(57)【要約】      （修正有）【課題】電子の移動度（電界効果移動度）に優れ、大気中での安定性にも優れる、新たな骨格のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体及び有機エレクトロニクスデバイスの提供。【解決手段】式（１）で示されるベンゾビス（チアジアゾール）誘導体。2017025047.tif 000058（Ａｒ１はＮ、Ｓ、Ｏ、及びＳｅより選ばれた少なくとも１つの原子を含む五員環ヘテロアリーレン基；Ａｒ２はフェニル基、Ｎを１つ以上含む六員環ヘテロアリール基又はＮ、Ｓ、Ｏ、及びＳｅより選ばれた少なくとも１つの原子を含む五員環ヘテロアリール基；但し、Ａｒ１がチオフェン基、かつ、Ａｒ２がフェニル基である場合を除く）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で示されるベンゾビス（チアジアゾール）誘導体：
【化１】
2017025047.tif 000048
（式（１）中、Ａｒ１は、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子からなる群より選ばれた少なくとも１つの原子を含む複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基であり、２つのＡｒ１は同じであっても異なっていてもよい。Ａｒ２はフェニル基、窒素原子を１つ以上含む複素芳香族六員環構造を有するヘテロアリール基、又は窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子からなる群より選ばれた少なくとも１つの原子を含む複素芳香族五員環を有するヘテロアリール基であり、２つのＡｒ２は同じであっても異なっていてもよい。Ａｒ１及びＡｒ２は、置換基を有していてもよい。但し、２つのＡｒ１が同一、且つ、２つのＡｒ２が同一である場合において、Ａｒ１がチオフェン基であり、かつ、Ａｒ２がフェニル基である場合を除く。）
【請求項２】
Ａｒ１及びＡｒ２上の全ての置換基が水素原子、アルキル基又は下記式（２）で示される基のいずれかであり、全ての置換基は同一であっても異なっていてもよい、請求項１に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体。
【化２】
2017025047.tif 000049
（式中、Ｒは、直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。）
【請求項３】
Ａｒ１は下記式（３）で示される複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基であり、Ａｒ２は下記式（４）で示されるフェニル基、複素芳香族六員環構造を有するヘテロアリール基、又は複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリール基である、請求項１又は２に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体。
【化３】
2017025047.tif 000050
（式中、水素原子と直接結合している任意の窒素原子又は任意の炭素原子は、ベンゾビス（チアジアゾール）環、又はＡｒ２と結合する。また、式中水素原子と直接結合している任意の窒素原子及び任意の炭素原子は、ベンゾビス（チアジアゾール）環及びＡｒ２と結合している窒素原子及び炭素原子を除き、アルキル基又は下記式（２）で示される基を有していてもよい。）
【化４】
2017025047.tif 000051
（式中、任意の炭素原子は、Ａｒ１と結合する。ただし、Ａｒ１と直接結合する炭素原子を除き、式中任意の炭素原子はアルキル基、又は下記式（２）で示される基を有していてもよい。）
【化５】
2017025047.tif 000052
（式中、Ｒは、直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。）
【請求項４】
ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体が下記式（Ａ１）〜（Ｍ２）で示される誘導体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体。
【化６】
2017025047.tif 000053
【化７】
2017025047.tif 000054
【化８】
2017025047.tif 000055
（式中、Ａｒ２は下記式（ａ）〜（ｏ）で示される基であり、２つのＡｒ２は同じであっても異なっていてもよい。）
【化９】
2017025047.tif 000056
（式中、Ａｒ１は前記式（Ａ１）〜（Ｍ２）において、Ａｒ２と直接結合した複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基を示す。また、式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、アルキル基、水素原子、又は下記式（２）で示される基を示す。ただし、２つのＡｒ１が同一、且つ、２つのＡｒ２が同一である場合において、ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体がチオフェン環（Ｂ１）であり、且つフェニル基（ｉ）である場合を除く。）
【化１０】
2017025047.tif 000057
（式中、Ｒは、直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。）
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む有機半導体インク。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む有機層を備える、有機エレクトロニクスデバイス。
【請求項７】
基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極及びドレイン電極とを有し、前記有機半導体層が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む、有機薄膜トランジスタ。
【請求項８】
基板上に、陽極と、発光層と、正孔輸送層及び／又は電子輸送層と、陰極とを有し、前記正孔輸送層及び／又は前記電子輸送層が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
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・点灯を行う表示デバイスであって、前記有機薄膜トランジスタが、請求項７に記載の有機薄膜トランジスタである、表示デバイス。
【請求項１０】
基板上に、陽極と、正孔輸送材料及び電子輸送材料を含む電荷分離層と、陰極とを有し、前記電荷分離層が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む、有機薄膜太陽電池。
【請求項１１】
有機薄膜トランジスタを用いて作動するＲＦＩＤタグであって、前記有機薄膜トランジスタが、請求項７に記載の有機薄膜トランジスタである、ＲＦＩＤタグ。
【請求項１２】
有機薄膜トランジスタを用いて作動するセンサーであって、前記有機薄膜トランジスタが、請求項７に記載の有機薄膜トランジスタである、センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体、それを含む有機半導体インク、並びにそれを用いた有機薄膜トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示デバイス、有機薄膜太陽電池、ＲＦＩＤタグ及びセンサー等の有機エレクトロニクスデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）又は有機薄膜太陽電池用の化合物としてベンゾビスチアゾール化合物が注目されており、ベンゾビス（チアジアゾール）を主骨格とする各種誘導体の研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
特に、正孔及び電子の移動度や大気中での安定性を改良するために、強い電子吸引基を導入したベンゾビス（チアジアゾール）誘導体が提案されており、例えば、特許文献１並びに非特許文献１及び非特許文献２には、トリフルオロメチルフェニル基等がチエニレン基を介してベンゾビス（チアジアゾール）に結合している化合物が開示されている。この化合物は、強い電子吸引基であるトリフルオロメチルフェニル基等の導入によって、正孔及び電子移動度が向上している。
【０００４】
また、ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体としては、チオフェン基と結合したフェニル基上のメタ位に置換基を導入したｎ型有機半導体材料も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献３にも、ｎ型有機半導体の材料として各種のベンゾビスチアジアゾール化合物が開示されているが、当該文献の実施例で実際に合成されたのは、４，８−ビス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ベンゾ［１，２−ｃ；４，５−ｃ’］ビス［１，２，５］チアジアゾール（下記構造式参照）のみである。
【０００６】
【化１】
2017025047.tif 000002
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開２０１３／１４１１８２号
【特許文献２】国際公開２０１５／０４１０２６号
【特許文献３】特開２０１３−１２４２３１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，４６，３２６５（２０１０）
【非特許文献２】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔ．，９７，１３３３０３（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３では、ｎ型有機半導体の材料として各種のベンゾビスチアジアゾール化合物が開示されているが、合成されている化合物は前述の通り、４，８−ビス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ベンゾ［１，２−ｃ；４，５−ｃ’］ビス［１，２，５］チアジアゾールのみである。さらに、特許文献２には前記化合物のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定結果は記載されているが、この化合物を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のデバイスを作製して特性を評価していない。このため特許文献３では、前記の実施例で実際に合成されている化合物についてすら、有機半導体材料として十分な特性を有しているかが確認されているとは言えない。
【００１０】
また、特許文献１〜２、及び非特許文献１〜２においては、フェニルチオフェン基を有するベンゾビス（チアジアゾール）誘導体のみしか検討されていない。有機半導体材料を素子化して、エレクトロニクスデバイスとして使用する場合、絶縁膜や基板、電極等と組み合わせる必要があり、求められる特性や装置に応じて組合せは異なる。したがって、求められる特性や装置に合致させるために、絶縁膜や基板、電極だけでなく、有機半導体材料の多様性も広げる必要があった。
【００１１】
そこで本発明の課題は、電子の移動度（電界効果移動度）に優れ、大気中での安定性にも優れる、新たな骨格のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を提供することにある。さらに本発明の課題は、当該ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を用いた、有機薄膜トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示デバイス、有機薄膜太陽電池、ＲＦＩＤタグ及びセンサー等の有機エレクトロニクスデバイスを提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は以下の事項に関する。
【００１３】
１．  下記一般式（１）で示されるベンゾビス（チアジアゾール）誘導体：
【００１４】
【化２】
2017025047.tif 000003
（式（１）中、Ａｒ１は、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子からなる群より選ばれた少なくとも１つの原子を含む複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基であり、２つのＡｒ１は同じであっても異なっていてもよい。Ａｒ２はフェニル基、窒素原子を１つ以上含む複素芳香族六員環構造を有するヘテロアリール基、又は窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子からなる群より選ばれた少なくとも１つの原子を含む複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリール基であり、２つのＡｒ２は同じであっても異なっていてもよい。Ａｒ１及びＡｒ２は、置換基を有していてもよい。但し、２つのＡｒ１が同一、且つ、２つのＡｒ２が同一である場合において、Ａｒ１がチオフェン基であり、かつ、Ａｒ２がフェニル基である場合を除く。）
【００１５】
２．Ａｒ１及びＡｒ２上の全ての置換基が水素原子、アルキル基又は下記式（２）で示される基のいずれかであり、全ての置換基は同一であっても異なっていてもよい、前記１に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体。
【００１６】
【化３】
2017025047.tif 000004
（式中、Ｒは、直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。）
【００１７】
３．Ａｒ１は下記式（３）で示される複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基であり、Ａｒ２は下記式（４）で示されるフェニル基、複素芳香族六員環構造を有するヘテロアリール基、又は複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリール基である、前記１又は２に記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体。
【００１８】
【化４】
2017025047.tif 000005
（式中、水素原子と直接結合している任意の窒素原子又は任意の炭素原子は、ベンゾビス（チアジアゾール）環、又はＡｒ２と結合する。また、式中水素原子と直接結合している任意の窒素原子及び任意の炭素原子は、ベンゾビス（チアジアゾール）環及びＡｒ２と結合している窒素原子及び炭素原子を除き、アルキル基又は下記式（２）で示される基を有していてもよい。）
【００１９】
【化５】
2017025047.tif 000006
（式中、任意の炭素原子は、Ａｒ１と結合する。ただし、Ａｒ１と直接結合する炭素原子を除き、式中任意の炭素原子はアルキル基、又は下記式（２）で示される基を有していてもよい。）
【００２０】
【化６】
2017025047.tif 000007
（式中、Ｒは、直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。）
【００２１】
４．ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体が下記式（Ａ１）〜（Ｍ２）で示される誘導体である、前記１〜３のいずれかに記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体。
【００２２】
【化７】
2017025047.tif 000008
【００２３】
【化８】
2017025047.tif 000009
【００２４】
【化９】
2017025047.tif 000010
（式中、Ａｒ２は下記式（ａ）〜（ｏ）で示される基であり、２つのＡｒ２は同じであっても異なっていてもよい。）
【００２５】
【化１０】
2017025047.tif 000011
（式中、Ａｒ１は前記式（Ａ１）〜（Ｍ２）において、Ａｒ２と直接結合した複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基を示す。また、式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、アルキル基、水素原子、又は下記式（２）で示される基を示す。ただし、２つのＡｒ１が同一、且つ、２つのＡｒ２が同一である場合において、ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体がチオフェン環（Ｂ１）であり、且つフェニル基（ｉ）である場合を除く。）
【００２６】
【化１１】
2017025047.tif 000012
（式中、Ｒは、直鎖状または分岐状のアルキル基を示す。）
【００２７】
５．上記１〜４のいずれかに記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む有機半導体インク。
【００２８】
６．上記１〜４のいずれかに記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む有機層を備える、有機エレクトロニクスデバイス。
【００２９】
７．基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極及びドレイン電極とを有し、前記有機半導体層が、上記１〜４のいずれかに記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む、有機薄膜トランジスタ。
【００３０】
８．基板上に、陽極と、発光層と、正孔輸送層及び／又は電子輸送層と、陰極とを有し、前記正孔輸送層及び／又は前記電子輸送層が、上記１〜４のいずれかに記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３１】
９．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・点灯を行う表示デバイスであって、前記有機薄膜トランジスタが、上記７に記載の有機薄膜トランジスタである、表示デバイス。
【００３２】
１０．基板上に、陽極と、正孔輸送材料及び電子輸送材料を含む電荷分離層と、陰極とを有し、前記電荷分離層が、上記１〜４のいずれかに記載のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む、有機薄膜太陽電池。
【００３３】
１１．有機薄膜トランジスタを用いて作動するＲＦＩＤタグであって、前記有機薄膜トランジスタが、上記７に記載の有機薄膜トランジスタである、ＲＦＩＤタグ。
【００３４】
１２．有機薄膜トランジスタを用いて作動するセンサーであって、前記有機薄膜トランジスタが、上記７に記載の有機薄膜トランジスタである、センサー。
【発明の効果】
【００３５】
本発明により、電子の移動度（電界効果移動度）に優れ、大気中での安定性にも優れる、新たな骨格のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を提供することができる。本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、電子の移動度（電界効果移動度）に優れ、大気中での安定性にも優れることから、例えば、有機薄膜トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示デバイス、ディスプレイ、有機薄膜太陽電池、ＲＦＩＤタグ、センサー等の有機エレクトロニクスデバイスに好適に使用することができる。また、その他多くのデバイスに好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）の一例の層構成を示す断面図である。
【図２】相補型インバーター（論理反転）回路の一例を示す図である。
【図３】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の一例の層構成を示す断面図である。
【図４】本発明の表示デバイスの一例の層構成を示す断面図である。
【図５】本発明の有機薄膜太陽電池の一例の層構成を示す断面図である。
【図６】実施例Ｅ−１の有機ＴＦＴの伝達特性を示す図である。
【図７】実施例Ｅ−２の有機ＴＦＴの伝達特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体、有機半導体インク、及び有機エレクトロニクスデバイスについて、詳細に説明する。
【００３８】
＜ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体＞
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、下記一般式（１）で示される。
【００３９】
【化１２】
2017025047.tif 000013
【００４０】
以下、一般式におけるＡｒ１、及びＡｒ２について順に説明する。
【００４１】
（Ａｒ１について）
前記一般式（１）において、Ａｒ１は、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子からなる群より選ばれた少なくとも１つの原子を含む、複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基である。また、２つのＡｒ１は同じであっても異なっていてもよいが、合成及び精製上の観点から、２つのＡｒ１は同じであることが好ましい。
【００４２】
前記複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基として、具体的には、下記式（３）で示される複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基が好ましく、チオフェン基、又はチアゾール基がより好ましい。ただし、２つのＡｒ１が同一、且つ、２つのＡｒ２が同一である場合において、Ａｒ２が置換基を有するフェニル基であるときは、Ａｒ１はチオフェン基である場合を除く。
このような複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリーレン基とすることで電子の移動度（電界効果移動度）と大気中での安定性を向上させることができる。
【００４３】
【化１３】
2017025047.tif 000014
【００４４】
なお、式中、水素原子と直接結合している任意の窒素原子又は任意の炭素原子は、ベンゾビス（チアジアゾール）環又はＡｒ２と結合する。また、式中、水素原子と直接結合している任意の窒素原子及び任意の炭素原子は、ベンゾビス（チアジアゾール）環及びＡｒ２と結合している窒素原子及び炭素原子を除き、水素原子、アルキル基又は下記式（２）で示される基と結合していてもよいが、電子の移動度（電界効果移動度）を向上させるという観点から、前記任意の窒素原子及び任意の炭素原子は、置換基を有さず、水素原子と結合していることが好ましい。
【００４５】
【化１４】
2017025047.tif 000015
【００４６】
（Ａｒ２について）
前記一般式（１）において、Ａｒ２は、フェニル基、窒素原子を１つ以上含む複素芳香族六員環構造を有するヘテロアリール基、又は窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子からなる群より選ばれた少なくとも１つの原子を含む複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリール基である。また、２つのＡｒ２は同じであっても異なっていてもよいが、合成及び精製上の観点から、２つのＡｒ２は同じであることが好ましい。ただし、２つのＡｒ１が同一、且つ、２つのＡｒ２が同一である場合において、Ａｒ１がチオフェン基であるとき、Ａｒ２がフェニル基である場合を除く。
以下、「フェニル基、窒素原子を１つ以上含む複素芳香族六員環構造を有するヘテロアリール基、又は窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子からなる群より選ばれた少なくとも１つの原子を含む複素芳香族五員環構造を有するヘテロアリール基」を芳香族基と称する。
【００４７】
前記芳香族基として、具体的には、下記式（４）で示される芳香族基が好ましく、ピリジン基、フェニル基、又はピリミジン基がより好ましく、ピリミジン基、フェニル基がさらに好ましい。このような芳香族基とすることで、電子の移動度（電界効果移動度）と大気中での安定性を向上させることができる。
【００４８】
【化１５】
2017025047.tif 000016
【００４９】
なお、式中、任意の炭素原子は、Ａｒ１と結合する。ただし、Ａｒ１と結合する炭素原子を除き、式中任意の炭素原子は水素原子、アルキル基、又は前記式（２）で示される基と結合していることが好ましい。さらに、後述する式（ａ）〜（ｏ）に記載の通り、Ａｒ１と結合する炭素原子に隣接した炭素原子は水素原子と結合していることが好ましい。
【００５０】
＜Ａｒ１とＡｒ２の好適な組合せ＞
以上のＡｒ１とＡｒ２のうち、好適な組合せとして、Ａｒ１とＡｒ２が、チアゾール基とフェニル基の組合せ、チオフェン基とピリミジン基の組合せなどが挙げられる。
前述の通り、Ａｒ１とＡｒ２を組み合わせることで、電子の移動度（電界効果移動度）と大気中での安定性を向上する、新規なベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を提供することができる。
【００５１】
＜Ａｒ１及びＡｒ２の置換基＞
Ａｒ１及びＡｒ２の置換基としては、水素原子以外に、一般的に知られた置換基ならば特に制限されないが、好ましくは、アルキル基又は下記式（２）で示される基が挙げられる。また、下記式（２）で示される基のうち、好ましくは下記式（５）で示される基であり、より好ましくはフッ素（−Ｆ）、塩素（−Ｃｌ）、トリフルオロメチル基（−ＣＦ３）、トリフルオロメトキシ基（−ＯＣＦ３）、シアノ基（−ＣＮ）、ニトロ基（−ＮＯ２）であり、さらに好ましくはトリフルオロメチル基（−ＣＦ３）、トリフルオロメトキシ基（−ＯＣＦ３）、シアノ基（−ＣＮ）である。
【００５２】
【化１６】
2017025047.tif 000017
【００５３】
【化１７】
2017025047.tif 000018
【００５４】
前記式（２）及び（５）において、Ｒは直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。
【００５５】
前記アルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状のいずれでもよく、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の電界効果移動度及び溶解度の向上の観点から、その炭素数は１〜３０であることが好ましく、炭素数が３〜２８であることがより好ましく、炭素数が５〜２５であることが特に好ましい。また、分岐状のアルキル基については、分岐鎖及び主鎖部分が結合して環状構造を形成していてもよい。すなわち前記分岐状のアルキル基には、シクロアルキル基が含まれる。ただし、分岐状アルキル基のとき炭素数は２以上、環上アルキル基であるとき炭素数は３以上である。
【００５６】
直鎖状アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、及びオクタデシル基等が挙げられ、さらに、下記に示す構造のものも挙げられる（なお、以上例示したものと重複しているものもある）。なお、これらのアルキル基上の水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
【００５７】
【化１８】
2017025047.tif 000019
【００５８】
以上示した構造において、アスタリスクは結合手である。以下においても同様である。
【００５９】
次に、分岐状アルキル基の具体例としては、例えば、イソプロピル基、１−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、２−メチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、３−メチルヘキシル基、３−エチルヘキシル基、２−メチルオクチル基、２−エチルオクチル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルドデシル基、２−デシルテトラデシル基、３−メチルオクチル基、及び３−エチルオクチル基などが挙げられ、さらに、下記に示す構造のものも挙げられる（なお、以上例示したものと重複しているものもある）。なお、これらのアルキル基上の水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
【００６０】
【化１９】
2017025047.tif 000020
【００６１】
＜ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の例＞
以上説明した本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体としては、例えば、以下の式（Ａ１）〜（Ｍ２）で示される誘導体が挙げられる。但し、式中、Ａｒ２は、下記式（ａ）〜（ｏ）で示される基であり、Ｒは前記と同義である。
【００６２】
【化２０】
2017025047.tif 000021
【００６３】
【化２１】
2017025047.tif 000022
【００６４】
【化２２】
2017025047.tif 000023
【００６５】
【化２３】
2017025047.tif 000024
【００６６】
なお、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、水素原子以外に、一般的に知られた置換基ならば特に制限されないが、好ましくは、アルキル基又は前記式（２）で示される基が挙げられる。また、前記式（２）で示される基のうち、好ましくは前記式（５）で示される基であり、より好ましくはフッ素（−Ｆ）、塩素（−Ｃｌ）、トリフルオロメチル基（−ＣＦ３）、トリフルオロメトキシ基（−ＯＣＦ３）、シアノ基（−ＣＮ）、ニトロ基（−ＮＯ２）であり、さらに好ましくはトリフルオロメチル基（−ＣＦ３）、トリフルオロメトキシ基（−ＯＣＦ３）、シアノ基（−ＣＮ）である。
【００６７】
また、電子の移動度を向上させる観点から、分子全体のエネルギー準位より、好適なＡｒ１、Ａｒ２、及び置換基の組合せを見積もることもできる。計算方法により適宜調整されるが、ｎ型有機半導体材料としては、ＬＵＭＯ（最低空軌道とも称する）のエネルギー準位が−３．５ｅＶより深いことが好ましく、−４．０ｅＶより深いことがさらに好ましい。したがって、ＬＵＭＯのエネルギー準位が−３．５ｅＶより深くなるＡｒ１、Ａｒ２及び置換基の組合せが好ましく、−４．０ｅＶより深くなるＡｒ１、Ａｒ２及び置換基の組合せがさらに好ましい。なお、「−４．０ｅＶより深い」とは、「負の方向で絶対値が４．０ｅＶより大きい」ということを示す。
【００６８】
＜ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の合成方法＞
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、公知の原料及び反応を組み合わせることで合成することができるが、例えば、以下に示す反応スキームに従って合成することができる。
【００６９】
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）化合物は、（１）Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，５３，１０１６９（１９９７）、もしくは（２）Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｅｔｔ．，１２，３３４０（２０１０）等を参考にして、例えば、以下に示す反応スキーム（カップリング工程、スズ化工程、ＢＢＴ化工程の３工程）に従って合成することができる。なお、以下のスキームでは、Ａｒ１としてチオフェン基を記載しているが、別の基でも同様に合成することができる。スキーム中、Ａｒ２は前記と同義である。
【００７０】
（カップリング工程Ａ）
【００７１】
【化２４】
2017025047.tif 000025
【００７２】
（カップリング工程Ｂ）
【００７３】
【化２５】
2017025047.tif 000026
【００７４】
（カップリング工程Ｃ）
【００７５】
【化２６】
2017025047.tif 000027
【００７６】
（カップリング工程Ｄ）
【００７７】
【化２７】
2017025047.tif 000028
【００７８】
式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は前記と同義であり、Ｘは、ハロゲン原子を示し、臭素原子またはヨウ素原子であることが好ましい。また、パラジウム触媒（Ｐｄ  ｃａｔａｌｙｓｔ）としてはテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＰｄＣｌ２（ＰＰｈ３）２）、ビス（トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰｔＢｕ３）２）、酢酸パラジウム（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ２）等のパラジウム錯体の１種又は２種以上が好ましく、ＰｄＣｌ２（ＰＰｈ３）２、Ｐｄ（Ｐｈ３）４がより好ましい。
【００７９】
（スズ化工程Ａ）
【００８０】
【化２８】
2017025047.tif 000029
【００８１】
（スズ化工程Ｂ）
【００８２】
【化２９】
2017025047.tif 000030
【００８３】
式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は前記と同義であり、ＮＢＳはＮ−ブロモスクシンイミドを示し、Ｂｕはブチル基を示す。また、塩基（Ｂａｓｅ）としてはｎ−ＢｕＬｉ（但し、Ｂｕはブチル基を示す。）、またはＬＤＡ（リチウムジイソプロピルアミド）が好ましい。
【００８４】
（ＢＢＴ化工程Ａ）
【００８５】
【化３０】
2017025047.tif 000031
【００８６】
（ＢＢＴ化工程Ｂ）
【００８７】
【化３１】
2017025047.tif 000032
【００８８】
式中、Ｂｕはブチル基を示し、Ｐｈはフェニル基を示し、ＡｃＯＨは酢酸を示し、Ｍｅはメチル基を示す。
【００８９】
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）化合物の製造工程は、カップリング工程、スズ化工程、ＢＢＴ化工程の３工程を含むが、特に限定されず、上記のカップリング工程Ａ〜Ｄのうち任意の１つ、スズ化工程Ａ〜Ｂのうち任意の１つ、ＢＢＴ化工程Ａ〜Ｂのうち任意の１つを適宜選択して組み合わせることができる。
【００９０】
反応終了後、得られた反応液から、例えば、濾過、濃縮、抽出、蒸留、昇華、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の一般的な操作によって、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）化合物を単離・精製することができるが、溶解度の異なる不純物を除去し、化合物純度を向上させるためには、有機溶媒によるソックスレー抽出を精製工程に組み込むことが簡便で好ましい。
【００９１】
以上説明した、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の合成において使用されるパラジウム触媒としては、上記合成スキームに記載のもの以外にも、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）、ビス（トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰｔＢｕ３）２）、酢酸パラジウム（Ｐｄ（ＯＡｃ）２）、塩化パラジウム（ＰｄＣｌ２）等のパラジウム錯体の１種又は２種以上を用いることができる。パラジウム触媒の使用量としては、ベンゼン環位置に臭素原子を導入したベンゾビス（チアジアゾール）１ｍｏｌに対して、０．０１〜０．５ｍｏｌ用いることが好ましい。より好ましくは０．１〜０．５ｍｏｌ用いることである。
【００９２】
さらに、使用することができる塩基、ハロゲン化剤等は、上記合成スキームに記載の試薬に限られず、上記で示された反応に従来使用されているものを特に制限なく使用することができる。
【００９３】
以上説明した合成スキームの反応終了後、得られた反応液から、例えば、濾過、濃縮、抽出、蒸留、昇華、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の一般的な操作によって、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を単離・精製することができる。溶解度の異なる不純物を除去し、化合物純度を向上させるためには、有機溶媒によるソックスレー抽出を精製工程に組み込むことが簡便で好ましい。
【００９４】
＜ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の溶解性＞
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、通常、水や、種々の有機溶媒、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、イソブタノール、２−ブタノール、２−エチル−１−ブタノール、ｎ−オクタノール、ベンジルアルコール、及びテルピネオール等のアルコール類；
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、及びイソホロン等のケトン類：
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸ブチル、サリチル酸メチル、マロン酸エチル、酢酸２−エトキシエタン、及び酢酸２−メトキシ−１−メチルエチル等のエステル類；
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、及びヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド類；
１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、及び１，３−ジメチルイミダゾリジン−２，４−ジオン等の尿素類；
ジメチルスルホキシド、及びジエチルスルホキシド等のスルホキシド類；
スルホラン等のスルホン類；
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、及びベンゾニトリル等のニトリル類；
γ―ブチロラクトン等のラクトン類；
ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、アニソール、フェネトール、１，２−ジメトキシベンゼン、１，３−ジメトキシベンゼン、１，４−ジメトキシベンゼン、１，２−メチルアニソール、１，３−メチルアニソール、１，４−メチルアニソール、１，２−メチレンジオキシベンゼン、２，３−ジヒドロベンゾフラン、フタラン、オクチルオキシベンゼン、ジフェニルエーテル、及びエチルセロソルブ等のエーテル類；
炭酸ジメチル、及び１，２−ブチレングリコールカーボネート等のカーボネート類；
チオアニソール、及びエチルフェニルスルフィド等のチオエーテル類；
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、プソイドクメン、ヘミメリテン、デュレン、イソデュレン、プレーニテン、エチルベンゼン、クメン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、トリイソプロピルベンゼン、フェニルアセチレン、インダン、メチルインダン、インデン、テトラリン、ナフタレン、１−メチルナフタレン、２−メチルナフタレン、フェニルオクタン、及びジフェニルメタン等の芳香族炭化水素類；
フェノール、１，２−クレゾール、１，３−クレゾール、１，４−クレゾール、１，２−メトキシフェノール、１，３−メトキシフェノール、及び１，４−メトキシフェノール等のフェノール類；
クロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン、１，３−ジクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ブロモベンゼン、１，２−ジブロモベンゼン、１，３−ジブロモベンゼン、１，４−ジクロロトルエン、１−クロロナフタレン、２，４−ジクロロトルエン、２−クロロ−１，３−ジメチルベンゼン、２-クロロトルエン、２−クロロ−１，４−ジメチルベンゼン、４−クロロ−１，２−ジメチルベンゼン、２，５−ジクロロトルエン、ｍ−クロロトルエン、１−クロロ−２，３−ジメチルベンゼン、４−（トリフルオロメトキシ）アニソール、及びトリフルオロメトキシベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類；
ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、及びリモネン等の脂肪族炭化水素類；
ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，３−ジクロロプロパン、及び１，２−ジブロモエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類；
２，６−ジメチルピリジン、及び２，６−ジｔｅｒｔ-ブチルピリジン等のピリジン類
などに可溶である。
【００９５】
「水や有機溶媒に可溶」であるとは、常圧で、沸点以下、好ましくは８０℃以下、より好ましくは１５℃から３０℃以下の水又は有機溶媒に対し、好ましくは０．０１ｗｔ％以上、より好ましくは０．０３ｗｔ％以上の溶解度を有することを意味する。なお、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、水及び全ての有機溶媒に可溶であることが求められるわけではなく、水、又は例えば上記に挙げた有機溶媒の少なくとも一種に可溶である。また有機溶媒には、複数の有機溶媒の混合溶媒も含まれるものとし、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体はいずれかの有機溶媒単独には可溶でないが、混合溶媒には可溶である場合もあり得る。
【００９６】
有機溶媒としては、以下に説明する本発明の有機半導体インクの有機半導体薄膜の製膜性およびその半導体特性の観点から、上記に挙げた中でも、ハロゲン化芳香族炭化水素類、芳香族炭化水素類、及びハロゲン化脂肪族炭化水素類を好適に使用することができる。
【００９７】
好適なハロゲン化芳香族炭化水素類としては、クロロベンゼン、及び１，２−ジクロロベンゼンが挙げられる。
【００９８】
好適な芳香族炭化水素類としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、及び１−メチルナフタレンが挙げられる。
【００９９】
好適なハロゲン化脂肪族炭化水素類としては、クロロホルム、及び１，２−ジクロロエタンが挙げられる。
【０１００】
さらに、上記と同様な観点から好適なその他の有機溶媒としては、安息香酸メチル、サリチル酸メチル、アニソール、４−メチルアニソール、及びメタクレゾールが挙げられる。
【０１０１】
＜ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の半導体特性＞
以上説明した本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、上記一般式（１）で示され、ベンゾビス（チアジアゾール）環を中心とする化合物であり、電子の移動度に優れ、優れたｎ型有機半導体材料として利用することができる。
【０１０２】
しかも、ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、ｐ型半導体特性よりもｎ型半導体特性を優勢に示すため、トランジスタ素子等における有機半導体材料として極めて有用である。
【０１０３】
なお、本明細書において、「ｐ型半導体特性よりもｎ型半導体特性を優勢に示す」とは、以下に挙げる条件を満たすときである。
ｎ型の電界効果移動度が、ｐ型の電界効果移動度に比べて１０４倍以上であること。
【０１０４】
＜ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の安定性＞
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、熱に対する安定性が非常に高く、３５０℃まで加熱しても分解しない。また、当該誘導体は大気に対する安定性も高く、大気中で当該誘導体を使用したトランジスタ素子を作製しても高い移動度を得ることができる。また、作製したトランジスタ素子は大気中で放置しても、電子の移動度が変化しない。
【０１０５】
＜有機半導体インク＞
以上説明したとおり、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体はｎ型半導体特性を示し、しかも大気中で安定で通常水や有機溶媒にも可溶であるので、水や有機溶媒に本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を溶解させ、得られた溶液を有機半導体インクとして利用することができる。なお、これらの水や有機溶媒は単独で使用してもよく、二種以上を混合して使用してもよい。
【０１０６】
有機半導体インクとできると、扱いが容易であり保存も可能である。さらに有機半導体層の形成方法としては一般に蒸着及び塗布が挙げられるが、蒸着には高熱源かつ高真空が必要になるため、塗布に比べてコストが非常に高い。すなわち本発明の有機半導体インクを利用すれば、有機半導体層の形成コストを大幅に下げることができる。
【０１０７】
さらに本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は大気中で安定であるので、塗布を大気中で行うことができ、アルゴンガスのような不活性ガス雰囲気を作り出す必要もなく、この点でもコスト削減が図れる。
【０１０８】
本発明の有機半導体インクは、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体１種以上を含むものであり、さらに他の有機半導体１種以上を含むこともできる。さらに本発明の有機半導体インクには、インクの粘度を調整するための添加剤、インクの親水性もしくは撥水性を制御するための添加剤、酸化防止剤、光安定剤、表面調整剤（レベリング剤）、界面活性剤、保存安定剤、滑剤、濡れ性改良材及びカップリング剤など、インクの物性を制御する添加剤を含むことができる。
【０１０９】
前記インクの粘度を調整するための添加剤としては、絶縁性の高分子化合物が挙げられる。絶縁性高分子化合物とは、合成樹脂、プラスチック、及び合成ゴムなどであり、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエステル、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アミド樹脂、ナイロン、ビニロン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、アクリルゴム、アクリロニトリルゴム、及びウレタンゴムなどである。これらの添加により、有機半導体インクの粘度の最適化や製膜性の向上などが図られる。
【０１１０】
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の有機半導体インク中の含有量は特に限定されず、適宜選択することができ、例えば０．００１ｗｔ％〜１０ｗｔ％程度とすることができ、さらに０．０１ｗｔ％〜１ｗｔ％程度が製膜性の観点から好適である。また、前記インクが他の有機半導体を含む場合には、これらと前記ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の含有量の合計は、例えば０．００１〜１０ｗｔ％とすることができる。また、上記の各種添加剤の添加量は、従来公知の範囲から適宜選択することができる。
【０１１１】
前記他の有機半導体としては、例えば、高分子半導体化合物が挙げられる。ここでの高分子半導体化合物とは、半導体特性を示すことを特徴とする高分子化合物であり、具体的には、ポリアセチレン系高分子、ポリジアセチレン系高分子、ポリパラフェニレン系高分子、ポリアニリン系高分子、ポリトリフェニルアミン系高分子、ポリチオフェン系高分子、ポリピロール系高分子、ポリパラフェニレンビニレン系高分子、ポリエチレンジオキシチオフェン系高分子、ナフタレンジイミドを一成分とする共重合高分子、ペリレンジイミドを一成分とする共重合高分子、及びジケトピロロピロールを一成分とする共重合高分子などが挙げられる。
【０１１２】
これらの高分子半導体化合物の中でも、ポリアニリン系高分子、ポリチオフェン系高分子、ポリピロール系高分子、ポリパラフェニレンビニレン系高分子、ナフタレンジイミドを一成分とする共重合高分子、ペリレンジイミドを一成分とする共重合高分子、及びジケトピロロピロールを一成分とする共重合高分子などが好適である。
【０１１３】
さらに他の有機半導体として、例えば、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体以外の低分子半導体化合物が挙げられる。ここでの低分子半導体化合物とは、半導体特性を示すことを特徴とする低分子化合物であり、具体的には、アセン、フェニレンビニレン、トリフェニルアミン、フルオレン、アザアセン、チエノアセン、チオフェン、ベンゾチオフェン、チエノチオフェン、チアゾール、チアゾロチアゾール、テトラチアフルバレン、フタロシアニン、ポルフィリン、ナフタレンジイミド、ペリレンジイミド、ベンゾチアジアゾール、ナフトビスチアジアゾール、ジケトピロロピロール、フラーレン及びこれらの誘導体などが挙げられる。
【０１１４】
これらの低分子半導体化合物の中でも、アセン、チエノアセン、チオフェン、チエノチオフェン、テトラチアフルバレン、ナフタレンジイミド、ペリレンジイミド、ジケトピロロピロール、フラーレン及びこれらの誘導体などが好適である。
【０１１５】
また、他の有機半導体として、例えば、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，２０１２，Ｖｏｌ．１１２，ｐｐ．２２０８−２２６７に記載の有機半導体も挙げることができる。
【０１１６】
さらに本発明の有機半導体インクは、必要に応じて、添加成分として、導電性の高分子化合物を含むことができる。ここでの導電性高分子化合物とは、電気伝導性を示すことを特徴とする高分子化合物であり、具体的には、ポリアセチレン系高分子、ポリジアセチレン系高分子、ポリパラフェニレン系高分子、ポリアニリン系高分子、ポリトリフェニルアミン系高分子、ポリチオフェン系高分子、ポリピロール系高分子、ポリパラフェニレンビニレン系高分子、ポリエチレンジオキシチオフェン系高分子、及びポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸の混合物（一般名、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）などが挙げられる。
【０１１７】
これらの導電性高分子化合物の中でも、ポリアセチレン系高分子、ポリパラフェニレン系高分子、ポリアニリン系高分子、ポリトリフェニルアミン系高分子、ポリチオフェン系高分子、ポリピロール系高分子、及びポリパラフェニレンビニレン系高分子などが好適である。これらの添加の効果としては、インクの粘度の最適化や製膜性の向上などに加えて電荷移動度の向上が挙げられる。
【０１１８】
また、本発明の有機半導体インクは、必要に応じて、下記の低分子化合物をインクの物性を制御する添加剤として含むことができる。具体的には、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、及びイコサン等の脂肪族炭化水素、
ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、及びエイコサノール等の脂肪族アルコール、
ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、及びエイコシルアミン等の脂肪族アミン、
ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、ノナンチオール、デカンチオール、ウンデカンチオール、ドデカンチオール、トリデカンチオール、テトラデカンチオール、ペンタデカンチオール、ヘキサデカンチオール、ヘプタデカンチオール、オクタデカンチオール、ノナデカンチオール、エイコサンチオール、フェニルメタンチオール、（２−メチルフェニル）メタンチオール、（３−メチルフェニル）メタンチオール、（４−メチルフェニル）メタンチオール、（２−フルオロフェニル）メタンチオール、（３−フルオロフェニル）メタンチオール、（４−フルオロフェニル）メタンチオール、及び２−フェニルエタンチオール等の脂肪族チオール、並びに、
ベンゼンチオール、２−メチルベンゼンチオール、３−メチルベンゼンチオール、４−メチルベンゼンチオール、２−エチルベンゼンチオール、３−エチルベンゼンチオール、４−エチルベンゼンチオール、２−アミノベンゼンチオール、３−アミノベンゼンチオール、４−アミノベンゼンチオール、２−イソプロピルベンゼンチオール、３−イソプロピルベンゼンチオール、４−イソプロピルベンゼンチオール、２−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、３−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、及び４−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール等の芳香族チオールが挙げられる。
【０１１９】
これらの添加の効果としては、有機半導体インクの粘度の最適化や製膜性の向上などに加えて電荷移動度の向上が挙げられる。これらの低分子化合物の中でも、インクの濡れ性の向上により移動度の向上を図る目的で、脂肪族チオール、及び芳香族チオールが好適である。
【０１２０】
以上説明した本発明の有機半導体インクを塗布することで、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体の層、又は薄膜を形成することができる。なお、本発明の有機半導体インクの塗布は、公知の方法、例えば、スピンコート法、ドロップキャスト法、キャスト法、及びラングミュア−ブロジェット法などで行うことができる。また塗布法として、一般に印刷の技法として知られる公知の方法を用いることも可能で、例えば、インクジェット法、スクリーン法、オフセット法、グラビア法、フレキソ法、及びマイクロコンタクト法などで印刷を行うことができる。
【０１２１】
なお、本発明の有機半導体インクを基材上に塗布した後に、溶媒成分が除去されると、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む層、又は含む薄膜（以下、有機半導体層とも称する）が形成されるが、溶媒成分除去条件は適宜選択することができる。
【０１２２】
例えば溶媒成分を室温下で自然乾燥若しくは風乾することが好ましいが、溶媒の沸点が高く除去しにくい場合は、室温付近で減圧下で溶媒除去するか、５０℃〜２００℃程度に加熱して溶媒除去するか、若しくは両者を併用し減圧下で加熱処理することができる。
【０１２３】
さらに本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む層、又は含む薄膜の半導体特性を向上させる目的で、前記層又は薄膜を加熱処理することができる。この場合の加熱処理条件は適宜選択することができ、例えば、５０℃〜２５０℃程度で、０．１時間〜２４時間、加熱処理する方法が挙げられる。この工程は溶媒除去工程を兼ねてもよい。
【０１２４】
また、前記層又は薄膜の半導体特性を向上させる目的で、当該層又は薄膜を溶媒蒸気に曝露する処理を施してもよい。
【０１２５】
本工程に用いられる溶媒としては、水や、種々の有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、イソブタノール、２−ブタノール、２−エチル−１−ブタノール、ｎ−オクタノール、ベンジルアルコール、及びテルピネオール等のアルコール類；
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、及びイソホロン等のケトン類：
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸ブチル、サリチル酸メチル、マロン酸エチル、酢酸２−エトキシエタン、及び酢酸２−メトキシ−１−メチルエチル等のエステル類；
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、及びヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド類；
１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、及び１，３−ジメチルイミダゾリジン−２，４−ジオン等の尿素類；
ジメチルスルホキシド、及びジエチルスルホキシド等のスルホキシド類；
スルホラン等のスルホン類；
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、及びベンゾニトリル等のニトリル類；
γ―ブチロラクトン等のラクトン類；
ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、アニソール、フェネトール、１，２−ジメトキシベンゼン、１，３−ジメトキシベンゼン、１，４−ジメトキシベンゼン、１，２−メチルアニソール、１，３−メチルアニソール、１，４−メチルアニソール、１，２−メチレンジオキシベンゼン、２，３−ジヒドロベンゾフラン、フタラン、オクチルオキシベンゼン、ジフェニルエーテル、及びエチルセロソルブ等のエーテル類；
炭酸ジメチル、及び１，２−ブチレングリコールカーボネート等のカーボネート類；
チオアニソール、及びエチルフェニルスルフィド等のチオエーテル類；
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、プソイドクメン、ヘミメリテン、デュレン、イソデュレン、プレーニテン、エチルベンゼン、クメン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、トリイソプロピルベンゼン、フェニルアセチレン、インダン、メチルインダン、インデン、テトラリン、ナフタレン、１−メチルナフタレン、２−メチルナフタレン、フェニルオクタン、及びジフェニルメタン等の芳香族炭化水素類；
フェノール、１，２−クレゾール、１，３−クレゾール、１，４−クレゾール、１，２−メトキシフェノール、１，３−メトキシフェノール、及び１，４−メトキシフェノール等のフェノール類；
クロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン、１，３−ジクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ブロモベンゼン、１，２−ジブロモベンゼン、１，３−ジブロモベンゼン、１，４−ジクロロトルエン、１−クロロナフタレン、２，４−ジクロロトルエン、２−クロロ−１，３−ジメチルベンゼン、２-クロロトルエン、２−クロロ−１，４−ジメチルベンゼン、４−クロロ−１，２−ジメチルベンゼン、２，５−ジクロロトルエン、ｍ−クロロトルエン、１−クロロ−２，３−ジメチルベンゼン、４−（トリフルオロメトキシ）アニソール、及びトリフルオロメトキシベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類；
ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、及びリモネン等の脂肪族炭化水素類；
ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，３−ジクロロプロパン、及び１，２−ジブロモエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類；
２，６−ジメチルピリジン、及び２，６−ジｔｅｒｔ-ブチルピリジン等のピリジン類
などが挙げられる。
【０１２６】
これらの中でも、ハロゲン化芳香族炭化水素類、芳香族炭化水素類、及びハロゲン化脂肪族炭化水素類を好適に使用することができる。
【０１２７】
好適なハロゲン化芳香族炭化水素類としては、クロロベンゼン、及び１，２−ジクロロベンゼンが挙げられる。
【０１２８】
好適な芳香族炭化水素類としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、及び１−メチルナフタレンが挙げられる。
【０１２９】
好適なハロゲン化脂肪族炭化水素類としては、クロロホルム、及び１，２−ジクロロエタンが挙げられる。
【０１３０】
その他の好適な溶媒としては、安息香酸メチル、サリチル酸メチル、アニソール、４−メチルアニソール、及びメタクレゾールが挙げられる。
なお、これらの溶媒は、単独で使用してもよく、二種以上を混合して使用してもよい。
【０１３１】
溶媒蒸気曝露処理工程は、例えば、ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む層、又は含む薄膜と溶媒とを、直接前記層又は薄膜と溶媒（液体状態のもの）とが触れないようにしつつ、密閉性のある空間に静置することで達成される。溶媒蒸気の量を増やすために、溶媒を４０℃〜１５０℃程度に加温してもよい。この溶媒蒸気曝露処理工程の後には、当該工程で上記層又は薄膜に付着した溶媒を除去するために、上記と同様の乾燥や加熱処理を適宜選択して実施することができる。
【０１３２】
＜有機エレクトロニクスデバイス＞
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、電子の移動度（電界効果移動度）に優れ、例えば、有機薄膜トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示デバイス、有機薄膜太陽電池、ＲＦＩＤタグ及びセンサー等の有機エレクトロニクスデバイスに好適に使用することができる。これらの各種デバイスのいずれも、その構成部材として有機半導体を含む有機層を備えており、この有機層が、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含んでいる。
【０１３３】
また、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、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、さらに、物流管理、在庫管理、商品管理、個体識別や、温度測定、圧力測定、荷重測定、明暗測定、及び生体情報測定等の広範に亘る各分野の用途に供することができる。以下では、前記の有機エレクトロニクスデバイスについて個別に説明する。
【０１３４】
＜有機薄膜トランジスタ＞
次に、本発明の有機薄膜トランジスタについて説明する。本発明の有機薄膜トランジスタは、有機半導体層が上述のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含むものである。本発明に用いるベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、分子の配向方向を揃えやすく、高電界効果移動度を達成できるので、有機ＴＦＴの半導体層に用いると効果的である。
【０１３５】
本発明の有機薄膜トランジスタは、半導体層が本発明に用いるベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む以外、公知の構造、材料を使用することができる。
【０１３６】
半導体層の膜厚は、必要な機能を失わない範囲で、薄いことが好ましい。必要な機能を示すための半導体層の膜厚は、通常、１ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは５ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは１０ｎｍ〜１μｍである。
【０１３７】
図１に、本発明の有機ＴＦＴの一例の層構成を示す。図１の（１−１）に示す有機ＴＦＴは、ボトムゲート−トップコンタクト構造であり、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とをこの順に積層してなるものである。
【０１３８】
また、ボトムゲート−トップコンタクト構造以外の構造として、図１の（１−２）に示す有機ＴＦＴのボトムゲート−ボトムコンタクト構造、（１−３）に示す有機ＴＦＴのトップゲート−ボトムコンタクト構造がある。トランジスタ素子の微細化および集積化の観点からは、通常、ボトムゲート−ボトムコンタクト構造、あるいはトップゲート−ボトムコンタクト構造が適している。なお、図１の（１−２）、（１−３）の各記号は（１−１）と同様である。
【０１３９】
有機半導体層１６を構成する有機半導体分子の分子配列の均一性が高い程、良好なトランジスタ特性を示すことが知られていることから、有機半導体層１６を構成する有機半導体分子の分子配列の均一性を制御する目的で、有機半導体薄膜が接する界面の制御を行うとよい。ここでいう界面とは、具体的には、ゲート絶縁層１３と有機半導体層１６との界面、並びにドレイン電極１４及びソース電極１５と有機半導体層１６との界面である。
【０１４０】
基板１１としては、下記Ａ群に示す物質を用いることができる。
【０１４１】
Ａ群とは、ケイ素系無機化合物から成るシート又はフィルム、及び高分子化合物から成るシート又はフィルムである。
【０１４２】
具体的には、Ａ群の基板材料とは以下の材料を示す。ケイ素系無機化合物がガラス、石英、シリコン、セラミックであり、高分子化合物がポリイミド、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、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリパラキシリレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン等のポリフッ化炭素樹脂、ポリシロキサン等のシリコーン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、及びゴムである。なお、これらの材料のうち２種以上が化学的又は物理的に混合されている材料も含む。
【０１４３】
前述の通り、本発明に用いるベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は通常水や有機溶媒に可溶であり、溶媒に溶解して有機半導体インクとして、これを塗布することで有機半導体層を形成することができる。塗布においては、２００℃以下の比較的低温で有機半導体層を形成でき、従って、その他の電極等も高温でない環境下で形成できる場合、有機薄膜トランジスタを比較的低温プロセスで作製できることになり、基板１１として耐熱性の低い材料も使用することができる。
【０１４４】
そのため、本発明によれば、耐熱性の比較的低い各種プラスチック材料も基板１１として利用可能になり、可撓性を有する材料を使用することができる。この場合には、基板１１を可撓性（フレキシブル）基板とすることができ、これにより、有機ＴＦＴを平面上だけでなく曲面等の上にも配置することが可能になり、有機ＴＦＴを備える有機エレクトロニクスデバイス全体の設計自由度が高まる。この目的では、Ａ群の中でもポリイミド、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、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリパラキシリレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン等のポリフッ化炭素樹脂、ポリシロキサン等のシリコーン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂が好適である。
【０１４５】
以上、可撓性および低温プロセスでのトランジスタ作製という観点からは、Ａ群の中でも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、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルが好適である。
一方、可撓性およびトランジスタ作製プロセスでの基板の寸法安定性という観点からは、Ａ群の中でもポリイミドが好適である。
【０１４６】
ゲート電極１２、ドレイン電極１４およびソース電極１５としては、下記Ｂ群に示す物質を用いることができる。なお、ゲート電極、ドレイン電極、及びソース電極において、Ｂ群から選ばれる電極材料は同じでも異なっていてもよい。
【０１４７】
Ｂ群とは、金属、金属酸化物、炭素材料、導電性高分子化合物、及びシリコン材料である。
【０１４８】
具体的には、Ｂ群中の材料とは、以下の材料を示す。金属は金、銀、銅、白金、アルミニウム、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、亜鉛、タンタル、マグネシウム、カルシウム、リチウム、コバルト、インジウム、スズ、シリコン、及びニッケルであり、金属酸化物がスズドープ酸化インジウム、酸化インジウム、酸化スズ、及び酸化亜鉛であり、炭素材料がグラファイト、及びカーボンナノチューブであり、導電性高分子化合物がポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸の混合物）であり、シリコン材料がポリシリコン、及びアモルファスシリコンである。なお、これらの材料のうち２種以上が化学的又は物理的に混合されている材料も含む。
【０１４９】
Ｂ群の中でも、金属として、金、銀、銅、アルミニウム、炭素材料として、カーボンナノチューブ、導電性高分子化合物としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが好適である。
【０１５０】
これらは真空蒸着法、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ことができる。
【０１５１】
ドレイン電極１４およびソース電極１５の表面を修飾することで、ドレイン電極１４およびソース電極１５が接触する有機半導体層１６との界面を制御することができる。この修飾は、図１の（１−２）に示す有機ＴＦＴのボトムゲート−ボトムコンタクト構造、（１−３）に示す有機ＴＦＴのトップゲート−ボトムコンタクト構造で好適である。
【０１５２】
したがって、前述のＢから少なくとも１つ選ばれた電極材料は、下記Ｃ群から少なくとも１つ選ばれる電極修飾材料と共に使用することが好ましい。
【０１５３】
Ｃ群とは、有機化合物、アルカリ金属塩、及び金属酸化物である。
【０１５４】
具体的には、Ｃ群の材料とは、以下の材料を示す。有機化合物が脂肪族チオール類、芳香族チオール類、脂肪族アルコール類、芳香族フェノール類、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、脂肪族カルボン酸類、芳香族カルボン酸類、脂肪族ホスホン酸類、脂肪族リン酸類、ジスルフィド類、クロロシラン類、アルコキシシラン類、及びフッ素化テトラシアノキノジメタンであり、アルカリ金属塩が、フッ化リチウム、炭酸リチウム、フッ化セシウム、炭酸セシウム、金属酸化物が酸化モリブデン、及び酸化タングステンである。なお、これらの材料のうち２種以上が化学的又は物理的に混合されている材料も含む。
【０１５５】
Ｃ群から選ばれた材料は、以下に示される方法等により、ドレイン電極１４およびソース電極１５の表面を修飾することができる。
・Ｃ群から選ばれた物質の蒸気に、ドレイン電極１４およびソース電極１５を暴露する。
・Ｃ群から選ばれた物質の溶液を調整し、ドレイン電極１４およびソース電極１５に塗布した後、溶媒を除去する。
・Ｃ群から選ばれた物質の溶液を調整し、ドレイン電極１４およびソース電極１５を溶液に含浸させ、Ｃ群に示す物質をドレイン電極１４およびソース電極１５の表面に吸着させた後、溶媒を除去する。
【０１５６】
Ｃ群に記載の材料の内、脂肪族チオール類としては、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、ノナンチオール、デカンチオール、ウンデカンチオール、ドデカンチオール、トリデカンチオール、テトラデカンチオール、ペンタデカンチオール、ヘキサデカンチオール、ヘプタデカンチオール、オクタデカンチオール、ノナデカンチオール、イコサンチオール、フェニルメタンチオール、（２−メチルフェニル）メタンチオール、（３−メチルフェニル）メタンチオール、（４−メチルフェニル）メタンチオール、（２−フルオロフェニル）メタンチオール、（３−フルオロフェニル）メタンチオール、（４−フルオロフェニル）メタンチオール、２−フェニルエタンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロ−１−ヘキサンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフルオロ−１−デカンチオール等が好適な例として挙げられる。
【０１５７】
芳香族チオール類としては、ベンゼンチオール、２−メチルベンゼンチオール、３−メチルベンゼンチオール、４−メチルベンゼンチオール、２−エチルベンゼンチオール、３−エチルベンゼンチオール、４−エチルベンゼンチオール、２−アミノベンゼンチオール、３−アミノベンゼンチオール、４−アミノベンゼンチオール、２−イソプロピルベンゼンチオール、３−イソプロピルベンゼンチオール、４−イソプロピルベンゼンチオール、２−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、３−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、４−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、２−メチル−３−フランチオール、５−メチル−２−フランチオール、２−チオフェンチオール、３−チオフェンチオール等が好適な例として挙げられる。
【０１５８】
脂肪族アルコール類としては、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、イコサノール等が好適な例として挙げられる。
【０１５９】
芳香族フェノール類としては、フェノール、２−メチルフェノール、３−メチルフェノール、４−メチルフェノール、２−エチルフェノール、３−エチルフェノール、４−エチルフェノール、２−アミノフェノール、３−アミノフェノール、４−アミノフェノール、２−イソプロピルフェノール、３−イソプロピルフェノール、４−イソプロピルフェノール、２−ジメチルアミノフェノール、３−ジメチルアミノフェノール、４−ジメチルアミノフェノール、４−プロピルフェノール、４−ブチルフェノール、４−ペンチルフェノール、４−ヘキシルフェノール、４−ヘプチルフェノール、４−オクチルフェノール、４−ノニルフェノール、４−デシルフェノール、４−ウンデシルフェノール、４−ドデシルフェノール、４−トリデシルフェノール、４−テトラデシルフェノール、４−ペンタデシルフェノール、４−ヘキサデシルフェノール、４−ヘプタデシルフェノール、４−オクタデシルフェノール、４−ノナデシルフェノール、４−イコシルフェノール等が好適な例として挙げられる。
【０１６０】
脂肪族アミン類としては、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、イコシルアミン等が好適な例として挙げられる。
【０１６１】
芳香族アミン類としては、アニリン、２−メチルアニリン、３−メチルアニリン、４−メチルアニリン、２−エチルアニリン、３−エチルアニリン、４−エチルアニリン、１，２−フェニレンジアミン、１，３−フェニレンジアミン、１，４−フェニレンジアミン、２−イソプロピルアニリン、３−イソプロピルアニリン、４−イソプロピルアニリン、４−プロピルベンゼンアミン、４−ブチルベンゼンアミン、４−ペンチルベンゼンアミン、４−ヘキシルベンゼンアミン、４−ヘプチルベンゼンアミン、４−オクチルベンゼンアミン、４−ノニルベンゼンアミン、４−デシルベンゼンアミン、４−ウンデシルベンゼンアミン、４−ドデシルベンゼンアミン、４−トリデシルベンゼンアミン、４−テトラデシルベンゼンアミン、４−ペンチルデシルベンゼンアミン、４−ヘキサデシルベンゼンアミン、４−ヘプタデシルベンゼンアミン、４−オクタデシルベンゼンアミン、４−ノナデシルベンゼンアミン、４−イコシルベンゼンアミン等が好適な例として挙げられる。
【０１６２】
脂肪族カルボン酸類としては、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸等が好適な例として挙げられる。
【０１６３】
芳香族カルボン酸類としては、安息香酸、４−メチル安息香酸、４−エチル安息香酸、４−プロピル安息香酸、４−ブチル安息香酸、４−ペンチル安息香酸、４−ヘキシル安息香酸、４−ヘプチル安息香酸、４−オクチル安息香酸、４−ノニル安息香酸、４−デシル安息香酸、４−ウンデシル安息香酸、４−ドデシル安息香酸、４−トリデシル安息香酸、４−テトラデシル安息香酸、４−ペンタデシル安息香酸、４−ヘキサデシル安息香酸、４−ヘプタデシル安息香酸、４−オクタデシル安息香酸、４−ノナデシル安息香酸、４−イコシル安息香酸、等が好適な例として挙げられる。
【０１６４】
脂肪族ホスホン酸類としては、ヘキシルホスホン酸、ヘプチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、ノニルホスホン酸、デシルホスホン酸、ウンデシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、トリデシルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、ペンタデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、ヘプタデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、ノナデシルホスホン酸、イコシルホスホン酸等が好適な例として挙げられる。
【０１６５】
脂肪族リン酸類としては、ヘキシルリン酸、ヘプチルリン酸、オクチルリン酸、ノニルリン酸、デシルリン酸、ウンデシルリン酸、ドデシルリン酸、トリデシルリン酸、テトラデシルリン酸、ペンタデシルリン酸、ヘキサデシルリン酸、ヘプタデシルリン酸、オクタデシルリン酸、ノナデシルリン酸、イコシルリン酸が好適な例として挙げられる。
【０１６６】
ジスルフィド類としては、ジヘキシルジスルフィド、ジヘプチルジスルフィド、ジオクチルジスルフィド、ジノニルジスルフィド、ジデシルジスルフィド、ジウンデシルジスルフィド、ジドデシルジスルフィド、ジトリデシルジスルフィド、ジテトラデシルジスルフィド、ジペンタデシルジスルフィド、ジヘキサデシルジスルフィド、ジヘプタデシルジスルフィド、ジオクタデシルジスルフィド、ジノナデシルジスルフィド、ジイコシルジスルフィド、２，２‘−ジチエニルジスルフィド等が好適な例として挙げられる。
【０１６７】
クロロシラン類としては、ヘキシルトリクロロシラン、ヘプチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ノニルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、ウンデシルトリクロロシラン、ドデシルトリクロロシラン、トリデシルトリクロロシラン、テトラデシルトリクロロシラン、ペンタデシルトリクロロシラン、ヘキサデシルトリクロロシラン、ヘプタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ノナデシルトリクロロシラン、イコシルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、４−メチルフェニルトリクロロシラン、４−エチルフェニルトリクロロシラン、４−プロピルフェニルトリクロロシラン、４−イソプロピルフェニルトリクロロシラン、フェニルメチルトリクロロシラン、フェニルエチルトリクロロシラン、フェニルプロピルトリクロロシラン、フェニルブチルトリクロロシラン、フェニルペンチルトリクロロシラン、フェニルヘキシルトリクロロシラン、フェニルヘプチルトリクロロシラン、フェニルオクチルトリクロロシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルクロロシラン、３−（ペンタフルオロフェニル）プロピルジメチルクロロシラン、３−（ペンタフルオロフェニル）プロピルトリクロロシラン等が好適な例として挙げられる。
【０１６８】
アルコキシシラン類としては、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ノナデシルトリメトキシシラン、イコシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、４−メチルフェニルトリメトキシシラン、４−エチルフェニルトリメトキシシラン、４−プロピルフェニルトリメトキシシラン、４−イソプロピルフェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、フェニルプロピルトリメトキシシラン、フェニルブチルトリメトキシシラン、フェニルペンチルトリメトキシシラン、フェニルヘキシルトリメトキシシラン、フェニルヘプチルトリメトキシシランフェニルオクチルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルエトキシシラン、１１−（ペンタフルオロフェノキシ）ウンデカニルトリメトキシシラン等が好適な例として挙げられる。
【０１６９】
ドレイン電極１４およびソース電極１５の表面を修飾することで、ドレイン電極１４およびソース電極１５が接触する有機半導体層１６との界面を制御することができる。この修飾は、図１の（１−２）に示す有機ＴＦＴのボトムゲート−ボトムコンタクト構造、（１−３）に示す有機ＴＦＴのトップゲート−ボトムコンタクト構造で好適である。このための修飾としてＣ群から選ばれる物質を用いる方法とは別に、化学エッチング処理、物理エッチング処理、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理等、電極表面の物理的状態もしくは化学的組成を変えることができる処理を用いてもよい。
【０１７０】
ゲート絶縁層１３としては、下記Ｄ群に示す物質を用いることができる。また、下記Ｄ群から選ばれる２つ以上の材料で、複数の層を成し、積層していてもよい。
【０１７１】
Ｄ群とは、金属酸化物、金属窒化物、及び非導電性高分子化合物である。
【０１７２】
具体的には、Ｄ群中の材料とは、以下の材料を示す。金属酸化物及び金属窒化物がＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、及びＴａ２Ｏ５であり、非導電性高分子化合物がポリイミド、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、ポリビニルフェノール、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート樹脂、ジビニルテトラメチルシロキサンベンゾシクロブテン樹脂ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリパラキシリレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン等のポリフッ化炭素樹脂、ポリシロキサン等のシリコーン樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、シクロブテン含有ポリマー、シクロオレフィン含有ポリマー、フルオレン含有ポリマー、シルセスキオキサン含有ポリマー等のプラスチック、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルゴム、ウレタンゴム等のゴムである。なお、これらの材料のうち２種以上が化学的又は物理的に混合されている材料も含む。
【０１７３】
Ｄ群の中でも、金属酸化物として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、非導電性高分子化合物として、ポリイミド、ポリフッ化炭素樹脂、ジビニルテトラメチルシロキサンベンゾシクロブテン樹脂、ポリパラキシレン、ポリビニルフェノールとメラミン樹脂の複合樹脂が好適である。
【０１７４】
また、Ｄ群から選ばれる材料の２種以上で積層してゲート絶縁層を成す場合、ＳｉＯ２上にポリスチレン、ＳｉＯ２上にポリメチルメタクリレート、ＳｉＯ２上にポリフッ化炭素樹脂、ＳｉＯ２上にポリビニルフェノールとメラミン樹脂の複合樹脂、ＳｉＯ２上にジビニルテトラメチルシロキサンベンゾシクロブテン樹脂、が好適な例として挙げられる。
【０１７５】
これらはゲート電極１２と同様の周知の膜作製方法により形成することができる。
【０１７６】
ゲート絶縁層１３の表面を修飾することで、ゲート絶縁層１３が接触する有機半導体層１６との界面を制御することができる。この修飾は、図１の（１−１）に示す有機ＴＦＴのボトムゲート−トップコンタクト構造、（１−２）に示す有機ＴＦＴのボトムゲート−ボトムコンタクト構造で好適である。
【０１７７】
したがって、前述のＤ群から少なくとも１つ選ばれたゲート絶縁膜材料は、下記Ｅ群から少なくとも１つ選ばれるゲート絶縁膜修飾材料と共に使用することが好ましい。
【０１７８】
Ｅ群とは、有機化合物である。具体的には、Ｅ群の材料とは、以下の材料を示す。有機化合物が脂肪族チオール類、芳香族チオール類、脂肪族アルコール類、芳香族フェノール類、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、脂肪族カルボン酸類、芳香族カルボン酸類、脂肪族ホスホン酸類、脂肪族リン酸類、ジシラザン類、ジスルフィド類、クロロシラン類、及びアルコキシシラン類である。なお、これらの材料のうち２種以上が化学的又は物理的に混合されている材料も含む。
【０１７９】
Ｅ群から選ばれた材料は、以下に示される方法等により、ゲート絶縁層１３の表面を修飾することができる。
・Ｅ群から選ばれた物質の蒸気に、ゲート絶縁層１３を暴露する。
・Ｅ群から選ばれた物質の溶液を調整し、ゲート絶縁層１３に塗布した後、溶媒を除去する。
・Ｅ群から選ばれた物質の溶液を調整し、ゲート絶縁層１３を溶液に含浸させ、Ｅ群から選ばれた物質をゲート絶縁層１３の表面に吸着させた後、溶媒を除去する。
【０１８０】
Ｅ群に記載の材料の内、脂肪族チオール類としては、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、ノナンチオール、デカンチオール、ウンデカンチオール、ドデカンチオール、トリデカンチオール、テトラデカンチオール、ペンタデカンチオール、ヘキサデカンチオール、ヘプタデカンチオール、オクタデカンチオール、ノナデカンチオール、イコサンチオール、フェニルメタンチオール、（２−メチルフェニル）メタンチオール、（３−メチルフェニル）メタンチオール、（４−メチルフェニル）メタンチオール、（２−フルオロフェニル）メタンチオール、（３−フルオロフェニル）メタンチオール、（４−フルオロフェニル）メタンチオール、２−フェニルエタンチオール３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロ−１−ヘキサンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフルオロ−１−デカンチオール等が好適な例として挙げられる。
【０１８１】
芳香族チオール類としては、ベンゼンチオール、２−メチルベンゼンチオール、３−メチルベンゼンチオール、４−メチルベンゼンチオール、２−エチルベンゼンチオール、３−エチルベンゼンチオール、４−エチルベンゼンチオール、２−アミノベンゼンチオール、３−アミノベンゼンチオール、４−アミノベンゼンチオール、２−イソプロピルベンゼンチオール、３−イソプロピルベンゼンチオール、４−イソプロピルベンゼンチオール、２−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、３−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、４−（ジメチルアミノ）ベンゼンチオール、２−メチル−３−フランチオール、５−メチル−２−フランチオール、２−チオフェンチオール、３−チオフェンチオール等が好適な例として挙げられる。
【０１８２】
脂肪族アルコール類としては、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、イコサノール等が好適な例として挙げられる。
【０１８３】
芳香族フェノール類としては、フェノール、２−メチルフェノール、３−メチルフェノール、４−メチルフェノール、２−エチルフェノール、３−エチルフェノール、４−エチルフェノール、２−アミノフェノール、３−アミノフェノール、４−アミノフェノール、２−イソプロピルフェノール、３−イソプロピルフェノール、４−イソプロピルフェノール、２−ジメチルアミノフェノール、３−ジメチルアミノフェノール、４−ジメチルアミノフェノール、４−プロピルフェノール、４−ブチルフェノール、４−ペンチルフェノール、４−ヘキシルフェノール、４−ヘプチルフェノール、４−オクチルフェノール、４−ノニルフェノール、４−デシルフェノール、４−ウンデシルフェノール、４−ドデシルフェノール、４−トリデシルフェノール、４−テトラデシルフェノール、４−ペンタデシルフェノール、４−ヘキサデシルフェノール、４−ヘプタデシルフェノール、４−オクタデシルフェノール、４−ノナデシルフェノール、４−イコシルフェノール等が好適な例として挙げられる。
【０１８４】
脂肪族アミン類としては、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、イコシルアミン等が好適な例として挙げられる。
【０１８５】
芳香族アミン類としては、アニリン、２−メチルアニリン、３−メチルアニリン、４−メチルアニリン、２−エチルアニリン、３−エチルアニリン、４−エチルアニリン、１，２−フェニレンジアミン、１，３−フェニレンジアミン、１，４−フェニレンジアミン、２−イソプロピルアニリン、３−イソプロピルアニリン、４−イソプロピルアニリン、４−プロピルベンゼンアミン、４−ブチルベンゼンアミン、４−ペンチルベンゼンアミン、４−ヘキシルベンゼンアミン、４−ヘプチルベンゼンアミン、４−オクチルベンゼンアミン、４−ノニルベンゼンアミン、４−デシルベンゼンアミン、４−ウンデシルベンゼンアミン、４−ドデシルベンゼンアミン、４−トリデシルベンゼンアミン、４−テトラデシルベンゼンアミン、４−ペンチルデシルベンゼンアミン、４−ヘキサデシルベンゼンアミン、４−ヘプタデシルベンゼンアミン、４−オクタデシルベンゼンアミン、４−ノナデシルベンゼンアミン、４−イコシルベンゼンアミン等が好適な例として挙げられる。
【０１８６】
脂肪族カルボン酸類としては、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸等が好適な例として挙げられる。
【０１８７】
芳香族カルボン酸類としては、安息香酸、４−メチル安息香酸、４−エチル安息香酸、４−プロピル安息香酸、４−ブチル安息香酸、４−ペンチル安息香酸、４−ヘキシル安息香酸、４−ヘプチル安息香酸、４−オクチル安息香酸、４−ノニル安息香酸、４−デシル安息香酸、４−ウンデシル安息香酸、４−ドデシル安息香酸、４−トリデシル安息香酸、４−テトラデシル安息香酸、４−ペンタデシル安息香酸、４−ヘキサデシル安息香酸、４−ヘプタデシル安息香酸、４−オクタデシル安息香酸、４−ノナデシル安息香酸、４−イコシル安息香酸、等が好適な例として挙げられる。
【０１８８】
脂肪族ホスホン酸類としては、ヘキシルホスホン酸、ヘプチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、ノニルホスホン酸、デシルホスホン酸、ウンデシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、トリデシルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、ペンタデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、ヘプタデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、ノナデシルホスホン酸、イコシルホスホン酸等が好適な例として挙げられる。
【０１８９】
脂肪族リン酸類としては、ヘキシルリン酸、ヘプチルリン酸、オクチルリン酸、ノニルリン酸、デシルリン酸、ウンデシルリン酸、ドデシルリン酸、トリデシルリン酸、テトラデシルリン酸、ペンタデシルリン酸、ヘキサデシルリン酸、ヘプタデシルリン酸、オクタデシルリン酸、ノナデシルリン酸、イコシルリン酸が好適な例として挙げられる。
【０１９０】
ジシラザン類としては、ヘキサメチルジシラザンが好適な例として挙げられる。
【０１９１】
ジスルフィド類としては、ジヘキシルジスルフィド、ジヘプチルジスルフィド、ジオクチルジスルフィド、ジノニルジスルフィド、ジデシルジスルフィド、ジウンデシルジスルフィド、ジドデシルジスルフィド、ジトリデシルジスルフィド、ジテトラデシルジスルフィド、ジペンタデシルジスルフィド、ジヘキサデシルジスルフィド、ジヘプタデシルジスルフィド、ジオクタデシルジスルフィド、ジノナデシルジスルフィド、ジイコシルジスルフィド、２，２‘−ジチエニルジスルフィド等が好適な例として挙げられる。
【０１９２】
クロロシラン類としては、ヘキシルトリクロロシラン、ヘプチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ノニルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、ウンデシルトリクロロシラン、ドデシルトリクロロシラン、トリデシルトリクロロシラン、テトラデシルトリクロロシラン、ペンタデシルトリクロロシラン、ヘキサデシルトリクロロシラン、ヘプタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ノナデシルトリクロロシラン、イコシルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、４−メチルフェニルトリクロロシラン、４−エチルフェニルトリクロロシラン、４−プロピルフェニルトリクロロシラン、４−イソプロピルフェニルトリクロロシラン、フェニルメチルトリクロロシラン、フェニルエチルトリクロロシラン、フェニルプロピルトリクロロシラン、フェニルブチルトリクロロシラン、フェニルペンチルトリクロロシラン、フェニルヘキシルトリクロロシラン、フェニルヘプチルトリクロロシラン、フェニルオクチルトリクロロシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルクロロシラン、３−（ペンタフルオロフェニル）プロピルジメチルクロロシラン、３−（ペンタフルオロフェニル）プロピルトリクロロシラン等が好適な例として挙げられる。
【０１９３】
アルコキシシラン類としては、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ノナデシルトリメトキシシラン、イコシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、４−メチルフェニルトリメトキシシラン、４−エチルフェニルトリメトキシシラン、４−プロピルフェニルトリメトキシシラン、４−イソプロピルフェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、フェニルプロピルトリメトキシシラン、フェニルブチルトリメトキシシラン、フェニルペンチルトリメトキシシラン、フェニルヘキシルトリメトキシシラン、フェニルヘプチルトリメトキシシランフェニルオクチルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルエトキシシラン、１１−（ペンタフルオロフェノキシ）ウンデカニルトリメトキシシラン等が好適な例として挙げられる。
【０１９４】
前述の通り、前記Ｃ群の電極修飾材料は前記Ｂ群から少なくとも１つ選ばれた電極材料と共に使用され、前記Ｅ群のゲート絶縁膜修飾材料は前記Ｄ群から少なくとも１つ選ばれたゲート絶縁材料と共に使用されるため、有機薄膜トランジスタは、Ｃ群から少なくとも１つ選ばれる電極修飾材料、及び前記Ｅ群から少なくとも１つ選ばれるゲート絶縁膜修飾材料を含むことが好ましいが、目的や用途に応じて、前記Ｃ群の電極修飾材料、又は前記Ｅ群のゲート絶縁膜修飾材料のいずれかを含むのみでも構わない。
【０１９５】
ゲート絶縁層１３の表面を修飾することで、ゲート絶縁層１３が接触する有機半導体層１６との界面を制御することができる。この修飾は、図１の（１−１）に示す有機ＴＦＴのボトムゲート−トップコンタクト構造、（１−２）に示す有機ＴＦＴのボトムゲート−ボトムコンタクト構造で好適である。このための修飾としてＥ群から選ばれる物質を用いる方法とは別に、化学エッチング処理、物理エッチング処理、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理等、電極表面の物理的状態もしくは化学的組成を変えることができる処理を用いてもよい。
【０１９６】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層１６は、本発明に用いるベンゾビス（チアジアゾール）誘導体１種以上を含み、例えば、真空蒸着法やスピンコート等の周知の膜作製方法により形成することができる。本発明に用いるベンゾビス（チアジアゾール）化合物は有機溶媒に可溶であるため、塗布（印刷）法により有機半導体層１６を形成することができる。また、有機半導体層１６は、他の有機化合物１種以上を含むこともできる。
【０１９７】
通常、本発明の有機ＴＦＴは良好なｎ型特性を示すので、ｐ型の有機ＴＦＴと組み合わせて、図２に示す相補型インバーター（論理反転）回路を作製することができる。（ＮＯＴ回路と称されることもある。）この図においてＶｉｎは入力信号線、Ｖｏｕｔは出力信号線、Ｖｄｄは電源線、ＧＮＤは接地を示す。また図中上側のトランジスタがｐ型ＴＦＴであり、下側がｎ型ＴＦＴである。
【０１９８】
この回路を作動させるには、ＶｄｄとＧＮＤ間にこれらトランジスタの駆動可能な電位差を持たせる。ＶｉｎがＧＮＤと同じ電位の場合、ｐ型ＴＦＴがｏｎ状態でｎ型ＴＦＴがｏｆｆ状態となるので、ＶｏｕｔにはＶｄｄとほぼ同じ電位が出力される。一方、ＶｉｎがＶｄｄと同じ電位の場合は、ｐ型ＴＦＴがｏｆｆ状態でｎ型ＴＦＴがｏｎ状態となり、Ｖｏｕｔの電位はＧＮＤとほぼ同じ電位となる。すなわちＶｉｎと反対の電位がＶｏｕｔに出力されるので、反転回路と称される。この回路は、デジタル論理回路を構成する基本回路である。論理反転する瞬間にのみ、わずかな電流しか流れないので、消費電力の少ない論理回路を構成する観点から好適に用いられている。
【０１９９】
また、良好なｎ型特性を示す本発明の有機ＴＦＴは、ｐ型の有機ＴＦＴと組み合わせて、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路、フリップフロップ回路などを作製することができる。これらの回路は目的に応じた設計を基に組み合わせて集積化することにより、集積化論理回路を構成し、ディスプレイ回路、ＲＦＩＤ回路、センサー回路などに適用することができる。
【０２００】
＜有機エレクトロルミネッセンス素子＞
次に、本発明の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。本発明の有機ＥＬ素子は、その構成部材である正孔輸送層及び／又は電子輸送層が本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含むものである。本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、電子輸送性に優れているので、有機ＥＬ素子の、特に電子輸送層に用いると効果的である。
【０２０１】
本発明の有機ＥＬ素子は、正孔輸送層及び／又は電子輸送層が本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含むこと以外、公知の構造、材料を採用することができる。
【０２０２】
有機ＥＬ素子は、基板上で、陽極と陰極の間に、発光層、並びに正孔輸送層及び／又は電子輸送層を含む有機化合物層を形成した素子である。典型的には、（基板／陽極／正孔輸送層／発光層／陰極）、（基板／陽極／発光層／電子輸送層／陰極）、（基板／陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極）等の素子構造で構成される。
【０２０３】
図３に、本発明の有機ＥＬ素子の一例の層構成を示す。図３に示す有機ＥＬ素子は、基板２１上に、陽極２２、正孔輸送層２３、発光層２４、電子輸送層２５及び陰極２６をこの順に積層してなるものである。
【０２０４】
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ように考えられている。
【０２０５】
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中を拡散移動して正孔と再結合し、電気的に中和状態となる。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。
【０２０６】
特に有機ＥＬ素子の電子輸送層２５に高電界効果移動度の本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を用いることによって、電子を発光層中に効率よく注入することができ、発光効率を高めることができる。
【０２０７】
上記基板２１としては、例えば、ガラス、及びプラスチック等の透明材料を用いることができる。ここで、正孔輸送層２３や電子輸送層２５を、本発明の有機半導体インクを使用して塗布法により形成することができ、基板２１として可撓性基板を使用可能であることは、上述の有機ＴＦＴの場合と同様である。
【０２０８】
上記陽極２２としては、通常、光を透過させる材料を用いる。具体的には、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウム、及び酸化亜鉛合金を用いることが好ましい。また、金、白金、銀、及びマグネシウム合金等の金属の薄膜を用いることもできる。さらに、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、及びそれらの誘導体等の有機材料も使用可能である。陽極２２は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法又は塗布（印刷）法等の周知の膜形成方法により形成することができる。
【０２０９】
上記陰極２６としては、電子注入性の観点から、仕事関数の小さい、Ｌｉ、Ｋ、及びＮａ等のアルカリ金属やＭｇ、及びＣａ等のアルカリ土類金属を用いることが好ましい。また、安定なＡｌ等を用いることも好ましい。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、及び特開平５−１２１１７２号公報等に詳しく記載されている。陰極２６は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、又はＲＦスパッタ法等の周知の膜形成方法により形成することができる。
【０２１０】
上記発光層２４としては、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、又はルブレン等の色素材料を添加（ドーピング）したものを用いることが好ましいが、ホスト材料のみで発光層２４を形成することもできる。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。発光層２４は、真空蒸着法、スパッタ法又は塗布（印刷）法等の周知の膜形成方法により形成することができる。
【０２１１】
正孔輸送層２３及び／又は電子輸送層２５は、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含むものであり、当該誘導体を含む場合には、正孔輸送層２３及び電子輸送層２５は、本発明の有機半導体インクを用いて塗布法により好適に形成することができる。
【０２１２】
正孔輸送層２３に本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を用いない場合、正孔輸送層２３としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−２，２’−ジメチルベンジジン（α−ＮＰＤ）、及び２，２−ビス（３−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）フェニル）ビフェニル（３ＤＴＡＰＢＰ）等の材料を用いることができる。
【０２１３】
電子輸送層２５に本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を用いない場合、電子輸送層２５としては、例えば、２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサゾール（ＰＢＤ）、１，３−ビス［２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾ−５−イル］ベンゼン（ＯＸＤ−７）、及び２，２’，２’’−（１，３，５−ベンジントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール（ＴＰＢｉ）等の材料を用いることができる。
【０２１４】
正孔輸送層２３及び電子輸送層２５の膜形成方法としては、上記発光層２４の膜形成方法と同様の方法が用いられる。また、これらの厚みは従来公知の範囲から適宜選択されるが、通常１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０２１５】
なお、本発明の有機ＥＬ素子は、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、又は保護層等を設けるように構成することが可能である。これらの層も、上記発光層２４の膜形成方法と同様の方法により形成することができる。
【０２１６】
＜表示デバイス＞
次に、本発明の表示デバイスについて説明する。本発明の表示デバイスは、有機ＥＬ素子及びそれに電気的に接続した有機ＴＦＴを備え、有機ＴＦＴにより有機ＥＬ素子の駆動（スイッチングトランジスタ）及び点灯（ドライビングトランジスタ）を制御するものであり、有機ＴＦＴが上記のような本発明の有機ＴＦＴであるか、有機ＥＬ素子が上記のような本発明の有機ＥＬ素子である、表示デバイスである。本発明の表示デバイスにおいては、高電界効果移動度の観点から、有機ＴＦＴが本発明の有機ＴＦＴであり、且つ、有機ＥＬ素子が本発明の有機ＥＬ素子であることが好ましい。
【０２１７】
図４に、本発明の表示デバイスの構成の一例を示す。図４に示す表示デバイスは、基板１１１上に、バリア層１１２を介して、陰極１０１、電子輸送層１０２、発光層１０３、正孔輸送層１０４及び陽極１０５から構成される有機ＥＬ素子１２０と、ゲート電極１０６、ゲート絶縁層１０７、有機半導体層１０８、ソース電極１０９及びドレイン電極１１０から構成される有機ＴＦＴ１２１とを有する。そして、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。
【０２１８】
この表示デバイスは、有機ＥＬ素子１２０の陰極１０１（基板１１１に近い側の電極）と、有機ＴＦＴ１２１のドレイン電極１１０が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。また、陽極と有機ＴＦＴのドレイン電極が電気的に接続された構造とすることもできる。
【０２１９】
本発明においては、前述の通り、有機ＴＦＴ、及び有機ＴＦＴにより駆動・点灯される有機ＥＬ素子の両方とも、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を用いた本発明の有機ＴＦＴ及び本発明の有機ＥＬ素子であることが好ましいが、いずれか一方が本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含まない、公知の材料及び構成のものであってもよい。
【０２２０】
さらに、図４に示すような、駆動・点灯の制御用の有機ＴＦＴと有機ＥＬ素子とを組み合わせた画素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方式の表示デバイスを作製することができる。アクティブマトリクス方式の表示デバイスは、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電界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。
【０２２１】
なお、本発明の表示デバイス（ディスプレイ）は、本発明の有機ＴＦＴ及び／又は本発明の有機ＥＬ素子を用いていること以外は、公知の構造、材料を採用することができ、公知の方法により製造することができる。
【０２２２】
＜有機薄膜太陽電池＞
次に、本発明の有機薄膜太陽電池（以下、有機ＰＶ素子と称する）について説明する。本発明の有機ＰＶ素子は、基板上に、陽極と、正孔輸送材料及び電子輸送材料を含む電荷分離層と、陰極とを有し、前記電荷分離層が、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含むものである。
【０２２３】
さらに本発明の有機ＰＶ素子として、基板上に、陽極と、前記電荷分離層と、正孔輸送層及び／又は電子輸送層と、陽極とを有し、前記正孔輸送層及び／又は電子輸送層が本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を含む構成のものも挙げられる。
【０２２４】
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、電子輸送性に優れているので、有機ＰＶ素子の、特に電荷分離層や電子輸送層に用いると効果的である。
【０２２５】
本発明の有機ＰＶ素子は、上記の構成以外、公知の構造、材料を採用することができる。
【０２２６】
有機ＰＶ素子は、基板上で、陽極と陰極の間に、電荷分離層を含む少なくとも１層の有機化合物層を形成した素子である。典型的には、（基板／陽極／電荷分離層／陰極）、（基板／陽極／電荷分離層／電子輸送層／陰極）、（基板／陽極／正孔輸送層／電荷分離層／電子輸送層／陰極）等の素子構造で構成される。
【０２２７】
図５に、本発明の有機ＰＶ素子の一例の層構成を示す。図５に示す有機ＰＶ素子は、基板３１上に、陽極３２、電荷分離層３３及び陰極３４をこの順に積層してなるものである。
【０２２８】
上記のように構成された有機ＰＶ素子に光が照射されると、電荷分離層３３において正孔と電子が発生し、陽極３２と陰極３４を接続すると電流を取り出すことができる。この発電のメカニズムは以下のように考えられている。
【０２２９】
すなわち、上記電荷分離層３３に光が照射されると、光が吸収され、そのエネルギーにより有機分子が励起されて電荷分離を生じ、正孔と電子が発生する。正孔は電荷分離層３３中の正孔輸送材料により陽極３２まで輸送され、電子は電荷分離層３３中の電子輸送材料により陰極３４まで輸送され、外部回路へ取り出される。
【０２３０】
有機ＰＶ素子の電荷分離層３３に高電界効果移動度の本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を用いることによって、正孔及び電子を電荷分離層３３中から効率的に取り出すことができ、発電効率を高めることができる。また、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を電子輸送層に用いることによって、電子を陰極に効率的に輸送することができ、発電効率を高めることができる。
【０２３１】
上記基板３１としては、例えば、ガラス、プラスチック等の透明材料を用いることができる。ここで、電荷分離層３３、正孔輸送層や電子輸送層を、本発明の有機半導体インクを使用して塗布法により形成することができ、基板３１として可撓性基板を使用可能であることは、上述の有機ＴＦＴの場合と同様である。
【０２３２】
上記陽極３２としては、通常、光を透過させる材料を用いる。具体的には、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウム、又は酸化亜鉛合金であることが好ましい。金、白金、銀、及びマグネシウム合金等の金属の薄膜を用いることもできる。さらに、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、及びそれらの誘導体等の有機材料も使用可能である。陽極３２は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法又は塗布（印刷）法等の周知の膜形成方法により形成することができる。
【０２３３】
上記陰極３４としては、電子取出性の観点から、仕事関数の小さい、Ｌｉ、Ｋ、及びＮａ等のアルカリ金属やＭｇ、及びＣａ等のアルカリ土類金属を用いることが好ましい。また、安定なＡｌ等を用いることも好ましい。安定性と電子取出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い。陰極３４は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、又はＲＦスパッタ法等の周知の膜形成方法により形成することができる。
【０２３４】
上記電荷分離層３３には、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を有機半導体材料として用いる。使用するベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は１種類としてもよいし、複数種類としてもよい。さらに、電荷分離層３３は、他の有機半導体化合物１種以上を含むこともできる。
【０２３５】
ベンゾビス（チアジアゾール）誘導体とともに電荷分離層を構成する材料としては、例えば、正孔輸送材料として、ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）（Ｐ３ＨＴ）、及びポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等が挙げられ、
電子輸送材料として、フラーレンＣ６０、（６，６）−フェニル−Ｃ６１ブチル酸メチルエステル（Ｃ６１−ＰＣＢＭ）、フラーレンＣ７０、及び（６，６）−フェニル−Ｃ７１ブチル酸メチルエステル（Ｃ７１−ＰＣＢＭ）等が挙げられる。
【０２３６】
電荷分離層３３は、真空蒸着法、スパッタ法又は塗布（印刷）法等の周知の膜形成方法により形成することができ、本発明の有機半導体インクを用いて塗布（印刷）法により電荷分離層３３を形成することが好ましい。また、電荷分離層３３の厚みは従来公知の範囲から適宜選択されるが、通常５ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【０２３７】
本発明の有機ＰＶ素子には、さらに、正孔輸送層及び／又は電子輸送層を設けることができる。これらの層にも本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を好適に用いることができる。使用するベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は１種類としてもよいし、複数種類としてもよい。さらに、正孔輸送層及び電子輸送層は、他の化合物１種以上を含むこともできる。
【０２３８】
正孔輸送層又は電子輸送層に本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を用いない場合、正孔輸送層としては、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等の材料を用いることができ、電子輸送層としては、例えば、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等の材料を用いることができる。
【０２３９】
正孔輸送層及び電子輸送層の膜形成方法としては、上記電荷分離層３３の膜形成方法と同様の方法が用いられる。また、これらの厚みは従来公知の範囲から適宜選択されるが、通常１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０２４０】
＜ＲＦＩＤタグ＞
次に、本発明のＲＦＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｔａｇ）について説明する。本発明のＲＦＩＤタグは、有機ＴＦＴを用いて作動するものであり、有機ＴＦＴが上記のような本発明の有機ＴＦＴであるものである。
【０２４１】
ＲＦＩＤタグは集積回路部（以下、ＩＣ部と称する）とアンテナ部とを有し、ＩＣ部に記憶されているＩＤ、すなわち個体識別情報等について、アンテナ部を介して、無線でリーダライタ機器と通信することができ、リーダライタ機器によってＩＣ部に記憶されている情報を非接触で読み取ったり、逆にＩＣ部に書き込んだりすることが可能な電子デバイスである。
【０２４２】
ＲＦＩＤタグを物品に貼り付ける、もしくは物品に印刷することで、物品の情報管理、流通管理、及び固体認証などが可能であり、様々な分野へ応用されている。本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、高電界効果移動度を達成できるので、ＲＦＩＤタグのＩＣ部を構成する有機ＴＦＴの有機半導体層に用いると、ＲＦＩＤタグの応答性を高めることができる。
【０２４３】
本発明のＲＦＩＤタグは、例えばＳｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ８４（２０１３）１６７-１７８に記載の、公知の回路を組合せて作成することができる。
【０２４４】
なお、本発明のＲＦＩＤタグは、本発明の有機ＴＦＴを用いていること以外は、公知の構造、材料を採用することができ、公知の方法により製造することができる。
【０２４５】
ＲＦＩＤタグのＩＣ部は、複数の有機ＴＦＴを備えるものであってもよい。その場合、複数の有機ＴＦＴのうち、すべての有機ＴＦＴが本発明の有機ＴＦＴであってもよく、また一部の有機ＴＦＴが本発明の有機ＴＦＴであってもよい。
【０２４６】
（センサー）
次に、本発明のセンサーについて説明する。本発明のセンサーは、有機ＴＦＴを用いて作動するものであり、有機ＴＦＴが上記のような本発明の有機ＴＦＴであるものである。
【０２４７】
センサーは、有機ＴＦＴに与えられる外部の刺激により、有機ＴＦＴを構成する有機半導体の物理状態が変化し、その結果、有機ＴＦＴから得られる電流及び／又は電圧が変化する系に適用することができる。
【０２４８】
本発明のセンサーとして、例えば、有機ＴＦＴを構成する有機半導体が熱や光を受けて、その有機半導体の物理状態が変化することで温度や光を検知する温度センサーや光センサーが挙げられる。
【０２４９】
また、有機ＴＦＴを構成する有機半導体が応力を受けて、その有機半導体の物理状態が変化することで応力や圧力を検知する曲げ応力センサー、及び圧力センサーが挙げられる。
【０２５０】
また、有機ＴＦＴを構成する有機半導体が特定の化学物質、例えば水分子や酸素分子などの影響を受けて、その有機半導体の物理状態が変化することで、その化学物質を検知する化学センサーが挙げられる。
【０２５１】
さらに、有機ＴＦＴを構成する金属電極が特定の化学物質により影響を受けて、有機ＴＦＴから得られる電流及び／又は電圧に変化が生じることで、その化学物質を検知する化学センサーも挙げられる。
【０２５２】
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、高電界効果移動度を達成できるので、センサーを構成する有機ＴＦＴの有機半導体層に用いると、センサーの応答性やダイナミックレンジを高めることができる。
【０２５３】
なお、本発明のセンサーは、本発明の有機ＴＦＴを用いていること以外は、公知の構造、材料を採用することができ、公知の方法により製造することができる。
【０２５４】
センサーは、用途に応じて、単一の有機ＴＦＴを備えるものであってもよく、複数の有機ＴＦＴを備えるものであってもよい。複数の有機ＴＦＴを備える場合、有機ＴＦＴのうち、すべての有機ＴＦＴが本発明の有機ＴＦＴであってもよく、また一部の有機ＴＦＴが本発明の有機ＴＦＴであってもよい。
【０２５５】
以上説明した各種本発明の有機エレクトロニクスデバイスにおいては、基板として、プラスチック基板を使用することができる。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、低通気性及び低吸湿性に優れていることが好ましい。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、及びポリイミド等が挙げられる。
【０２５６】
プラスチック基板の場合、基板の電極側の面、電極と反対側の面、又はその両方に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることが好ましい。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が好ましく挙げられる。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。
【０２５７】
さらに、本発明の有機エレクトロニクスデバイスにおける基板に対しては、基板表面の表面エネルギーの調整や、基板に積層する材料との親和性を制御する目的で、ヘキサメチルジシラザンで処理したり、ポリスチレン等の樹脂をコーティングしたり、ＵＶオゾン処理を施すなど、基板の表面修飾処理を施すことができる。
【実施例】
【０２５８】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
【０２５９】
［量子化学計算によるｎ型特性の評価］
量子化学計算は市販のＧａｕｓｓｉａｎ０９プログラムを用い、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇで構造最適化し、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１１＋＋Ｇ＊＊でエネルギー計算を行い、ＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギー準位を求めた。
【０２６０】
［有機ＴＦＴの作製・評価］
以下の実施例では、特に各項に記載のない限り、下記の有機ＴＦＴの作製手順に従い、シリコン基板上にボトムゲート−トップコンタクト素子を作製し、評価を行った。
【０２６１】
＜有機ＴＦＴの作製手順＞
スピンコート法による有機半導体層の作製を経る場合、
（ＴＦＴ基板の作製）−（スピンコート法による有機半導体層の作製）−（ソース電極及びドレイン電極の作製）
又は、
（ＴＦＴ基板の作製）−（ＴＦＴの基板の表面修飾）−（スピンコート法による有機半導体層の作製）−（ソース電極及びドレイン電極の作製）
の手順で有機ＴＦＴを作製した。
【０２６２】
真空蒸着法による有機半導体層の作製を経る場合、
（ＴＦＴ基板の作製）−（真空蒸着法による有機半導体層の作製）−（ソース電極及びドレイン電極の作製）
又は、
（ＴＦＴ基板の作製）−（ＴＦＴの基板の表面修飾）−（真空蒸着法による有機半導体層の作製）−（ソース電極及びドレイン電極の作製）
の手順で有機ＴＦＴを作製した。
【０２６３】
（ＴＦＴ基板の作製）
有機ＴＦＴの基板として、表面に膜厚２００ｎｍの熱酸化シリコンを形成した市販のシリコンウェハを用いた。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た。このシリコンウェハは、過酸化水素水と硫酸の混合液で洗浄し、次工程で使用する直前にＵＶオゾン処理により表面を清浄して用いた。このように処理した基板を、以降「ベア基板」と表記する。
【０２６４】
（ＴＦＴ基板の表面修飾）
「ベア基板」を市販のヘキサメチルジシラザンに浸漬して１２時間以上静置し、基板表面を修飾した。このように処理した基板を、以降「ＨＭＤＳ修飾基板」と表記する。
【０２６５】
「ベア基板」に、市販の、ポリスチレンを０．５ｗｔ％でキシレンに溶解した溶液をスピンコートし、次いで１５０℃で１時間加熱して、基板表面におよそ２０ｎｍのポリスチレン薄膜を作製した。このように処理した基板を、以降「ＰＳ基板」と表記する。
【０２６６】
「ベア基板」に、市販のポリビニルフェノールとメラミンから調製した、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをこれらの溶媒とする、ポリビニルフェノールとメラミンの混合溶液をスピンコートし、次いで１８０℃で１時間加熱して、基板表面におよそ２０ｎｍのポリビニルフェノール−メラミン薄膜を作製した。このように処理した基板を、以降「ＰＶＰ基板」と表記する。
【０２６７】
（スピンコート法による有機半導体層の作製）
合成した化合物（有機半導体化合物）を用いて、各項に記載の溶媒、溶質濃度の溶液（有機半導体インク）を作成し、その有機半導体インクを用いてスピンコート法により各項に記載の基板上に、膜厚約２０〜５０ｎｍの有機半導体層を形成した。その後必要に応じて、各項に記載の条件で、熱アニールを施した。スピンコートと熱アニールは、特に各項に記載がない限り、窒素雰囲気下で実施した。
【０２６８】
（真空蒸着法による有機半導体層の作製）
合成した化合物（有機半導体化合物）を用いて、各項に記載の基板上に、真空蒸着法により膜厚約５０ｎｍの有機半導体層を形成した。有機半導体層形成時の蒸着装置チャンバ内は圧力２×１０−５Ｐａ〜６×１０−4Ｐａとし、有機半導体化合物を坩堝に入れ、坩堝周囲に巻いたフィラメントにより加熱し、蒸着を行った。蒸着速度は０．２±０．１Å毎秒とした。
【０２６９】
（ソース電極及びドレイン電極の作製）
上記有機半導体層上に、金属マスクを用いて金を真空蒸着法で製膜することにより、ソース電極とドレイン電極を形成した。有機ＴＦＴのチャネル幅及びチャネル長はそれぞれ１０００μｍ及び７０μｍとした。また、ソース及びドレイン電極の膜厚は約５０ｎｍとした。
【０２７０】
（電界効果移動度の評価）
電界効果移動度（μ）は、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社の半導体特性評価システム４２００−ＳＣＳ型を用いて、作製した有機ＴＦＴの伝達特性を測定した結果から求めた。
【０２７１】
電界効果移動度（μ）は、ドレイン電流Ｉｄを表わす下式（式Ａ）を用いて算出することができる。
Ｉｄ＝（Ｗ／２Ｌ）μＣｉ（Ｖｇ−Ｖｔ）２        …  （式Ａ）
【０２７２】
ここで、Ｌ及びＷはチャネル長及びチャネル幅である。また、Ｃｉはゲート絶縁膜の単位面積当たりの電気容量である。Ｖｇはゲート電圧であり、Ｖｔはしきい値電圧である。上記伝達特性測定から、あるゲート電圧時におけるしきい値電圧とドレイン電流の値が示されるので、電界効果移動度を求めることができる。
【０２７３】
＜量子化学計算＞
以下に示す化合物について前述の量子化学計算により半導体特性を評価した。計算結果は表１、表２に示す。
【０２７４】
＜実施例Ｃ−１＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｂ１を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２７５】
【化３２】
2017025047.tif 000033
【０２７６】
＜実施例Ｃ−２＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ａ１を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２７７】
【化３３】
2017025047.tif 000034
【０２７８】
＜実施例Ｃ−３＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｈ２、Ｈ５を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２７９】
【化３４】
2017025047.tif 000035
【０２８０】
＜実施例Ｃ−４＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｉ１、Ｉ２、Ｉ５を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２８１】
【化３５】
2017025047.tif 000036
【０２８２】
＜実施例Ｃ−５＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｊ３、Ｊ４を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２８３】
【化３６】
2017025047.tif 000037
【０２８４】
＜実施例Ｃ−６＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｌ２、Ｌ３を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２８５】
【化３７】
2017025047.tif 000038
【０２８６】
＜実施例Ｃ−７＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｆ１、Ｆ２を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２８７】
【化３８】
2017025047.tif 000039
【０２８８】
＜実施例Ｃ−８＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｇ１を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２８９】
【化３９】
2017025047.tif 000040
【０２９０】
＜実施例Ｃ−９＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｄ１、Ｄ２を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２９１】
【化４０】
2017025047.tif 000041
【０２９２】
＜実施例Ｃ−１０＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｅ１を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２９３】
【化４１】
2017025047.tif 000042
【０２９４】
＜参考例Ｃ−１１＞
下記式のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体Ｂ１を量子化学計算により半導体特性を評価した。
【０２９５】
【化４２】
2017025047.tif 000043
【０２９６】
【表１】
2017025047.tif 000044
【０２９７】
【表２】
2017025047.tif 000045
【０２９８】
本計算法による計算結果、後述の測定結果、及び公知の化合物の移動度との比較から、ＬＵＭＯが好ましくは−３．５ｅＶより深い化合物、さらに好ましくは−４．０ｅＶより深い値を示す化合物が、大気安定なｎ型有機半導体として好適であると考えられる。
【０２９９】
＜実施例Ｓ−１＞  
［化合物Ｆ１ｊ（前記１００ｘ４１−１と同じ）の合成］
【０３００】
以下の合成スキームに従い、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体である化合物Ｆ１ｊ（１００ｘ４１−１）を合成した。以下、各工程について説明する。
【０３０１】
【化４３】
2017025047.tif 000046
【０３０２】
（化合物（Ｆ１−２）の合成）
撹拌装置、及び温度計を備えた１００ｍｌの４口フラスコにアルゴン雰囲気下、亜鉛粉末４．９５ｇと無水テトラヒドロフラン４５ｍｌを混合した液に、ジブロモメタン１．２５ｇを加え、１０分ほど５０℃で加熱した。室温まで液を冷却し、トリメチルシリルクロリド０．３８ｍｌを滴下後、化合物（Ｆ１−１）４．２ｇ（２６ｍｍｏｌ）を滴下した。１５分撹拌後、４-トリフルオロメチルブロモベンゼン５．７６ｇ（２５．６ｍｍｏｌ）、ついで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム２．９６ｇ（２．５６ｍｍｏｌ）を加え、５５℃で２時間加熱した。反応液をセライトでろ過し、逆相カラムグラフィー（Ｃ１８；アセトニトリル：水＝４０：６０→５０：５０）で精製後、順相カラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１００：０→９５：５）で精製して、白色固体として化合物（Ｆ１−２）３．８４ｇを得た。
【０３０３】
当該化合物（Ｆ１−２）の物性値は以下の通りであった。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ；ＣＤＣｌ３；δ（ｐｐｍ））；７．４１〜７．４２（ｍ、１Ｈ）、７．７０〜７．７２（ｍ、２Ｈ）、７．９０〜７．９５（ｍ、１Ｈ）、８．０８〜８．１０（ｍ、２Ｈ）
ＥＩ―ＭＳ；２２９（Ｍ）
【０３０４】
（化合物（Ｆ１−３）の合成）
撹拌装置、及び温度計を備えた５０ｍｌの３口フラスコにアルゴン雰囲気下化合物（Ｆ１−２）１．０ｇ（４．４ｍｍｏｌ），無水テトラヒドロフラン２０ｍｌを加え、−５５℃以下に冷却したところに、１．５８規定ノルマルブチルリチウムヘキサン溶液２．７６ｍｌ（４．３６ｍｍｏｌ）を滴下し１時間撹拌後、トリブチルスズクロリド１．４２ｍｌ（５．２３ｍｍｏｌ）を滴下し室温まで昇温し、エタノールを加えて反応を停止させて反応液Ａを得た。化合物（Ｆ１−２）を２．８４ｇ使用したスケールアップした実験を行い反応液Ｂを得た。反応液Ａ及びＢを混合し、逆相カラムクロマトグラフィー（Ｃ１８；アセトニトリル：水＝４０：６０→９５：５）で精製し、黄色液体として化合物（Ｆ１−３）を７．６３ｇ得た。
【０３０５】
当該化合物（Ｆ１−３）の物性値は以下の通りであった。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ；ＣＤＣｌ３；δ（ｐｐｍ））；０．８９〜０．９３（ｍ、９Ｈ）、１．１１〜１．２４（ｍ、６Ｈ）、１．２６〜１．４０（ｍ、６Ｈ）、１．５５〜１．７０（ｍ、６Ｈ）、７．６８〜７．７０（ｍ、２Ｈ）、７．８１〜７．８６（ｍ、１Ｈ）、８．０９〜８．１１（ｍ、２Ｈ）
ＣＩ―ＭＳ；５２０（Ｍ＋１）
【０３０６】
（化合物（Ｆ１ｊ）の合成）
撹拌装置、及び温度計を備えた１００ｍｌの３口フラスコにアルゴン雰囲気下化合物（Ｆ１−３）７．６３ｇ（１４．７ｍｍｏｌ）、化合物Ｘ：１．２９ｇ（３．６８ｍｍｏｌ）、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム７７４ｍｇ（１．１０ｍｍｏｌ）及びトルエン４０ｍｌを加え、１１０℃で６時間反応させた。反応終了後、精製を行い、緑色固体として化合物（Ｆ１ｊ）１２０ｍｇを得た。
【０３０７】
当該化合物（Ｆ１ｊ）の物性値は以下の通りであった。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ；ＣＤＣｌ３；δ（ｐｐｍ））；７．６１〜７．６３（ｍ、４Ｈ）、８．２０〜８．２２（ｍ、４Ｈ）、９．７２（ｓ、２Ｈ）
ＥＩ―ＭＳ；６４８（Ｍ）
【０３０８】
また、熱重量減少分析の結果、化合物Ｆ１ｊ（前記１００ｘ４１−１と同じ）の分解開始温度が３８４℃であり、示差走査熱量分析の結果、分解開始温度までに融点を含め相転移などに起因するピークを示さなかった。本結果により、化合物Ｆ１ｊは熱的に極めて安定な化合物であることが分かった。
【０３０９】
＜実施例Ｓ−２＞
［化合物Ｂ１ｇ（前記１９０ｘ１０−１と同じ）の合成］
以下の合成スキームに従い、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体である化合物Ｂ１ｇ（１９０ｘ１０−１）を合成した。以下、各工程について説明する。
【０３１０】
【化４４】
2017025047.tif 000047
【０３１１】
（化合物（Ｂ１−２）の合成）
撹拌装置、及び温度計を備えた１００ｍｌの４口フラスコにアルゴン雰囲気下、化合物（Ｂ１−１）４．０ｇ（２１．９ｍｍｏｌ）、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム１．５４ｇ（２．１９ｍｍｏｌ），Ａｌｉｑｕｏｔ  ８．８５ｇ，２―トリブチルスズチオフェン１０．４ｍｌ（３２．８ｍｍｏｌ）及び無水ジメチルホルムアミド８０ｍｌを加え、１１０℃で４時間反応させた。反応終了後、水３００ｍｌを加え、飽和塩化アンモニウム水溶液２００ｍｌを加えジエチルエーテル２００ｍｌで抽出した。反応液を順相カラムクロマトグラフィー（ヘキサン→クロロホルム）で精製後、炭酸カリウム/シリカゲルを混合した粉末で処理し、黄色液体として化合物（Ｂ１−２）を２．８７ｇ得た。
【０３１２】
当該化合物（Ｂ１−２）の物性値は以下の通りであった。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ；ＣＤＣｌ３；δ（ｐｐｍ））；７．１６〜７．１８（ｍ、１Ｈ）、７．３９〜７．４０（ｍ、１Ｈ）、７．５４〜７．５６（ｍ、１Ｈ）、８．１１〜８．１２（ｍ、１Ｈ）、８．９１〜８．９２（ｍ、１Ｈ）
ＣＩ―ＭＳ；２３１（Ｍ＋１）
【０３１３】
（化合物（Ｂ１−３）の合成）
撹拌装置、及び温度計を備えた２００ｍｌの３口フラスコにアルゴン雰囲気下化合物（Ｂ１−２）２．８７ｇ（１２．４７ｍｍｏｌ），無水テトラヒドロフラン１００ｍｌを加え、−７０℃以下に冷却したところに、１．０規定リチウムジイソプロピルアミドテトラヒドロフラン溶液１３．７ｍｌ（１４．９６ｍｍｏｌ）を滴下し１時間撹拌後、トリブチルスズクロリド４．２２ｍｌ（１５．５９ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１０ｍｌに溶解した液を滴下し一時間反応させた後に室温まで昇温した。反応液を炭酸カリウム/シリカゲルを混合した粉末で室温処理し、逆相カラムクロマトグラフィー（Ｃ１８；アセトニトリル：水＝４０：６０→０：１００→イソプロパノール１００％）で精製し、黄色液体として化合物（Ｂ１−３）を１．４８ｇ得た。
【０３１４】
当該化合物（Ｂ１−３）の物性値は以下の通りであった。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ；ＣＤＣｌ３；δ（ｐｐｍ））；０．８８〜０．９１（ｍ、９Ｈ）、１．０９〜１．２４（ｍ、６Ｈ）、１．３０〜１．４０（ｍ、６Ｈ）、１．５２〜１．６３（ｍ、６Ｈ）、７．２３〜７．２４（ｍ、１Ｈ）、７．３５〜７．３６（ｍ、１Ｈ）、８．１８〜８．１９（ｍ、１Ｈ）、８．９０〜８．９１（ｍ、１Ｈ）
ＣＩ―ＭＳ；５２１（Ｍ＋２）
【０３１５】
（化合物（Ｂ１ｇ）の合成）
撹拌装置、及び温度計を備えた１００ｍｌの３口フラスコにアルゴン雰囲気下化合物（Ｂ１−３）：１．８７ｇ（３．６ｍｍｏｌ）、化合物Ａ：０．３１ｇ（０．９ｍｍｏｌ）、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム０．１９ｇ（０．２７ｍｍｏｌ）及びトルエン５０ｍｌを加え、１０５℃で６時間反応させた。反応終了後、精製を行い、緑色固体として化合物（Ｂ１ｇ）１１３ｍｇを得た。
【０３１６】
当該化合物（Ｂ１ｇ）の物性値は以下の通りであった。
ＴＯＦ−ＭＳ（ＡＳＡＰ＋）：６５０（Ｍ＋１）
【０３１７】
また、熱重量減少分析の結果、化合物Ｂ１ｇ（前記１９０ｘ１０−２と同じ）の分解開始温度が３７０℃であり、示差走査熱量分析の結果、分解開始温度までに融点を含め相転移などに起因するピークを示さなかった。本結果により、化合物Ｂ１ｇは熱的に極めて安定な化合物であることが分かった。
【０３１８】
＜実施例Ｅ−１＞
実施例Ｓ−１で得られた化合物Ｆ１ｊ（前記１００ｘ４１−１と同じ）を用いて、「ＨＭＤＳ基板」上に真空蒸着法により有機半導体層を形成し、さらにこの上に上述の方法でソース電極及びドレイン電極を形成して、有機ＴＦＴを作製し、評価を行った。
【０３１９】
（有機ＴＦＴの評価）
作製した有機ＴＦＴについて、ドレイン電圧が１００Ｖの条件で伝達特性を測定したところ、この有機ＴＦＴはｎ型の半導体特性を示し、一方、ｐ型の半導体特性は示さなかった。得られた伝達特性を図６に示す。図６の横軸はゲート電圧（Ｖ）、縦軸はドレイン電流（Ａ）である。灰色塗りのまるがつけられた曲線がｆｏｒｅであり、白抜きのまるがつけられた曲線がｂａｃｋである。
【０３２０】
上記（式Ａ）を用いて電界効果移動度（μ）を計算した結果、「ＨＭＤＳ基板」上の化合物Ｆ１ｊの有機ＴＦＴでは、２．２×１０−１ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が得られることが分かった。
【０３２１】
＜実施例Ｅ−２＞
実施例Ｓ−２で得られた化合物Ｂ１ｇ（前記１９０ｘ１０−２と同じ）を用いて、「ＰＳ基板」上に真空蒸着法により有機半導体層を形成し、さらにこの上に上述の方法でソース電極及びドレイン電極を形成して、有機ＴＦＴを作製し、評価を行った。
【０３２２】
（有機ＴＦＴの評価）
作製した有機ＴＦＴについて、ドレイン電圧が１００Ｖの条件で伝達特性を測定したところ、この有機ＴＦＴはｎ型の半導体特性を示し、一方、ｐ型の半導体特性は示さなかった。得られた伝達特性を図７に示す。図７の横軸はゲート電圧（Ｖ）、縦軸はドレイン電流（Ａ）である。灰色塗りのまるがつけられた曲線がｆｏｒｅであり、白抜きのまるがつけられた曲線がｂａｃｋである。
【０３２３】
上記（式Ａ）を用いて電界効果移動度（μ）を計算した結果、「ＰＳ基板」上の化合物Ｂ１ｇの有機ＴＦＴでは、２．１×１０−１ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が得られることが分かった。
【０３２４】
＜実施例Ｅ−３＞
実施例Ｓ−２で得られた化合物Ｂ１ｇ（前記１９０ｘ１０−２と同じ）を用いて、空気中での安定性試験を行った。
実施例Ｓ―２と同様に作成した有機ＴＦＴを大気中で７日間保存した後、実施例Ｅ−２と同じ条件で伝達特性を測定したところ、１．２×１０−１ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が得られることが分かった。本結果より、本発明の有機ＴＦＴは大気中で７日間安定であることが分かった。
【０３２５】
この有機ＴＦＴをさらに大気中で７日間存した後、実施例Ｅ−２と同じ条件で伝達特性を測定したところ、１．２×１０−１ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が得られることが分かった。本結果より、本発明の有機ＴＦＴは大気中で１４日間安定であることが分かった。
【０３２６】
この有機ＴＦＴをさらに大気中で１４日間存した後、実施例Ｅ−２と同じ条件で伝達特性を測定したところ、１．１×１０−１ｃｍ２／Ｖｓの電界効果移動度が得られることが分かった。本結果より、本発明の有機ＴＦＴは大気中で２８日間安定であることが分かった。
【０３２７】
本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、高い電界効果移動度を示すことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０３２８】
本発明により、電子の移動度（電界効果移動度）に優れ、大気中での安定性にも優れた新たな骨格のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体を提供することができる。
【０３２９】
また、本発明のベンゾビス（チアジアゾール）誘導体は、熱的に安定である上、高い電界効果移動度を有しているので、この化合物を有機ＴＦＴの半導体層に用いることで高い電界効果移動度特性が実現できる。また、この化合物を有機ＥＬ素子の、特に電子輸送層に用いることで、高い発光効率が実現できる。さらに、この化合物を有機薄膜太陽電池の電荷分離層や電子輸送層に用いることで、高い光電変換効率が実現できる。
【０３３０】
また、本発明の有機ＴＦＴと、本発明の有機ＥＬ素子又はそれと他の有機ＥＬ素子とを組み合わせてなる画素素子を配列した表示デバイスは発光効率に優れ、かつ応答性にも優れるという利点を有している。また、本発明の有機ＴＦＴは、ＲＦＩＤタグやセンサーを作動させる有機ＴＦＴとして好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０３３１】
１１，２１，３１，１１１  基板
１２，１０６  ゲート電極
１３，１０７  ゲート絶縁層
１４，１１０  ドレイン電極
１５，１０９  ソース電極
１６，１０８  有機半導体層
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
１１２  バリア層
１１３  保護層
１２０  有機ＥＬ素子
１２１  有機ＴＦＴ
３２  陽極
３３  電荷分離層
３４  陰極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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