(57)【要約】  本発明は、トランジスタとしての特性が良好であり、更に経時劣化が抑えられた有機薄膜トランジスタ材料、それを用いた有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ、スイッチング素子、有機半導体材料及び有機半導体膜を提供する。有機薄膜トランジスタ材料は、下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする。    【化１】2006059486.tif 000027（式中、６員芳香環または６員複素芳香環によって形成された縮合環を構成するＡはＣ−Ｒ、ＮまたはＰを表し、Ａの少なくとも１つはＮまたはＰであり、Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、他のＲと互いに結合して環を形成していてもよい。）【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される縮合多環芳香族複素環化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料。
【化１】
2006059486.tif 000024
（式中、Ａはそれぞれ独立に非金属原子を表す。但し、複数のＡのうち少なくとも１つは炭素原子以外の原子である。また、Ａで表される非金属原子のうち２以上が炭素であり、かつ、それぞれが置換基を有するとき、置換基同士は互いに結合して環を形成してもよい。）
【請求項２】
前記一般式（１）で表される縮合多環芳香族複素環化合物が下記一般式（２）、（３）または（４）で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
【化２】
2006059486.tif 000025
（一般式（２）、（３）、（４）中、Ａはそれぞれ独立に非金属原子を表す。但し、複数のＡのうち少なくとも１つは炭素原子以外の原子である。）
【請求項３】
前記ＡがＮ、ＰまたはＣ−Ｒ（Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、他のＲと互いに結合して環を形成していてもよい。）であることを特徴とする請求の範囲第１項または２項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
【請求項４】
前記ＡがＮまたはＣ−Ｒ（Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、他のＲと互いに結合して環を形成していてもよい。）であることを特徴とする請求の範囲第１項〜３項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
【請求項５】
前記Ａが表すＣ−Ｒのうち少なくとも１つが、Ｃ−Ｃ≡Ｃ−Ｒ１（Ｒ１は置換基を表す。）であることを特徴とする請求の範囲第１項〜４項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
【請求項６】
前記一般式（１）で表される縮合多環芳香族複素環化合物が下記一般式（５）で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
【化３】
2006059486.tif 000026
（一般式（５）中、Ａは前記一般式（１）のＡと同義であり、Ａ1は非金属原子を表し、Ｒ1は置換基を表す。）
【請求項７】
前記ＡおよびＡ1がＮまたはＣ−Ｒ（Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、他のＲと互いに結合して環を形成していてもよい。）であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
【請求項８】
前記Ａ1がＣ−Ｃ≡Ｃ−Ｒ1（Ｒ1は前記一般式（５）のＲ1と同義）であることを特徴とする請求の範囲第６項または７項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
【請求項９】
請求の範囲第１項〜８項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
有機電荷輸送性材料と該有機電荷輸送性材料に直接または間接に接するゲート電極から構成され、該ゲート電極及び前記有機電荷輸送性材料の間に電位を印加することで、前記有機電荷輸送性材料中の電流を制御する電界効果トランジスタにおいて、該有機電荷輸送性材料が請求の範囲第１項〜８項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項１１】
請求の範囲第９項に記載の有機薄膜トランジスタまたは請求の範囲第１０項に記載の電界効果トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。
【請求項１２】
前記一般式（１）〜（５）のいずれかで表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
【請求項１４】
請求の範囲第１２項に記載の有機半導体材料を有機溶媒に溶解または分散し、得られた溶液または分散液を塗布、乾燥することによって形成されることを特徴とする有機半導体膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ材料、有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ、スイッチング素子、有機半導体材料及び有機半導体膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、更に情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機ＥＬ、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。また、こうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。【０００４】
ここでＴＦＴ素子には主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）などの半導体を用いることができ、これらのＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。こうしたＴＦＴ素子の製造には、通常スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。【０００５】
しかしながら、このようなＴＦＴ素子の製造では、真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、ＴＦＴ素子では、通常それぞれの層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされるなど、設備の変更が容易ではない。【０００６】
また、このような従来からのＳｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料は工程温度に耐える材料でなければならない。【０００７】
このため実際上はガラスを用いざるをえず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイを、こうした従来知られたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。【０００８】
一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機半導体材料として、有機化合物の研究が精力的に進められている。これらの化合物は、有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、有機レーザー発振素子（例えば、非特許文献１。）や、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタへの応用が期待されている（例えば、非特許文献２。）。【０００９】
これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、更にはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法によって製造する方法も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のＳｉ系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板の耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも、例えば、ＴＦＴ素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示媒体を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができるであろう。【００１０】
しかしながら、こうしたＴＦＴ素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、ペンタセンやテトラセンといったアセン類（例えば、特許文献１参照。）、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物（例えば、特許文献２参照。）や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー（例えば、特許文献３参照。）、ナフタレン、アントラセンに５員の複素芳香環が対称に縮合した化合物（例えば、特許文献４参照。）、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン（例えば、特許文献５参照。）、更にはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子など限られた種類の化合物（例えば、非特許文献１〜３参照。）でしかなく、高いキャリア移動度を示す新規な電荷輸送性材料を用いた半導体性組成物の開発が待望されていた。【００１１】
従来公知の有機半導体材料として良好なＴＦＴ特性が報告されているペンタセン誘導体含有層は、これを蒸着工程を経て形成するのではなく、インクジェット法等の溶液塗布により形成できれば製造上大きなコストメリットが期待できるが、ペンタセン誘導体は種々の有機溶媒への溶解性が十分ではなく、また溶液調製後に結晶化や沈殿生成がおこりやすい等、塗布液安定性が十分ではないという、製造上の問題点が指摘されていた。そこで溶解性向上、塗布液安定性向上を目的として、置換基を導入したペンタセン誘導体を用いた有機ＴＦＴ材料に関する技術（例えば、特許文献９、１０参照。）が開示されている。しかしながら、アルキル基等の導入では十分な溶解性を得ることは難しく、塗布時の温度制御等の操作性等が困難であり、均一な塗膜作製が困難であるという問題があった。【００１２】
また、特開２００３−２９２５８８号公報、米国特許出願公開第２００３／１３６９５８号明細書、同２００３／１６０２３０号明細書、同２００３／１６４４９５号明細書では「マイクロエレクトロニクス用の集積回路論理素子にポリマー半導体を用いたＴＦＴを用いると、その機械的耐久性が大きく向上し、その使用可能寿命が長くなる。しかしながら、半導体ポリチオフェン類の多くは周囲の酸素によって酸化的にドープされ、導電率が増大してしまうため空気に触れると安定ではないと考えられる。この結果、これらの材料から製造したデバイスのオフ電流は大きくなり、そのため電流オン／オフ比は小さくなる。従ってこれらの材料の多くは、材料加工とデバイス製造の間に環境酸素を排除して酸化的ドーピングを起こさない、あるいは最小とするよう厳重に注意しなければならない。この予防措置は製造コストを押し上げるため、特に大面積デバイスのための、アモルファスシリコン技術に代わる経済的な技術としてのある種のポリマー半導体を用いるＴＦＴの魅力が削がれてしまう。これら及びその他の欠点は本発明の実施の形態において回避され、あるいは最小となる。従って、酸素に対して強い対抗性を有し、比較的高い電流オン／オフ比を示すエレクトロニックデバイスが望まれている」との記載があり、その解決手段が種々提案されている（例えば、特許文献６〜８参照。）が、改善のレベルは満足できるものではなく、更なる改良が望まれている。
【特許文献１】特開平５−５５５６８号公報
【特許文献２】特開平５−１９０８７７号公報
【特許文献３】特開平８−２６４８０５号公報
【特許文献４】特開平１１−１９５７９０号公報
【特許文献５】特開２００３−１５５２８９号公報
【特許文献６】特開２００３−２６１６５５号公報
【特許文献７】特開２００３−２６４３２７号公報
【特許文献８】特開２００３−２６８０８３号公報
【特許文献９】国際公開第０３／０１６５９９号パンフレット
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００３／０１０５３６５号明細書
【非特許文献１】『サイエンス』（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌２８９巻、５９９ページ（２０００）
【非特許文献２】『ネイチャー』（Ｎａｔｕｒｅ）誌４０３巻、５２１ページ（２０００）
【非特許文献３】『アドバンスド・マテリアル』（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）誌、２００２年、第２号、９９ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、トランジスタとしての特性が良好であり、更に経時劣化が抑えられた有機薄膜トランジスタ材料、それを用いた有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ、スイッチング素子、有機半導体材料及び有機半導体膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。
（１）下記一般式（１）で表される縮合多環芳香族複素環化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料。【００１５】
【化１】
2006059486.tif 000002
【００１６】
（式中、Ａはそれぞれ独立に非金属原子を表す。但し、複数のＡのうち少なくとも１つは炭素原子以外の原子である。また、Ａで表される非金属原子のうち２以上が炭素であり、かつ、それぞれが置換基を有するとき、置換基同士は互いに結合して環を形成してもよい。）
（２）前記一般式（１）で表される縮合多環芳香族複素環化合物が下記一般式（２）、（３）または（４）で表される化合物であることを特徴とする前記（１）に記載の有機薄膜トランジスタ材料。【００１７】
【化２】
2006059486.tif 000003
【００１８】
（一般式（２）、（３）、（４）中、Ａはそれぞれ独立に非金属原子を表す。但し、複数のＡのうち少なくとも１つは炭素原子以外の原子である。）
（３）前記ＡがＮ、ＰまたはＣ−Ｒ（Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、他のＲと互いに結合して環を形成していてもよい。）であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
（４）前記ＡがＮまたはＣ−Ｒ（Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、
他のＲと互いに結合して環を形成していてもよい。）であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
（５）前記Ａが表すＣ−Ｒのうち少なくとも１つが、Ｃ−Ｃ≡Ｃ−Ｒ１（Ｒ１は置換基を表す。）であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
（６）前記一般式（１）で表される縮合多環芳香族複素環化合物が下記一般式（５）で表される化合物であることを特徴とする前記（１）に記載の有機薄膜トランジスタ材料。【００１９】
【化３】
2006059486.tif 000004
【００２０】
（一般式（５）中、Ａは前記一般式（１）のＡと同義であり、Ａ1は非金属原子を表し、Ｒ1は置換基を表す。）
（７）前記ＡおよびＡ1がＮまたはＣ−Ｒ（Ｒは水素原子、ハロゲン原子または置換基を表し、他のＲと互いに結合して環を形成していてもよい。）であることを特徴とする前記（６）に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
（８）前記Ａ1がＣ−Ｃ≡Ｃ−Ｒ1（Ｒ1は前記一般式（５）のＲ1と同義）であることを特徴とする前記（６）または（７）に記載の有機薄膜トランジスタ材料。
（９）前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
（１０）有機電荷輸送性材料と該有機電荷輸送性材料に直接または間接に接するゲート電極から構成され、該ゲート電極及び前記有機電荷輸送性材料の間に電位を印加することで、前記有機電荷輸送性材料中の電流を制御する電界効果トランジスタにおいて、該有機電荷輸送性材料が前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ材料であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
（１１）前記（９）に記載の有機薄膜トランジスタまたは前記（１０）に記載の電界効果トランジスタを用いることを特徴とするスイッチング素子。
（１２）前記一般式（１）〜（５）のいずれかで表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
（１３）前記（１２）に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
（１４）前記（１２）に記載の有機半導体材料を有機溶媒に溶解または分散し、得られた溶液または分散液を塗布、乾燥することによって形成されることを特徴とする有機半導体膜。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、トランジスタとしての特性が良好であり、更に経時劣化が抑えられた有機薄膜トランジスタ材料、それを用いた有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ、スイッチング素子、有機半導体材料及び有機半導体膜を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の有機ＴＦＴの構成例を示す図である。
【図２】本発明の有機ＴＦＴの概略等価回路図の１例である。
【符号の説明】
【００２３】
１  有機半導体層
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  ゲート電極
５  絶縁層
６  支持体
７  ゲートバスライン
８  ソースバスライン
１０  有機ＴＦＴシート
１１  有機ＴＦＴ
１２  出力素子
１３  蓄積コンデンサ
１４  垂直駆動回路
１５  水平駆動回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）材料においては、請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に規定される構成を用いることにより、薄膜トランジスタ用途に有用な有機ＴＦＴ材料を得ることができる。また、該有機ＴＦＴ材料を用いて作製した本発明の有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、本発明の電界効果トランジスタはキャリア移動度が高く、ゲート電圧を変化させた際の最大電流値と最小電流値の比、即ちＯＮ／ＯＦＦ特性が良好である等、優れたトランジスタ特性を示しながら、且つ高耐久性であることがわかった。また、該有機ＴＦＴまたは該電界効果トランジスタを用いて作製されたスイッチング素子は、良好なスイッチング特性を示すことが判った。【００２５】
有機ＴＦＴ材料としてはペンタセンがよく知られて入るが、ペンタセンは不溶性のため従来は蒸着によってしか膜を形成できず、塗布膜を作成することは難しい。ペンタセンの溶解性を向上させるために、国際公開第０３／０１６５９９号パンフレットに記載されているように適当な置換基を導入することが行われているが、合成上難易度が高い。【００２６】
一方で、ＰＨＴ（ポリヘキシルチオフェン）に代表されるチオフェンポリマーのような塗布可能な材料が提案されているが、分子量分布を持つポリマーでは塗布膜を形成した場合πスタックの形成が部分的であり、分子配列が乱れている部分が多く、満足できるＴＦＴ性能を得るには不充分であった。【００２７】
それに対しヘテロ原子を含有する本発明に係る化合物は、πスタックを形成しやすく魅力的なＴＦＴ性能を有している。更に合成上置換基を導入することが容易であり、そのため種々の置換基を導入し溶解性を向上させ、適当な溶媒に溶解し塗布することが可能である。【００２８】
また、本発明に係る化合物が構成する芳香環内に−Ｎ＝なる電子吸引性基を含む場合は、同一分子内でわずかに電荷の偏りが生じる。この正負の電荷の偏りは、分子が配列する際分子間に弱い静電的引力を生じさせ、分子同士のパッキングを促進させる効果があることが判明した。このような本発明に係る化合物はより結晶性の高い膜を形成し、その結果、塗布膜の移動度を高いものとできるのみならず、酸素や水分等の劣化因子が浸透しにくい薄膜となり、耐久性を向上できたものと推定される。【００２９】
さらに本発明に係る化合物は分子が弱い電子吸引性を帯びることで高い酸化安定性を有しており、また、電子的に吸引性のエチニル基を導入することにより酸化に対する耐性はより向上した。この効果は縮合多環芳香族複素環を構成する芳香環の、特に電子的に活性な両末端の芳香環以外の環に導入した場合により高い効果があった。
以上によって、酸化安定性が高く、高移動度の材料を提供することが可能となった。【００３０】
《有機薄膜トランジスタ材料》
本発明の有機薄膜トランジスタ材料について説明する。【００３１】
前記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）においては、化合物５５、７４、７７、７８、７９、８１のような一般式（１）、（２）、（３）、（４）を部分構造として、２価の連結基または単なる結合手で連結したものも含む。即ち、連結基または単なる結合手に結合した一般式（１）、（２）、（３）、（４）を、前記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）においてＡがＣＲで表されるとき、ＣＲ部分のＲで表される置換基と考えればよい。【００３２】
前記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）において、Ａは６員芳香環または６員複素芳香環によって形成された縮合環を構成し、且つＣ−Ｒ、Ｎ（窒素）またはＰ（リン）を表し、Ａの少なくとも１つはＮまたはＰである。またＡ1はＣ−Ｒ、ＮまたはＰを表し、Ｒは前記一般式（１）のＲと同義である
Ｒが表す置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシル基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシル基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。【００３３】
またＲにおいては、他のＲと互いに結合して６員環を形成してもよく、該６員環には上記に挙げた置換基で置換してもよい。【００３４】
Ｒ1が表す置換基としては前述のＲが表す置換基が例として挙げられる。【００３５】
以下、本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。【００３６】
【化４】
2006059486.tif 000005
【００３７】
【化５】
2006059486.tif 000006
【００３８】
【化６】
2006059486.tif 000007
【００３９】
【化７】
2006059486.tif 000008
【００４０】
【化８】
2006059486.tif 000009
【００４１】
【化９】
2006059486.tif 000010
【００４２】
【化１０】
2006059486.tif 000011
【００４３】
【化１１】
2006059486.tif 000012
【００４４】
【化１２】
2006059486.tif 000013
【００４５】
【化１３】
2006059486.tif 000014
【００４６】
【化１４】
2006059486.tif 000015
【００４７】
【化１５】
2006059486.tif 000016
【００４８】
【化１６】
2006059486.tif 000017
【００４９】
【化１７】
2006059486.tif 000018
【００５０】
【化１８】
2006059486.tif 000019
【００５１】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物の合成の一例として、化合物５６の合成例を下記に示すが、本発明はこれらに限定されない。【００５２】
合成例１
化合物５６の合成【００５３】
【化１９】
2006059486.tif 000020
【００５４】
中間体１の合成
窒素雰囲気下、６，７−ジエチルナフタレン−２，３−ジアミン、１０ｇ（０．０４７ｍｏｌ）と６，７−ジエチル−ナフタレン−２，３−ジオール、１０ｇ（０．０４７ｍｏｌ）を混合し、１８０℃で１時間攪拌する。得られた混合物を水洗し、更にカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体１を１４．４ｇ得た（収率７８％）。【００５５】
化合物５６の合成
中間体１、５ｇ（０．０１３ｍｏｌ）加えたピリジン溶液５０ｍｌを、酢酸銅・二水和物５ｇを加えたピリジン溶液１５０ｍｌに添加し、１００℃で２時間攪拌した。得られた反応混合物を室温まで戻した後、メタノールを加え、析出物を濾取した。水、メタノールで洗浄した後、乾燥し、カラムクロマトグラフィーにより化合物５６を３．７ｇ得た（収率７３％）。【００５６】
《有機ＴＦＴ、電界効果トランジスタ及びスイッチング素子》
本発明の有機ＴＦＴ、電界効果トランジスタ及びそれらを用いるスイッチング素子について説明する。ここで、スイッチング素子は、その使用形態により有機ＴＦＴ素子といわれることもあり、また電界効果トランジスタ素子と呼ばれることがある。【００５７】
本発明の有機ＴＦＴ材料は、有機ＴＦＴや電界効果トランジスタのチャネル層に用いられることにより、良好に駆動するスイッチング素子（トランジスタ装置ともいう）を提供することができる。有機ＴＦＴ（有機薄膜トランジスタ）は、支持体上にチャネルとして有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。【００５８】
本発明に係る前記一般式（１）、（２）、（３）または（４）で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ材料を、有機ＴＦＴまたは電界効果トランジスタを用いたスイッチング素子のチャネル（チャネル層ともいう）に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶剤に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置することが好ましい。【００５９】
この場合、本発明の有機薄膜トランジシタ材料を溶解する溶剤は、該有機薄膜トランジシタ材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサンなどの環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の環状炭化水素系溶媒、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒等を挙げることができる。【００６０】
本発明において、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において、電気抵抗が少ないものが好ましい。【００６１】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。更に導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。【００６２】
ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。【００６３】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長
法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。【００６４】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。【００６５】
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号公報、同１１−１３３２０５号公報、特開２０００−１２１８０４号公報、同２０００−１４７２０９号公報、同２０００−１８５３６２号公報等に記載されている。これによって高機能性の薄膜を生産性高く形成することができる。【００６６】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。【００６７】
また、支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このようにプラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに衝撃に対する耐性を向上できる。【００６８】
以下に、本発明の有機ＴＦＴ材料を用いて形成された有機薄膜を用いた電界効果トランジスタについて説明する。【００６９】
図１は、本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。同図（ａ）は、支持体６上に金属箔等によりソース電極２、ドレイン電極３を形成し、両電極間に本発明の有機ＴＦＴ材料からなる有機半導体層１を形成し、その上に絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して電界効果トランジスタを形成したものである。同図（ｂ）は、有機半導体層１を、（ａ）では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。（ｃ）は、支持体６上に先ずコート法等を用いて、有機半導体層１を形成し、その後ソース電極２、ドレイン電極３、絶縁層５、ゲート電極４を形成したものを表す。【００７０】
同図（ｄ）は、支持体６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に本発明の有機ＴＦＴ材料により形成された有機半導体層１を形成する。その他同図（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。【００７１】
図２は、有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例を示す図である。【００７２】
有機ＴＦＴシート１０はマトリクス配置された多数の有機ＴＦＴ１１を有する。７は各ＴＦＴ１１のゲートバスラインであり、８は各ＴＦＴ１１のソースバスラインである。各ＴＦＴ１１のソース電極には、出力素子１２が接続され、この出力１２は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１３は蓄積コンデンサ、１４は垂直駆動回路、１５は水平駆動回路である。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。【００７４】
実施例１
《有機薄膜トランジスタ１の作製》
ゲート電極としての抵抗率０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに、厚さ２０００Åの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。この様な表面処理を行ったＳｉウェハー上に、比較化合物〈１〉（ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ、アルドリッチ社製、平均分子量８９０００、ＰＨＴ））を窒素雰囲気下で窒素を３０分間バブリングしたトルエンに対して０．５質量％の濃度で溶解させ、窒素雰囲気下でスピンコート塗布（回転数２５００ｒｐｍ、１５秒）し、自然乾燥することによりキャスト膜（厚さ５０ｎｍ）を形成して、窒素雰囲気下で５０℃、３０分間の熱処理を施した。【００７５】
更にこの膜の表面にマスクを用いて金を蒸着して、ソース及びドレイン電極を形成した。ソース及びドレイン電極は幅１００μｍ、厚さ２００ｎｍで、チャネル幅Ｗ＝３ｍｍ、チャネル長Ｌ＝２０μｍの有機薄膜トランジスタ１を作製した。【００７６】
《有機薄膜トランジスタ２の作製》
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物〈１〉を比較化合物〈２〉（ペンタセン、アルドリッチ社製市販試薬を昇華精製して用いた）に代えた他は、有機薄膜トランジスタ１と同様の方法で有機薄膜トランジスタ２を作製した。【００７７】
【化２０】
2006059486.tif 000021
【００７８】
《有機薄膜トランジスタ３の作製》
比較化合物〈３〉（２，３，９，１０−テトラヘキシルペンタセン）は、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．２（２０００），ｐ８５に記載の方法で合成した。【００７９】
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物〈１〉を比較化合物〈３〉に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ３を作製した。【００８０】
《有機薄膜トランジスタ４の作製》
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物〈１〉を比較化合物〈４〉（ルブレン、アルドリッチ社製、市販試薬を昇華精製して用いた）に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ４を作製した。【００８１】
《有機薄膜トランジスタ５の作製》
比較化合物〈５〉は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１２３（２００１），ｐ９４８６，ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎに記載の方法で合成した。【００８２】
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物〈１〉を比較化合物〈５〉に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ５を作製した。【００８３】
【化２１】
2006059486.tif 000022
【００８４】
《有機薄膜トランジスタ６〜１４の作製》
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物〈１〉の代わりに、表１に記載の本発明の有機半導体材料に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ６〜１３１４を作製した。【００８５】
《キャリア移動度及びＯＮ／ＯＦＦ値の評価》
得られた有機薄膜トランジスタ１〜１４について、各素子のキャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ値を、素子作製直後に測定した。なお、本発明ではＩ−Ｖ特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、更にドレインバイアス−５０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖ及び０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率からＯＮ／ＯＦＦ比を求めた。【００８６】
また同様の評価を、各素子を４０℃９０％ＲＨの環境室に４８時間投入した後、キャリア移動度、ＯＮ／ＯＦＦ比の再測定を行った。【００８７】
【表１】
2006059486.tif 000023
【００８８】
本発明の有機半導体材料を用いて作製した有機薄膜トランジスタ６〜１４では、作製直後においてキャリア移動度、ＯＮ／ＯＦＦ比ともに優れた特性を示し、且つ耐久試験後においても移動度が１０-2台以上、ＯＮ／ＯＦＦ比も１０5台以上であり、経時劣化が少なく高い耐久性を併せ持つということが分かる。
【図１】
2006059486.tif 000028
【図２】
2006059486.tif 000029
【国際調査報告】
2006059486.tif 000030
2006059486.tif 000031
2006059486.tif 000032
2006059486.tif 000033