物から有機化合物を除去すると、縮合多環芳香族化合物からなる縮合多環芳香族化合物薄膜がベース上に形成される。有機化合物を除去する方法は特に限定されるものではないが、混合物を常温よりも高い温度に加熱して、混合物から有機化合物を蒸発させる方法が好ましい。混合物とベースとの両方を同時に加熱してもよいし、加熱したベース上に混合物を配し、ベースを介して混合物を加熱してもよい。ただし、前記混合物が分散液（縮合多環芳香族化合物が有機化合物中に分散しているもの）である場合には、混合物中の縮合多環芳香族化合物のうち少なくとも一部を有機化合物に溶解させた後に、有機化合物を混合物から除去する。
【００３６】
これらの縮合多環芳香族化合物薄膜の製造方法のうち、前記混合物を加熱して形成した溶液を加熱したベース上に配し、有機化合物を蒸発させて縮合多環芳香族化合物薄膜を形成する方法は、縮合多環芳香族化合物薄膜の均一性に優れるため好ましい。前記混合物を加熱して溶液を形成する際には、一部の縮合多環芳香族化合物が固形分として残存してもよいが、残存分のない均一溶液を形成することがより好ましい。
【００３７】
また、前記混合物の調整，加熱，前記混合物のベース上へ供給，有機化合物の蒸発等の薄膜製造のための操作は、縮合多環芳香族化合物の構造によっても異なるが、通常は大気下又は窒素，アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことができる。ただし、ペンタセンやペンタセン誘導体の場合は、高移動度の薄膜を製造するためには、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【００３８】
さらに、前記混合物の加熱温度（縮合多環芳香族化合物を前記有機化合物に溶解させる温度）は、６０℃以上２５０℃以下が好ましい。加熱温度が６０℃未満であると、縮合多環芳香族化合物の溶解度が低いため、縮合多環芳香族化合物薄膜が不連続的に形成されやすくなる。また、ベースの温度が室温等の低温である場合は、前記混合物をベース上に配した際に結晶が生成して前記混合物中に浮遊するおそれがあるため、連続的な縮合多環芳香族化合物薄膜が形成されにくい。一方、加熱温度が２５０℃超過であると、縮合多環芳香族化合物を溶解可能な有機化合物が蒸発しやすくなるので、縮合多環芳香族化合物薄膜が均一に形成されにくくなる。さらに、固体状の縮合多環芳香族化合物が急速に析出するため、前記混合物の搬送や前記混合物のベースへの展開の不均一化などのようなプロセス上の問題が生じるおそれがある。このような問題がより生じにくくするためには、前記混合物の加熱温度は８０℃以上２２０℃以下がより好ましく、９０℃以上１８０℃以下が最も好ましい。
【００３９】
さらに、縮合多環芳香族化合物を含有する混合物を基板等のベース上に配する方法としては、塗布，噴霧の他、ベースを前記混合物に接触させる方法等があげられる。具体的には、スピンコート，ディップコート，スクリーン印刷，インクジェット印刷，ブレード塗布，印刷（平版印刷，凹版印刷，凸版印刷等）等の公知の方法があげられる。なお、これらの印刷方法には、本発明の縮合多環芳香族化合物を含有する混合物に粘度等を調節するための添加物（例えば高分子材料）を加えたインクを用いることができる。
このように、本発明の縮合多環芳香族化合物薄膜は、ウェットプロセスで製造することが可能である。よって、従来の真空プロセスと比較して簡便且つ短時間に薄膜を製造できるので、生産性が高く低コストである。
【００４０】
また、縮合多環芳香族化合物薄膜を形成するためのベースの素材には、各種材料が利用可能である。例えば、二酸化ケイ素，窒化ケイ素，ガラス，石英，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ），酸化亜鉛，マイカ等のセラミックスや、シリコン，ガリウム砒素，アルミニウム，金，ステンレス鋼，鉄，銀等の金属があげられる。また、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート等），ポリカーボネート，ノルボルネン系樹脂，ポリエーテルスルフォン，ポリイミド，ポリアミド，セルロース，シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，ポリビニルフェノール，ポリビニルアルコール等の樹脂や、炭素や、紙等があげられる。あるいは、これらの複合体でもよい。二酸化ケイ素，窒化ケイ素のような表面にＯＨ基を有する素材の場合は、シランカップリング剤で処理したものでもよい。
【００４１】
ベースの表面は、シランカップリング剤で処理した場合を除いて、プラズマアッシング処理、オゾンアッシング処理、ＵＶ洗浄処理、ウエット洗浄処理、もしくはこれらを組み合せた処理を施して清浄化してもよい。一般的には、プラズマアッシング処理等を施した二酸化ケイ素，窒化ケイ素のような表面自由エネルギーの高い表面に、液体等を塗布することは困難であるが、 本発明の混合物は濡れ性向上剤を含有しているので、このような表面にも塗布することが可能である。
【００４２】
さらに、ベースの形状は特に限定されるものではないが、通常はフィルム状のベースや板状のベース（基板）が用いられる。さらに、線状体や繊維構造体をベースとして用いることもできる。
このようにして製造された縮合多環芳香族化合物薄膜は高い結晶性を有し、薄膜内において、縮合多環芳香族化合物の分子の長軸がベースの表面に対して垂直方向に配向した構造を有している。そして、広角Ｘ線回折パターンの（００ｎ）面の回折ピーク（ｎは１以上の整数）のうち（００１）面に相当する回折ピークの半価幅が、０．０５ｄｅｇ以上０．３ｄｅｇ以下である。よって、該薄膜は結晶が大きく成長しており、半導体特性に優れている。
【００４３】
また、このようにして製造されたペンタセン薄膜は高い結晶性を有し、薄膜内において、ペンタセン分子の長軸がベースの表面に対して垂直方向に配向した構造を有している。特に、薄膜の結晶構造が、一般的な薄膜形成法である真空蒸着法により形成した薄膜の構造とは異なる。
真空蒸着法により形成したペンタセン薄膜は、分子の長軸がベースの表面に対してほぼ垂直方向に配向した、いわゆる薄膜相（（００１）回折面の面間距離が１．５０〜１．５３ｎｍ）から形成され、安定化されたバルク相（面間距離が１．４０〜１．４５ｎｍ）が部分的に混在した結晶構造を有している。このようなペンタセン薄膜は、結晶性は高いが、結晶が準安定な構造であり、安定性の高い結晶構造ではない。
【００４４】
これに対して、本発明の方法により製造されたペンタセン薄膜は、真空蒸着法により形成されたペンタセン薄膜とは結晶構造が異なり、安定化されたバルク相のみから形成されており、安定性の高い結晶構造を有する薄膜である。すなわち、本発明のペンタセン薄膜は、その広角Ｘ線回折パターンに存在する回折ピークのうちの大部分が、１．４ｎｍ以上１．５ｎｍ未満の面間距離に対応する（００１）面に相当する回折ピークであり、１．５ｎｍ以上１．６ｎｍ未満の面間距離に対応する（００１）面に相当する回折ピークは非常に小さい。そして、１．４ｎｍ以上１．５ｎｍ未満の面間距離に対応する（００１）面に相当する回折ピークの強度Ｉと、１．５ｎｍ以上１．６ｎｍ未満の面間距離に対応する（００１）面に相当する回折ピークの強度Ｉ’との比Ｉ／Ｉ’は、１０超過である。
【００４５】
また、本発明のペンタセン薄膜は結晶性が高いので、（００ｎ）面（ｎは１以上の整数）に相当する回折ピークは高次にまで存在し、真空蒸着法で得られるペンタセン薄膜に比べて、より高い次数の回折ピークが観測される。
さらに、本発明の薄膜の製造方法によれば、従来法の真空蒸着法に比べて、結晶をより大きく成長させることができ、薄膜形態は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ），電子顕微鏡，光学顕微鏡により判別できる。
【００４６】
本発明のペンタセン薄膜の形態（結晶の組織構造）は、粒子状の結晶からなる組織構造を一部有するとともに、板状結晶からなる組織構造や、板状結晶がベースの表面に広く成長したシート状の組織構造を有する形態である。この板状結晶からなる組織構造やシート状の組織構造は、真空蒸着法で形成したペンタセン薄膜には観測されず、本発明の薄膜の製造方法により得られたペンタセン薄膜に特異な組織構造である。本発明のペンタセン薄膜におけるシート状の組織構造は、表面が比較的平坦で、結晶の段差部分が平行な線状をなして同一平面内に形成され、粒界組織はほとんど存在しない。
【００４７】
これらの各組織構造を有するペンタセン薄膜から電界効果トランジスタを作製して性能を比較したところ、粒子状の結晶からなる組織構造を有するペンタセン薄膜をチャネルに有するトランジスタと比べて、板状結晶からなる組織構造やシート状の組織構造を有するペンタセン薄膜をチャネルに有するトランジスタの方が、電界効果移動度，敷居電圧安定性等の性質が優れることが分かった。特に、シート状の組織構造を有するペンタセン薄膜をチャネルに有するトランジスタは、ｏｎ電流が高く敷居電圧が０Ｖに漸近すること、ｏｎ／ｏｆｆ電流比が高くなること等、好ましい性質を有している。
【００４８】
本発明のペンタセン薄膜においては、板状結晶はその粒子径が３μｍ以上の大きさに成長しており、薄膜形成条件によっては数ｍｍ〜数ｃｍの大きさのシート状の組織構造に成長している。さらに、ベースの表面一面にシート状の結晶が成長した単結晶に近い薄膜を製造することもできる。このように板状結晶やシート状の組織構造が大きいと、ペンタセン薄膜を用いて製造された有機半導体素子の輸送特性が均一化，高性能化されるため好ましい。
【００４９】
このような縮合多環芳香族化合物薄膜を用いることにより、エレクトロニクス，フォトニクス，バイオエレクトロニクス等の分野において有益な半導体素子を製造することができる。このような半導体素子の例としては、ダイオード，トランジスタ，薄膜トランジスタ，メモリ，フォトダイオード，発光ダイオード，発光トランジスタ，センサ等があげられる。
【００５０】
トランジスタ及び薄膜トランジスタは、液晶ディスプレイ，分散型液晶ディスプレイ，電気泳動型ディスプレイ，粒子回転型表示素子，エレクトロクロミックディスプレイ，有機発光ディスプレイ，電子ペーパー等の種々の表示素子に利用可能であり、これらの表示素子を用いて様々なディスプレイ装置を製造することができる。トランジスタ及び薄膜トランジスタは、これらの表示素子において表示画素のスイッチング用トランジスタ，信号ドライバ回路素子，メモリ回路素子，信号処理回路素子等に利用される。
【００５１】
半導体素子がトランジスタである場合には、その素子構造としては、例えば、基板／ゲート電極／絶縁体層（誘電体層）／ソース電極・ドレイン電極／半導体層という構造、基板／半導体層／ソース電極・ドレイン電極／絶縁体層（誘電体層）／ゲート電極という構造、基板／ソース電極（又はドレイン電極）／半導体層＋絶縁体層（誘電体層）＋ゲート電極／ドレイン電極（又はソース電極）という構造等があげられる。このとき、ソース電極，ドレイン電極，ゲート電極は、それぞれ複数設けてもよい。また、複数の半導体層を同一平面内に設けてもよいし、積層して設けてもよい。
【００５２】
トランジスタの構成としては、ＭＯＳ（メタル−酸化物（絶縁体層）−半導体）型及びバイポーラ型のいずれでも採用可能である。縮合多環芳香族化合物は、通常はｐ型半導体であるので、ドナードーピングしてｎ型半導体とした縮合多環芳香族化合物と組み合わせたり、縮合多環芳香族化合物以外のｎ型半導体と組み合わせたりすることにより、素子を構成することができる。
【００５３】
また、半導体素子がダイオードである場合には、その素子構造としては、例えば、電極／ｎ型半導体層／ｐ型半導体層／電極という構造があげられる。そして、ｐ型半導体層に本発明の縮合多環芳香族化合物薄膜が使用され、ｎ型半導体層に前述のｎ型半導体が使用される。
半導体素子における縮合多環芳香族化合物薄膜内部又は縮合多環芳香族化合物薄膜表面と電極との接合面の少なくとも一部は、ショットキー接合及び／又はトンネル接合とすることができる。このような接合構造を有する半導体素子は、単純な構成でダイオードやトランジスタを作製することができるので好ましい。さらに、このような接合構造を有する有機半導体素子を複数接合して、インバータ，オスシレータ，メモリ，センサ等の素子を形成することもできる。
【００５４】
さらに、本発明の半導体素子を表示素子として用いる場合は、表示素子の各画素に配置され各画素の表示をスイッチングするトランジスタ素子（ディスプレイＴＦＴ）として利用できる。このようなアクティブ駆動表示素子は、対向する導電性基板のパターニングが不要なため、回路構成によっては、画素をスイッチングするトランジスタを持たないパッシブ駆動表示素子と比べて画素配線を簡略化できる。通常は、１画素当たり１個から数個のスイッチング用トランジスタが配置される。このような表示素子は、基板面に二次元的に形成したデータラインとゲートラインとを交差した構造を有し、データラインやゲートラインがトランジスタのゲート電極，ソース電極，ドレイン電極にそれぞれ接合されている。なお、データラインとゲートラインとを分割することや、電流供給ライン，信号ラインを追加することも可能である。
【００５５】
また、表示素子の画素に、画素配線，トランジスタに加えてキャパシタを併設して、信号を記録する機能を付与することもできる。さらに、表示素子が形成された基板に、データライン及びゲートラインのドライバ，画素信号のメモリ，パルスジェネレータ，信号分割器，コントローラ等を搭載してディスプレイ装置とすることもできる。
また、本発明の有機半導体素子は、ＩＣカード，スマートカード，及び電子タグにおける演算素子，記憶素子としても利用することができる。その場合、これらが接触型であっても非接触型であっても、問題なく適用可能である。このＩＣカード，スマートカード，及び電子タグは、メモリ，パルスジェネレータ，信号分割器，コントローラ，キャパシタ等で構成されており、さらにアンテナ，バッテリを備えていてもよい。
【００５６】
さらに、本発明の有機半導体素子でダイオード，ショットキー接合構造を有する素子，トンネル接合構造を有する素子を構成すれば、その素子は光電変換素子，太陽電池，赤外線センサ等の受光素子，フォトダイオードとして利用することもできるし、発光素子として利用することもできる。また、本発明の有機半導体素子でトランジスタを構成すれば、そのトランジスタは発光トランジスタとして利用することができる。これらの発光素子の発光層には、公知の有機材料や無機材料を使用することができる。
【００５７】
さらに、本発明の有機半導体素子はセンサとして利用することができ、ガスセンサ，バイオセンサ，血液センサ，免疫センサ，人工網膜，味覚センサ等、種々のセンサに応用することができる。通常は、有機半導体素子を構成する縮合多環芳香族化合物薄膜に測定対象物を接触又は隣接させた際に生じる縮合多環芳香族化合物薄膜の抵抗値の変化によって、測定対象物の分析を行うことができる。
【００５８】
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
〔実施例１〕
ペンタセン（東京化成工業株式会社製の製品番号Ｐ１６０９）１０ｍｇと１，２，４−トリクロロベンゼン１０ｍＬとの混合物に、濡れ性向上剤であるポリジメチルシロキサン（アルドリッチ社製の製品番号３７８４０−２、２５℃における粘度は１００００ｃＳｔ）を添加し、窒素雰囲気下で１７０℃に加熱して均一溶液を調整した。このペンタセン溶液のポリジメチルシロキサンの濃度は２０ｐｐｍである。
【００５９】
窒素雰囲気下において、該ペンタセン溶液を２００℃のシリコン基板（厚さ２００ｎｍの酸化膜を表面に備えている）上に展開し、１，２，４−トリクロロベンゼンを蒸発させてペンタセン薄膜を作製した。
ペンタセン薄膜が得られたら、その薄膜形成範囲比率と表面の平滑性とを求めた。薄膜形成範囲比率とは、ペンタセン溶液をシリコン基板上に展開した範囲の面積と形成された薄膜の面積との比（［形成された薄膜の面積］／［ペンタセン溶液を展開した範囲の面積］）であり、濡れ性向上剤の添加効果の指標となる数値である。これら両範囲の面積を求める方法としては、例えば、コンピューターに取り込んだ画像データから日本ポラデジタル株式会社製のｍｉｃｒｏ  ａｎａｌｙｚｅｒ等の画像計測ソフトを用いて面積を計測する方法や、撮影した写真から手計測で面積を求める方法があげられる。また、薄膜の表面の平滑性は、ＴＥＮＣＯＲ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製のＡＬＰＨＡ−ＳＴＥＰ  ２００を用いて測定した。
【００６０】
得られたペンタセン薄膜を評価した結果、シリコン基板上でペンタセン溶液のはじきは発生せず、薄膜形成範囲比率は１．０であった。また、表面の平滑性も３０ｎｍＲａと良好であった。
次に、ｎ型ドーパントでヘビードープされたシリコン基板（厚さ２００ｎｍの酸化膜を表面に備えている）を用意し、その表面にソース・ドレイン電極として金電極のパターンを形成した。このような電極パターンが形成されたシリコン基板を窒素雰囲気下で２００℃に加熱し、表面に前記ペンタセン溶液を展開してペンタセン薄膜を形成し、トランジスタ構造とした。なお、シリコン基板上でペンタセン溶液のはじきは発生しなかった。
【００６１】
シリコン基板をゲート電極、表面の金電極をソース・ドレイン電極、ペンタセン薄膜を半導体層として、該トランジスタの電界効果トランジスタ特性を評価した。その結果、移動度は０．３ｃｍ2 ／Ｖ・ｓで、ｏｎ／ｏｆｆ電流比は１×１０5 であった。
次に、前述のペンタセン溶液において、ポリジメチルシロキサンの粘度と濃度とを種々変更したものを用意して、前述と同様にしてペンタセン薄膜を製造し、その薄膜形成範囲比率を評価した。なお、ポリジメチルシロキサンはいずれもアルドリッチ社製であり、２５℃における粘度と製品番号との関係は、下記の通りである。
粘度１００ｃＳｔ      ：製品番号３７８３６−４
粘度５００ｃＳｔ      ：製品番号３７８３８−０
粘度１０００ｃＳｔ    ：製品番号３７８３９−９
粘度１００００ｃＳｔ  ：製品番号３７８４０−２
粘度３００００ｃＳｔ  ：製品番号３７８４２−９
粘度１０００００ｃＳｔ：製品番号３７８４３−７
【００６２】
結果を図１に示す。なお、数値の後ろに「斑」と表示されているものは、薄膜に斑が生じたものである。図１に示したもののうち、太線で囲んである部分は、薄膜形成範囲比率が高いため好ましい。そのうち「斑」が表示されていない部分がより好ましく、ハッチングが施してある部分がさらに好ましい。
【００６３】
〔比較例１〕
濡れ性向上剤であるポリジメチルシロキサンを含有しない点を除いては実施例１と同様のペンタセン溶液を１７０℃に加熱して、２００℃に加熱したシリコン基板上（厚さ２００ｎｍの酸化膜を表面に備えている）へ展開し、実施例１と同様にペンタセン薄膜を形成した。しかしながら、基板上に展開したペンタセン溶液が基板上で不規則な流動とはじきを伴いながら乾燥して薄膜が形成されたため、ペンタセン溶液を展開した範囲のうち７５％の部分で溶液がはじかれて、薄膜がほとんど形成されなかった。残り２５％の部分には薄膜が形成されたが、その膜厚は不均一であった。
【００６４】
次に、実施例１と同様にして、電界効果トランジスタ特性を評価した。その結果、はじきが発生した部分についてはトランジスタ特性が殆ど発現せず、残りの部分については膜厚が不均一であるため動作しない素子が多数存在した。また、動作した一部の素子の移動度は０．０２〜０．１ｃｍ2 ／Ｖ・ｓで、ｏｎ／ｏｆｆ電流比は１×１０5 であった。
【００６５】
〔実施例２〕
１，２，４−トリクロロベンゼンの代わりにジクロロベンゼンを用いたことと、粘度が１０００ｃＳｔのポリジメチルシロキサンを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてペンタセン薄膜を作製した。薄膜形成範囲比率を測定したところ１．０で、ポリジメチルシロキサンを用いなかった場合よりも薄膜形成範囲比率が高かった。
【００６６】
〔実施例３〕
１，２，４−トリクロロベンゼンの代わりに１−メチルナフタレンを用いたことと、粘度が１０００ｃＳｔのポリジメチルシロキサンを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてペンタセン薄膜を作製した。薄膜形成範囲比率を測定したところ１．０で、ポリジメチルシロキサンを用いなかった場合よりも薄膜形成範囲比率が高かった。
【００６７】
〔実施例４〕
６，１３−ジクロロ−２，３−ジプロピルペンタセン１０ｍｇとトルエン１０ｍＬとの混合物に、濡れ性向上剤であるポリジメチルシロキサン（アルドリッチ社製の製品番号３７８３９−９、２５℃における粘度は１０００ｃＳｔ）を添加し、窒素雰囲気下、常温にて均一溶液を調整した。このペンタセン誘導体溶液のポリジメチルシロキサンの濃度は２０ｐｐｍである。
【００６８】
窒素雰囲気下において、該ペンタセン誘導体溶液を８０℃のシリコン基板（厚さ２００ｎｍの酸化膜を表面に備えている）上に展開し、トルエンを蒸発させてペンタセン誘導体薄膜を作製した。
得られたペンタセン誘導体薄膜を評価した結果、シリコン基板上でペンタセン誘導体溶液のはじきは発生せず、薄膜形成範囲比率は１．０で、ポリジメチルシロキサンを用いなかった場合よりも薄膜形成範囲比率が高かった。
【００６９】
〔実施例５〕
ペンタセン（東京化成工業株式会社製の製品番号Ｐ１６０９）１０ｍｇと１，２，４−トリクロロベンゼン１０ｍＬとの混合物に、濡れ性向上剤であるポリ（メチルフェニルシロキサン）（アルドリッチ社製の製品番号３７８４９−６、２５℃における粘度は５００ｃＳｔ）を添加し、窒素雰囲気下で１８０℃に加熱して均一溶液を調整した。このペンタセン溶液のポリ（メチルフェニルシロキサン）の濃度は２０ｐｐｍである。
【００７０】
窒素雰囲気下において、該ペンタセン溶液を１８０℃のシリコン基板（厚さ２００ｎｍの酸化膜を表面に備えている）上に展開し、１，２，４−トリクロロベンゼンを蒸発させてペンタセン薄膜を作製した。得られたペンタセン薄膜を評価した結果、シリコン基板上でペンタセン溶液のはじきは発生せず、薄膜形成範囲比率は０．７であった。
【００７１】
次に、ｎ型ドーパントでヘビードープされたシリコン基板（厚さ２００ｎｍの酸化膜を表面に備えている）を用意し、その表面にソース・ドレイン電極として金電極のパターンを形成した。このような電極パターンが形成されたシリコン基板を窒素雰囲気下で１８０℃に加熱し、表面に前記ペンタセン溶液を展開してペンタセン薄膜を形成し、トランジスタ構造とした。なお、シリコン基板上でペンタセン溶液のはじきは発生しなかった。
シリコン基板をゲート電極、表面の金電極をソース・ドレイン電極、ペンタセン薄膜を半導体層として、該トランジスタの電界効果トランジスタ特性を評価した。その結果、移動度は０．２ｃｍ2 ／Ｖ・ｓで、ｏｎ／ｏｆｆ電流比は１×１０5 であった。
【００７２】
〔実施例６〕
ポリ（メチルフェニルシロキサン）の代わりにポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−メチルフェニルシロキサン）（製品番号３７８４８−８、２５℃における粘度は１２５ｃＳｔ、メチルフェニルシロキサンユニットが５０モル％）を用いたことを除いては、実施例５と同様にしてペンタセン薄膜を作製した。なお、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−メチルフェニルシロキサン）とは、ポリジメチルシロキサンとポリメチルフェニルシロキサンとの共重合体を意味する。
得られたペンタセン薄膜を評価した結果、シリコン基板上でペンタセン溶液のはじきは発生せず、薄膜形成範囲比率は０．９であった。
次に、実施例５と同様にして電界効果トランジスタ特性を評価した。その結果、移動度は０．３ｃｍ2 ／Ｖ・ｓで、ｏｎ／ｏｆｆ電流比は１×１０5 であった。
【００７３】
〔実施例７〕
ポリ（メチルフェニルシロキサン）の代わりにポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）（製品番号４８２０１−３、２５℃における粘度は１００００ｃＳｔ、ジフェニルシロキサンユニットが５モル％）を用いたことを除いては、実施例５と同様にしてペンタセン薄膜を作製した。なお、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）とは、ポリジメチルシロキサンとポリジフェニルシロキサンとの共重合体を意味する。
得られたペンタセン薄膜を評価した結果、シリコン基板上でペンタセン溶液のはじきは発生せず、薄膜形成範囲比率は０．８であった。
次に、実施例５と同様にして電界効果トランジスタ特性を評価した。その結果、移動度は０．２ｃｍ2 ／Ｖ・ｓで、ｏｎ／ｏｆｆ電流比は１×１０5 であった。
【００７４】
〔実施例８〕
実施例１で用いたポリジメチルシロキサンをトルエンに溶解させて（濃度は２０ｐｐｍ）、均一溶液を調整した。この溶液をシリコン基板（厚さ２００ｎｍの酸化膜を表面に備えている）にスピンコートして、シリコン基板上にポリジメチルシロキサンの均一塗布膜を形成した。シリコン基板上のポリジメチルシロキサン膜をトルエンで再溶解し、液体クロマトグラフィーで定量することにより、ポリジメチルシロキサン膜の厚さを測定したところ、３ｎｍであった。
【００７５】
ペンタセン（東京化成工業株式会社製の製品番号Ｐ１６０９）１０ｍｇと１，２，４−トリクロロベンゼン１０ｍＬとの混合物を、窒素雰囲気下で１８０℃に加熱して均一溶液を調整した。前述のポリジメチルシロキサン膜を備えたシリコン基板を１８０℃に加熱し、窒素雰囲気下において前記ペンタセン溶液を展開し、１，２，４−トリクロロベンゼンを蒸発させてペンタセン薄膜を作製した。
【００７６】
得られたペンタセン薄膜を評価した結果、シリコン基板上でペンタセン溶液のはじきは発生せず、薄膜形成範囲比率は１．０であった。また、表面の平滑性も３０ｎｍＲａと良好であった。
次に、実施例５と同様にして電界効果トランジスタ特性を評価した。その結果、移動度は０．３ｃｍ2 ／Ｖ・ｓで、ｏｎ／ｏｆｆ電流比は１×１０5 であった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、エレクトロニクス，フォトニクス，バイオエレクトロニクス等において好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】ペンタセン薄膜の薄膜形成範囲比率の評価結果を示す表である。
【図１】
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