WO2011125691A1 - 有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物、オーバーコート絶縁層及び有機薄膜トランジスタ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin composition for an organic thin film transistor insulating layer suitable for an organic thin film transistor, and particularly to a resin composition for an organic thin film transistor insulating layer for an overcoat insulating layer.
- Organic field effect transistors are more flexible than inorganic semiconductors and can be manufactured by a low-temperature process. Therefore, a plastic substrate or film can be used as a substrate, resulting in an element that is lightweight and not easily broken.
- an element can be manufactured by application of a solution containing an organic material or film formation using a printing method, and a large number of elements can be manufactured over a large substrate at low cost.
- materials having different molecular structures are used for studying, elements having a wide range of characteristics can be manufactured.
- An organic semiconductor compound used for an organic field effect transistor which is an embodiment of an organic thin film transistor is easily affected by an environment such as humidity and oxygen, and the transistor characteristics are likely to deteriorate with time due to humidity and oxygen.
- the organic semiconductor compound is coated and protected by a gate insulating layer.
- a resin composition is used to form an overcoat insulating layer, a gate insulating layer, and the like that cover an organic semiconductor layer.
- the resin composition used to form such an insulating layer and insulating film is referred to as an insulating layer resin composition.
- Patent Document 1 the performance of an organic field effect transistor is affected by components or materials other than the organic semiconductor that constitutes the organic field effect transistor, and the use of a low dielectric constant material as a gate insulating layer enables organic performance. It is described that the hysteresis of the field effect transistor is lowered and the threshold voltage is also lowered.
- Materials used for the gate insulating layer of organic field effect transistors include amorphous polypropylene, low dielectric constant fluoropolymers such as “TEFLON AF” (trade name) manufactured by DuPont, and “CYTOP” (trade name) manufactured by Asahi Glass. ) And other tetrafluoroethylene copolymers.
- the organic thin film transistor using the conventional thermoplastic resin is used.
- the absolute value of the threshold voltage (Vth) and hysteresis of the organic thin film transistor are not sufficiently lowered.
- An object of the present invention is to provide a resin composition for an organic thin film transistor insulating layer capable of producing an organic thin film transistor having a small absolute value of threshold voltage and small hysteresis.
- the absolute value of the threshold voltage and hysteresis of the organic thin film transistor can be reduced by forming an insulating layer using a specific resin composition containing a fluorine atom and capable of forming a crosslinked structure.
- the inventors have found that it can be made smaller, and have reached the present invention.
- the present invention has the formula
- R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms which does not have a fluorine atom.
- Rf represents a fluorine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms having a fluorine atom.
- Raa represents a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- a hydrogen atom in the divalent organic group may be substituted with a fluorine atom.
- a represents an integer of 0 to 20, and b represents an integer of 1 to 5.
- X represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms substituted with fluorine.
- R 4 represents an alkylene group.
- a hydrogen atom in the alkylene group may be substituted with a fluorine atom.
- the said high molecular compound (A) contains two or more 1st functional groups in a molecule
- the first functional group is at least one group selected from the group consisting of an isocyanato group blocked with a blocking agent and an isothiocyanato group blocked with a blocking agent.
- the isocyanato group blocked with the blocking agent and the isothiocyanato group blocked with the blocking agent are represented by the formula:
- X ′ represents an oxygen atom or a sulfur atom
- R 5 and R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. ] It is group represented by these.
- the isocyanato group blocked with the blocking agent and the isothiocyanato group blocked with the blocking agent are represented by the formula:
- X ′ represents an oxygen atom or a sulfur atom
- R 7 , R 8 and R 9 are the same or different and represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- the present invention also includes a step of applying a liquid containing the resin composition for an organic thin film transistor insulating layer according to any one of the above to a substrate to form a coating layer; and applying electromagnetic waves or heat to the coating layer A step of generating a second functional group from the first functional group of the polymer compound (A) and reacting with the active hydrogen-containing group of the active hydrogen compound (B); And a method for forming an organic thin film transistor insulating layer including the same.
- the present invention also provides an overcoat insulating layer for organic thin film transistors formed using the resin composition for organic thin film transistor insulating layers.
- the present invention also provides an organic thin film transistor having the overcoat insulating layer.
- the present invention provides the organic thin film transistor which is a bottom gate top contact type organic thin film transistor or a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor.
- the present invention also provides a display member including the organic thin film transistor.
- the present invention also provides a display including the display member.
- the organic thin film transistor manufactured using the resin composition for an organic thin film transistor insulating layer of the present invention has a small absolute value of threshold voltage and hysteresis.
- the “polymer compound” refers to a compound having a structure in which a plurality of the same structural units are repeated in the molecule, and includes a so-called dimer.
- the resin composition for an organic thin film transistor insulating layer of the present invention contains a polymer compound (A) and an active hydrogen compound (B).
- Active hydrogen refers to a hydrogen atom bonded to an atom other than a carbon atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom.
- Polymer compound (A) The polymer compound (A) has a repeating unit represented by the formula (1). Especially, it is preferable that a high molecular compound (A) has two or more 1st functional groups which produce
- the formed insulating layer has a low polarity as a whole, there are few components that are easily polarized even when a voltage is applied, and the polarization of the insulating layer is suppressed. .
- the movement of the molecular structure is suppressed, and the polarization of the insulating layer is suppressed.
- the polarization of the insulating layer is suppressed, for example, when used as an overcoat insulating layer or a gate insulating layer, the absolute value and hysteresis of the threshold voltage of the organic thin film transistor are reduced, and the operation accuracy is improved.
- the fluorine atom does not replace the hydrogen atom of the main chain of the polymer compound, but replaces the hydrogen atom of the side chain or side group (pendant group).
- the fluorine atom is substituted with a side chain or a side group, the affinity for another organic material such as an organic semiconductor is not lowered, and the organic material is easily in contact with the exposed surface of the insulating layer to form a layer.
- the first functional group that the polymer compound (A) may have does not react with active hydrogen, but when the electromagnetic wave or heat acts on the first functional group, the second functional group is generated, Reacts with active hydrogen. That is, the first functional group is deprotected by electromagnetic waves or heat to generate a second functional group that reacts with active hydrogen.
- the second functional group reacts with and binds to the active hydrogen-containing group of the active hydrogen compound (B), so that a crosslinked structure can be formed inside the insulating layer.
- the second functional group is protected (blocked) in the step of forming the gate insulating layer until it is irradiated with electromagnetic waves or acts of heat, and is present in the resin composition as the first functional group.
- the storage stability of the resin composition is improved.
- a polymer compound having a repeating unit having a group containing a fluorine atom and a repeating unit having the first functional group corresponds to the polymer compound (A).
- Preferred examples of the group containing a fluorine atom are an aryl group in which a hydrogen atom is substituted with fluorine, an alkylaryl group, particularly a phenyl group in which a hydrogen atom is substituted with fluorine, and an alkylphenyl group.
- a preferred structure of the repeating unit having a group containing a fluorine atom is represented by the above formula (1).
- R 1 to R 3 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrogen atom in the monovalent organic group may be substituted with a fluorine atom. In one certain form, R 1 to R 3 are all hydrogen atoms.
- Raa represents a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. A hydrogen atom in the divalent organic group may be substituted with a fluorine atom.
- a represents an integer of 0 to 20. In one certain form, a is 0.
- R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms having no fluorine atom.
- b represents an integer of 1 to 5. In one certain form, b is 5.
- Rf represents a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms in which a fluorine atom or at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
- Rf is a fluorine atom, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, or a 2- (perfluorobutyl) ethyl group.
- the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms as R 1 to R 3 , R or Rf may be linear, branched or cyclic, and may be saturated or unsaturated.
- Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include a linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a branched hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and a cyclic hydrocarbon having 3 to 20 carbon atoms.
- R 1 to R 3 include straight-chain hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, branched hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms, and cyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms.
- a hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom.
- a hydrogen atom in the group may be substituted with an alkyl group, a halogen atom or the like.
- a hydrogen atom in the group may be substituted with an alkyl group, a halogen atom other than a fluorine atom, or the like.
- Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms as R 1 to R 3 include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, isopropyl group, isobutyl group, tertiary butyl group, Cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentynyl group, cyclohexynyl group, trifluoromethyl group, trifluoroethyl group, phenyl group, naphthyl group, anthryl group, tolyl group, xylyl group, dimethylphenyl group , Trimethylphenyl group, ethylphenyl group, diethylphenyl group, triethylphenyl group, propylphenyl group, butylphenyl group, methylnaphthyl group, dimethyln
- Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms as R include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, isopropyl group, isobutyl group, tertiary butyl group, cyclopropyl group, Cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentynyl group, cyclohexylinyl group, phenyl group, naphthyl group, anthryl group, tolyl group, xylyl group, dimethylphenyl group, trimethylphenyl group, ethylphenyl group, diethylphenyl group, triethyl Phenyl group, propylphenyl group, butylphenyl group, methylnaphthyl group, dimethylnaphthyl group, trimethylnaphthyl group, vinyl
- examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms as Rf include a trifluoromethyl group and a trifluoroethyl group.
- an alkyl group is preferable.
- the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, for example, a linear aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or 3 to 20 carbon atoms.
- Aromatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms which may be substituted with a linear hydrocarbon group having 6 to 6, a branched hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, an alkyl group, or the like A group hydrocarbon group is preferred.
- Aliphatic hydrocarbon groups include methylene, ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, isopropylene, isobutylene, dimethylpropylene, cyclopropylene, cyclobutylene, and cyclopentylene. And a cyclohexylene group.
- Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include phenylene group, naphthylene group, anthrylene group, dimethylphenylene group, trimethylphenylene group, ethylenephenylene group, diethylenephenylene group, triethylenephenylene group, and propylenephenylene group.
- a preferred embodiment of the repeating unit represented by the formula (1) is a repeating unit represented by the formula (1-a).
- preferable examples of the first functional group include an isocyanato group blocked with a blocking agent or an isothiocyanato group blocked with a blocking agent.
- the isocyanate group blocked with the blocking agent or the blocked isothiocyanato group reacts with the blocking agent having only one active hydrogen capable of reacting with the isocyanato group or isothiocyanato group with the isocyanato group or isothiocyanato group. Can be manufactured.
- the blocking agent is preferably one that dissociates at a temperature of 170 ° C. or lower even after reacting with an isocyanato group or isothiocyanato group.
- the blocking agent include alcohol compounds, phenol compounds, active methylene compounds, mercaptan compounds, acid amide compounds, acid imide compounds, imidazole compounds, urea compounds, and oxime compounds.
- an oxime type compound and a pyrazole type compound are mentioned.
- the blocking agent include alcohol compounds such as methanol, ethanol, propanol, butanol, 2-ethylhexanol, methyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl carbitol, benzyl alcohol, and cyclohexanol.
- alcohol compounds such as methanol, ethanol, propanol, butanol, 2-ethylhexanol, methyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl carbitol, benzyl alcohol, and cyclohexanol.
- phenolic compounds include phenol, cresol, ethylphenol, butylphenol, nonylphenol, dinonylphenol, styrenated phenol, hydroxybenzoic acid ester, and the like.
- active methylene compound include dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, and acetylacetone.
- Examples of mercaptan compounds include butyl mercaptan and dodecyl mercaptan.
- acid amide compounds include acetanilide, acetic acid amide, ⁇ -caprolactam, ⁇ -valerolactam, and ⁇ -butyrolactam.
- acid imide compounds include succinimide and maleic imide.
- Examples of the imidazole compound include imidazole and 2-methylimidazole.
- Examples of urea compounds include urea, thiourea, and ethylene urea.
- Examples of oxime compounds include formal oxime, acetal oxime, acetoxime, methyl ethyl ketoxime, cyclohexanone oxime, and the like.
- Examples of the amine compound include diphenylamine, aniline, carbazole and the like.
- Examples of the imine compound include ethyleneimine and polyethyleneimine.
- Examples of the bisulfite include sodium bisulfite.
- Examples of pyridine compounds include 2-hydroxypyridine and 2-hydroxyquinoline.
- Examples of the pyrazole compound include 3,5-dimethylpyrazole, 3,5-diethylpyrazole and the like.
- the isocyanato group or isothiocyanato group blocked with a blocking agent that may be used in the present invention is preferably a group represented by the above formula (4) or formula (5).
- X ′ represents an oxygen atom or a sulfur atom
- R 5 to R 9 are the same or different and represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- the definition and specific examples of the monovalent organic group are the same as the definition and specific examples of the monovalent organic group in R 1 to R 3 described above.
- R 5 and R 6 are the same or different and are a group selected from the group consisting of a methyl group and an ethyl group, R 7 and R 8 are a methyl group, and R 9 is a hydrogen atom. .
- Examples of the isocyanato group blocked with a blocking agent include O- (methylideneamino) carboxyamino group, O- (1-ethylideneamino) carboxyamino group, O- (1-methylethylideneamino) carboxyamino group, O— [1-methylpropylideneamino] carboxyamino group, N- (3,5-dimethylpyrazolylcarbonyl) amino group, N- (3-ethyl-5-methylpyrazolylcarbonyl) amino group, N- (3,5-diethyl And pyrazolylcarbonyl) amino group, N- (3-propyl-5-methylpyrazolylcarbonyl) amino group, and N- (3-ethyl-5-propylpyrazolylcarbonyl) amino group.
- Examples of the isothiocyanato group blocked with a blocking agent include an O- (methylideneamino) thiocarboxyamino group, an O- (1-ethylideneamino) thiocarboxyamino group, and an O- (1-methylethylideneamino) thiocarboxyamino group.
- the first functional group used in the present invention is preferably an isocyanato group blocked with a blocking agent.
- the polymer compound (A) includes, for example, a polymerizable monomer that is a raw material of the repeating unit represented by the general formula (1) and a polymerizable monomer containing the first functional group, as a photopolymerization initiator or heat. It can manufacture by the method of copolymerizing using a polymerization initiator.
- Examples of the polymerizable monomer that is a raw material for the repeating unit represented by the general formula (1) include 4-trifluoromethylstyrene, 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene, 4-fluoromethylstyrene, and the like. It is done.
- Examples of the polymerizable monomer containing the first functional group include a monomer having an isocyanato group blocked with a blocking agent or an isothiocyanato group blocked with a blocking agent and an unsaturated bond in the molecule.
- a monomer having an isocyanato group blocked with the blocking agent or an isothiocyanato group blocked with a blocking agent and an unsaturated bond in the molecule is an isocyanate group or a compound having an isothiocyanato group and an unsaturated bond in the molecule. It can be produced by reacting with a blocking agent.
- As the unsaturated bond an unsaturated double bond is preferable.
- Examples of the compound having an unsaturated double bond and an isocyanato group in the molecule include 2-acryloyloxyethyl isocyanate, 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, 2- (2'-methacryloyloxyethyl) oxyethyl isocyanate, and the like.
- Examples of the compound having an unsaturated double bond and an isothiocyanato group in the molecule include 2-acryloyloxyethyl isothiocyanate, 2-methacryloyloxyethyl isothiocyanate, 2- (2′-methacryloyloxyethyl) oxyethyl isothiocyanate, and the like. It is done.
- the above blocking agents can be suitably used, and an organic solvent, a catalyst, or the like can be added as necessary.
- Examples of the monomer having an unsaturated double bond and an isocyanato group blocked with a blocking agent in the molecule include 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl methacrylate, 2- [N -[1 ', 3'-dimethylpyrazolyl] carbonylamino] ethyl-methacrylate, 2- [1'-(3 ', 5'-dimethylpyrazolyl) carbonylamino] ethyl-methacrylate and the like.
- photopolymerization initiator examples include acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 4-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2-hydroxy- 2-methylpropiophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, benzophenone, methyl (o-benzoyl) benzoate, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, -Phenyl-1,2-propanedione-2- (o-benzoyl) oxime, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin octyl ether, benzyl, benzyldimethyl Ketal, benzyl diethyl ketal, carbonyl compounds di
- the thermal polymerization initiator may be any radical polymerization initiator, such as 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobisisovaleronitrile, 2,2 ′. -Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), 1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropane) ), Azo compounds such as 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, acetylacetone peroxide, isobutyl peroxide Oxide, benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxy Diacyl peroxides such as o-methylbenzoyl peroxide, lau
- the polymer compound used in the present invention is a polymerizable monomer other than a polymerizable monomer that is a raw material of the repeating unit represented by the general formula (1) and a polymerizable monomer containing the first functional group. You may add and manufacture at the time of superposition
- Examples of the other polymerizable monomers include acrylic acid esters and derivatives thereof, methacrylic acid esters and derivatives thereof, styrene and derivatives thereof, methacrylonitrile and derivatives thereof, acrylonitrile and derivatives thereof, vinyl esters of organic carboxylic acids, and the like.
- the kind of the other polymerizable monomer is appropriately selected according to characteristics required for an insulating layer such as an overcoat insulating layer. From the viewpoint of improving durability and reducing hysteresis, it is preferable to select a monomer having a high molecular density, such as styrene or a styrene derivative, and to harden the film containing the produced polymer compound, and use it in the polymerization. From the viewpoint of improving adhesion to adjacent surfaces such as the gate electrode and the surface of the substrate, select monomers that give flexibility to the produced polymer compounds such as methacrylic acid esters and their derivatives, acrylic acid esters and their derivatives, etc. And preferably used for polymerization. Another preferred form of the polymerizable monomer is a monomer having no active hydrogen-containing group such as an alkyl group.
- the acrylic acid esters and derivatives thereof may be monofunctional acrylates or polyfunctional acrylates although the amount of use is limited.
- Acrylic acid esters and derivatives thereof include methyl acrylate, ethyl acrylate, acrylic acid-n-propyl, isopropyl acrylate, acrylic acid-n-butyl, acrylic acid isobutyl, acrylic acid-sec-butyl, hexyl acrylate , Octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, decyl acrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl acrylate, phenyl acrylate, benzyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, acrylic acid -3-hydroxypropyl, 2-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyphenylethyl acrylate, ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacri
- the methacrylic acid esters and derivatives thereof may be monofunctional methacrylates or polyfunctional methacrylates although the amount of use is limited.
- Methacrylic acid esters and derivatives thereof include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methacrylic acid-n-propyl, isopropyl methacrylate, methacrylic acid-n-butyl, isobutyl methacrylate, methacrylic acid -Sec-butyl, hexyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, decyl methacrylate, isobornyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, phenyl methacrylate, benzyl methacrylate, methacryl 2-hydroxyethyl acid, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 2-hydroxypheny
- styrene and derivatives thereof include styrene, 2,4-dimethyl- ⁇ -methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 2,5-dimethylstyrene, 2 , 6-dimethylstyrene, 3,4-dimethylstyrene, 3,5-dimethylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, 2,4,5-trimethylstyrene, pentamethylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethyl Styrene, p-ethylstyrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, o-bromostyrene, m-bromostyrene, p-bromostyrene, p
- Acrylonitrile and its derivatives include acrylonitrile and the like.
- Examples of methacrylonitrile and derivatives thereof include methacrylonitrile.
- vinyl esters of organic carboxylic acids and derivatives thereof include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl benzoate, and divinyl adipate.
- allyl esters of organic carboxylic acids and derivatives thereof include allyl acetate, allyl benzoate, diallyl adipate, diallyl terephthalate, diallyl isophthalate, and diallyl phthalate.
- Dialkyl esters of fumaric acid and derivatives thereof include dimethyl fumarate, diethyl fumarate, diisopropyl fumarate, di-sec-butyl fumarate, diisobutyl fumarate, di-n-butyl fumarate, di-2-ethylhexyl fumarate And dibenzyl fumarate.
- Dialkyl esters of maleic acid and derivatives thereof include dimethyl maleate, diethyl maleate, diisopropyl maleate, di-sec-butyl maleate, diisobutyl maleate, di-n-butyl maleate, di-2-ethylhexyl maleate And dibenzyl maleate.
- Dialkyl esters of itaconic acid and its derivatives include dimethyl itaconate, diethyl itaconate, diisopropyl itaconate, di-sec-butyl itaconate, diisobutyl itaconate, di-n-butyl itaconate, di-2-ethylhexyl itaconate And dibenzyl itaconate.
- N-vinylamide derivatives of organic carboxylic acids examples include N-methyl-N-vinylacetamide.
- maleimide and derivatives thereof include N-phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide.
- terminal unsaturated hydrocarbons and derivatives thereof examples include 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, vinylcyclohexane, vinyl chloride, and allyl alcohol.
- organic germanium derivatives examples include allyltrimethylgermanium, allyltriethylgermanium, allyltributylgermanium, trimethylvinylgermanium, triethylvinylgermanium, and the like.
- Acrylamide and its derivatives include N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N-acryloylmorpholine, N-hydroxyethylacrylamide, N, N-dimethylaminopropylacrylamide and the like.
- Acrylamide and its derivatives are particularly preferable because the compatibility of the resin with the active hydrogen compound (B) is improved.
- acrylic acid alkyl ester methacrylic acid alkyl ester, styrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, allyltrimethylgermanium, N, N-diethylaminoacrylate, N, N-diethylacrylamide, 3-chloromethylstyrene, 4-chloro Methyl styrene is preferred.
- the other polymerizable monomer may be a monomer containing a group capable of dimerization by reacting with an unsaturated double bond in the molecule.
- Groups that can be dimerized by reacting with each other can form a crosslinked structure inside the insulating layer by bonding two groups.
- the group that can be dimerized by reacting with each other is preferably a functional group that absorbs light energy or electron energy to cause a dimerization reaction (referred to as “photodimerization reactive group” in the present specification). This is because the heat treatment for cross-linking the insulating layer material takes a short time, and the transistor characteristics are hardly deteriorated in the process of forming the insulating layer.
- the photodimerization reactive group may also react when the organic thin film transistor insulating layer material is formed by the photopolymerization method. Is preferred.
- Light preferable for absorption by the photodimerization reactive group is ultraviolet light, for example, light having a wavelength of 360 nm or less, preferably 150 to 300 nm.
- “Dimerization” here means that two molecules of an organic compound are chemically bonded.
- the molecules to be bound may be the same or different.
- the chemical structures of the functional groups in the two molecules may be the same or different.
- the functional group preferably has a structure and a combination that cause a photodimerization reaction without using a reaction aid such as a catalyst and an initiator. This is because contact with the residue of the reaction aid may cause deterioration of surrounding organic materials.
- a preferred example of the photodimerization reactive group is an aryl group in which a hydrogen atom is substituted with a halomethyl group, particularly a phenyl group in which a hydrogen atom is substituted with a halomethyl group.
- the basic skeleton of the side group of the repeating unit is an aryl group or a phenyl group, the affinity for other organic materials such as an organic semiconductor is improved, and it becomes easy to form a flat layer in contact with the exposed surface of the insulating layer. .
- the amount of the polymerizable monomer used as the raw material of the repeating unit represented by the general formula (1) is adjusted so that the amount of fluorine introduced into the polymer compound (A) becomes an appropriate amount.
- the amount of fluorine introduced into the polymer compound (A) is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 5 to 50% by mass, and further preferably 5 to 40% by mass with respect to the mass of the polymer compound. is there. If the amount of fluorine is less than 1% by mass or more than 60% by mass, the compatibility with the active hydrogen compound (B) may deteriorate and it may be difficult to prepare a resin composition.
- the charged molar ratio of the polymerizable monomer that is the raw material of the repeating unit represented by the general formula (1) is 20 to 90 mol%, preferably 40 to 80 mol% in all the monomers involved in polymerization. Preferably, it is 50 to 70 mol%.
- the charged molar ratio of the monomer having an unsaturated double bond and an isocyanato group blocked with a blocking agent or an isothiocyanate group blocked with a blocking agent in the molecule is 2 to 60
- the charged molar ratio is 70 mol% or less, preferably 50 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, in all monomers involved in polymerization. .
- the charged molar ratio of acrylamide and its derivative exceeds 70 mol%, the compatibility with the active hydrogen compound (B) may be lowered.
- the charged molar ratio is 50 mol% or less in all the monomers involved in polymerization, Preferably it is 30 mol% or less, More preferably, it is 20 mol% or less.
- the compatibility with the active hydrogen compound (B) may be lowered.
- the polymer compound (A) has a weight average molecular weight of preferably 3,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 500,000, and may be linear, branched or cyclic.
- the repeating unit represented by the general formula (1) that can be used in the present invention contains two or more first functional groups in the molecule, and the first functional group is an active hydrogen.
- a polymer compound that is a functional group that generates a second functional group that reacts with electromagnetic waves or heat poly (styrene-co-pentafluorostyrene-co- [2- [O- (1′-methylpropylidene Amino) carboxyamino] ethyl-methacrylate]), poly (styrene-co-pentafluorostyrene-co- [2- [1 '-(3', 5'-dimethylpyrazolyl) carbonylamino] ethyl-methacrylate]), poly (Styrene-co-pentafluorostyrene-co-acrylonitrile-co- [2- [O- (1′-methylpropylideneamino) carboxyamino] ethyl-methacrylate]
- the active hydrogen compound (B) is, for example, a fluororesin that contains at least two active hydrogens in the molecule.
- a polymer compound as the active hydrogen compound, advantageous effects such as improvement in solvent resistance can be obtained.
- a polymer compound containing a fluorine atom called a fluororesin, the content of fluorine atoms in the insulating layer is increased, and advantageous effects such as improvement in water vapor barrier properties can be obtained.
- a preferred fluororesin is a fluororesin containing a repeating unit represented by the above formula (2) and a repeating unit represented by the above formula (3).
- the active hydrogen compound (B) may have two or more types of repeating units represented by the formula (2), and may have two or more types of repeating units represented by the formula (3).
- examples of the alkylene group represented by R 4 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, an isopropylene group, an isobutylene group, and a dimethylpropylene group.
- a specific example of the fluororesin is a compound having a structure in which two or more repeating units represented by the formula (3) are bonded to a polymer (polymer) structure.
- a fluororesin includes a monomer compound (monomer) that is a raw material of the repeating unit represented by the formula (2), an active hydrogen-containing group and an unsaturated bond that are a raw material of the repeating unit represented by the formula (3). It can be obtained by copolymerizing a monomer compound (monomer) contained in the molecule or by copolymerizing with another copolymerizable compound to form a polymer. In the polymerization, a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator may be applied. In addition, the thing similar to what was mentioned above is applicable as a polymerizable monomer, a photoinitiator, and a thermal polymerization initiator.
- Examples of the monomer that is a raw material of the repeating unit represented by the formula (2) include trifluoroethylene, trifluoromethylethylene, chlorotrifluoroethylene, and the like.
- Examples of the monomer having an active hydrogen-containing group and an unsaturated bond as a raw material of the repeating unit represented by the formula (3) in the molecule include hydroxymethyl vinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 4 -Hydroxybutyl vinyl ether and the like.
- copolymerizable compounds include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, butyl vinyl ether and the like.
- the polystyrene equivalent weight average molecular weight of the fluororesin is preferably 1,000 to 1,000,000, and more preferably 3,000 to 500,000. Thereby, the effect that the flatness and uniformity of the insulating layer are improved can be obtained.
- the commercially available fluororesin may be used.
- Specific examples of commercially available products include “Lumiflon LF200F” (trade name) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. and “Lumiflon LF906N” (trade name) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- Organic Thin Film Transistor Insulating Resin Composition Polymer composition (A) and active hydrogen compound (B) are mixed to obtain the organic thin film transistor insulating layer resin composition of the present invention.
- the mixing ratio of the two is such that the first functional group of the polymer compound (A) and the active hydrogen-containing group of the active hydrogen compound (B) are in a molar ratio, preferably 60/100 to 150/100, more preferably 70. / 100 to 120/100, more preferably 90/100 to 110/100.
- this ratio is less than 60/100, the active hydrogen becomes excessive, and when it exceeds 150/100, the functional group that reacts with the active hydrogen becomes excessive, and the effect of suppressing deterioration of transistor characteristics may be reduced.
- the organic thin film transistor insulating layer resin composition may contain a solvent for mixing and viscosity adjustment, an additive usually used in combination with a crosslinking agent when the resin is crosslinked.
- Solvents used include ether solvents such as tetrahydrofuran, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, unsaturated hydrocarbon solvents such as pentene, and aromatic hydrocarbons such as xylene.
- Solvents such as 2-heptanone, acetate solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate and butyl acetate, halogen solvents such as chloroform, fluorine solvents such as 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene It is a solvent or a mixed solvent thereof.
- the catalyst for promoting a crosslinking reaction, a leveling agent, a viscosity modifier, etc. can be used as an additive.
- the organic thin film transistor insulating layer resin composition of the present invention includes an organic thin film transistor overcoat insulating layer resin composition used for forming an overcoat insulating layer and an organic thin film transistor gate insulating layer resin composition used for forming a gate insulating layer. Thing etc. are mentioned.
- the overcoat insulating layer formed using the resin composition for an organic thin film transistor overcoat insulating layer of the present invention is excellent in insulation and airtightness. Therefore, the organic thin film transistor having the overcoat insulating layer can be stably driven even in the atmosphere.
- the gate insulating layer formed using the resin composition for an organic thin film transistor gate insulating layer of the present invention is formed when an organic film is formed on the gate insulating layer by a coating method because of the liquid repellency and adhesion of the fluororesin. A flat and uniform organic film can be formed. Therefore, the organic thin film transistor having the gate insulating layer has excellent transistor characteristics.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a bottom gate top contact type organic thin film transistor which is an embodiment of the present invention.
- the organic thin film transistor includes a substrate 1, a gate electrode 2 formed on the substrate 1, a gate insulating layer 3 formed on the gate electrode 2, an organic semiconductor layer 4 formed on the gate insulating layer 3, A source electrode 5 and a drain electrode 6 formed on the organic semiconductor layer 4 with a channel portion interposed therebetween, and an overcoat insulating layer 7 covering the entire element are provided.
- a bottom gate top contact type organic thin film transistor includes, for example, a gate electrode formed on a substrate, a gate insulating layer formed on the gate electrode, an organic semiconductor layer formed on the gate insulating layer, and a source electrode formed on the organic semiconductor layer. It can be manufactured by forming a drain electrode and, if necessary, an overcoat insulating layer.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor which is an embodiment of the present invention.
- a substrate 1 a gate electrode 2 formed on the substrate 1, a gate insulating layer 3 formed on the gate electrode 2, and a channel portion on the gate insulating layer 3 are formed.
- a source electrode 5 and a drain electrode 6, an organic semiconductor layer 4 formed on the source electrode 5 and the drain electrode 6, and an overcoat insulating layer 7 covering the entire element are provided.
- a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor includes, for example, a gate electrode formed on a substrate, a gate insulating layer formed on the gate electrode, a source electrode and a drain electrode formed on the gate insulating layer, and a source electrode and a drain electrode. It can be manufactured by forming an organic semiconductor layer thereon and, if necessary, forming an overcoat insulating layer.
- An organic thin film transistor insulating layer such as a gate insulating layer and an overcoat insulating layer is formed by applying a liquid containing the resin composition for an organic thin film transistor insulating layer of the present invention to a base material, and forming the applied layer.
- the “substrate” refers to a constituent member of the organic thin film transistor on which the organic thin film transistor insulating layer is disposed.
- the gate insulating layer is formed by adding a solvent or the like to the resin composition for an overcoat insulating layer of the present invention to prepare an insulating layer coating solution, and this is used to form a gate electrode on the substrate.
- the insulating layer coating solution is applied onto the substrate so as to cover the gate electrode, and the applied solution is dried and cured.
- a silicon substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like is used as the substrate.
- the overcoat insulating layer is formed by applying the insulating layer coating liquid onto a substrate on which a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer are formed on a substrate.
- the applied liquid is dried and cured.
- the organic solvent used in the insulating layer coating solution is not particularly limited as long as it dissolves the polymer compound and the crosslinking agent, but is preferably an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. to 200 ° C. at normal pressure. is there.
- the organic solvent include 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene, octafluorotoluene and the like.
- a leveling agent, a surfactant, a curing catalyst, and the like can be added to the insulating layer coating solution as necessary.
- the insulating layer coating solution can be applied onto the organic semiconductor compound or the gate electrode by a known spin coat, die coater, screen printing, ink jet or the like.
- the formed coating layer is dried as necessary. Drying here means removing the solvent of the applied resin composition.
- the dried coating layer is then cured.
- Curing means that the resin composition for an organic thin film transistor insulating layer is crosslinked. Crosslinking of the resin composition for transistor insulating layers is performed, for example, by applying electromagnetic waves or heat to the coating layer. Then, the second functional group is generated from the first functional group of the polymer compound (A) and reacts with the active hydrogen-containing group of the active hydrogen compound (B).
- the coating layer is cured by applying heat to the coating layer and irradiating an electromagnetic wave or an electron beam.
- Application of heat and irradiation with electromagnetic waves or electron beams may be performed in the reverse order.
- the photodimerization reactive group also reacts in addition to the second functional group and the active hydrogen-containing group.
- the crosslink density of the insulating layer is improved, polarization during voltage application is further suppressed, and the absolute value and hysteresis of the threshold voltage of the organic thin film transistor are reduced.
- the coating layer When heat is applied to the coating layer, the coating layer is heated to a temperature of about 80 to 250 ° C., preferably about 100 to 230 ° C., and maintained for about 5 to 120 minutes, preferably about 10 to 60 minutes. If the heating temperature is too low or the heating time is too short, the insulating layer is not sufficiently crosslinked, and if the heating temperature is too high or the heating time is too long, the insulating layer may be damaged.
- the irradiation conditions are adjusted in consideration of the degree of crosslinking and damage of the insulating layer.
- the application condition is adjusted in consideration of the cross-linking of the insulating layer and the degree of damage.
- the wavelength of the electromagnetic wave to be irradiated is preferably 450 nm or less, more preferably 150 to 410 nm.
- the organic thin film transistor insulating layer material may be insufficiently crosslinked.
- electromagnetic waves ultraviolet rays are preferable.
- Irradiation with ultraviolet rays can be performed using, for example, an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor or a UV lamp used for curing a UV curable resin.
- the electron beam irradiation can be performed using, for example, a micro electron beam irradiation tube.
- Heating can be performed using a heater, an oven, or the like. Other irradiation conditions and heating conditions are appropriately determined according to the type and amount of the addition polymerization reactive group and the photopolymerization initiator used.
- the substrate 1, the gate electrode 2, the source electrode 5, the drain electrode 6, and the organic semiconductor layer 4 that constitute the organic thin film transistor may be formed of materials and methods that are usually used.
- a resin or plastic plate or film, a glass plate, a silicon plate, or the like is used as the substrate material.
- the material of the electrode chromium, gold, silver, aluminum or the like is used, and it is formed by a known method such as a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, or an ink jet method.
- organic semiconductor compounds As organic semiconductor compounds, ⁇ -conjugated polymers are widely used. For example, polypyrroles, polythiophenes, polyanilines, polyallylamines, fluorenes, polycarbazoles, polyindoles, poly (P-phenylene vinylene) s, etc. are used. be able to.
- low-molecular substances having solubility in organic solvents for example, polycyclic aromatic derivatives such as pentacene, phthalocyanine derivatives, perylene derivatives, tetrathiafulvalene derivatives, tetracyanoquinodimethane derivatives, fullerenes, carbon nanotubes Etc. can be used. Specific examples include condensates of 9,9-di-n-octylfluorene-2,7-di (ethylene boronate) and 5,5′-dibromo-2,2′-bithiophene. .
- the formation of the organic semiconductor layer is performed, for example, by adding a solvent or the like to the organic semiconductor compound to prepare an organic semiconductor coating solution, and applying and drying this on the gate insulating layer.
- the solvent used is not particularly limited as long as it dissolves or disperses the organic semiconductor, but preferably has a boiling point of 50 ° C. to 200 ° C. at normal pressure.
- the solvent include chloroform, toluene, anisole, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like.
- the organic semiconductor coating liquid can be applied onto the gate insulating layer by a known spin coating, die coater, screen printing, ink jet, or the like, similarly to the insulating layer coating liquid.
- the display member which has an organic thin-film transistor suitably can be produced using the organic thin-film transistor of the present invention.
- a display member having the organic thin film transistor a display including the display member can be suitably produced.
- Synthesis example 1 (Synthesis of polymer compound 1) Styrene (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.60 g, 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (Aldrich) 9.71 g, 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl -2.00 g of methacrylate (made by Showa Denko, trade name “Karenz MOI-BM”), 0.07 g of 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile), 3.59 g of octafluorotoluene (made by Aldrich),
- the polymer compound 1 represented by the following formula was obtained by putting it in a 50 ml pressure vessel (made by Ace), bubbling with argon, sealing up, and polymerizing in an oil bath at 60 ° C.
- Synthesis example 2 (Synthesis of polymer compound 2) 1.12 g of styrene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 6.26 g of 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (manufactured by Aldrich), 0.68 g of diethylacrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd.), 2- [O- [1'-Methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (produced by Showa Denko, trade name "Karenz MOI-BM”) 1.29 g, 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) 0.05 g , 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene (Aldrich) (14.10 g) was placed in a 50 ml pressure vessel (Ace), bubbled with argon, sealed and sealed in an oil bath at 60 ° C.
- Synthesis example 3 (Synthesis of polymer compound 3) Styrene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.56 g, 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (manufactured by Aldrich) 6.26 g, diethylacrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd.) 1.37 g, 2- [O- [1'-Methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (produced by Showa Denko, trade name "Karenz MOI-BM”) 1.29 g, 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) 0.05 g , 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene (Aldrich) 14.29 g was put in a 50 ml pressure vessel (Ace), bubbled with argon, sealed, and placed in an oil bath at 60 ° C.
- Synthesis example 4 (Synthesis of polymer compound 4) 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (manufactured by Aldrich) 6.26 g, diethylacrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd.) 2.05 g, 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino ] 1.29 g of ethyl-methacrylate (made by Showa Denko, trade name “Karenz MOI-BM”), 0.05 g of 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile), 2,3,4,5,6- 14.47 g of pentafluorotoluene (manufactured by Aldrich) is put in a 50 ml pressure vessel (manufactured by ACE), bubbled with argon, sealed, and polymerized in an oil bath at 60 ° C. for 24 hours, and expressed by the following formula: A 2,3,4,5,6-pentafluoroto
- Synthesis example 5 (Synthesis of polymer compound 5) 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (Aldrich) 2.00 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.01 g, 2,3,4,5,6-penta Fluorotoluene (Aldrich) 3.00 g was put in a 50 ml pressure vessel (Ace), bubbled with argon, sealed, and polymerized in an oil bath at 60 ° C. for 24 hours. A 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of molecular compound 5 was obtained.
- n in the following formula represents the degree of polymerization.
- the polymer compound 6 had a weight average molecular weight in terms of polystyrene of 2.6 ⁇ 10 5 .
- n in the following formula represents the degree of polymerization.
- Synthesis example 7 (Synthesis of polymer compound 7) 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (manufactured by Aldrich) 5.00 g, diethylacrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd.) 2.62 g, 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino ] 1.24 g of ethyl-methacrylate (made by Showa Denko, trade name “Karenz MOI-BM”), 0.04 g of 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile), 2,3,4,5,6- 13.35 g of pentafluorotoluene (manufactured by Aldrich) is placed in a 50 ml pressure vessel (manufactured by ACE), bubbled with argon, sealed, polymerized in an oil bath at 60 ° C. for 24 hours, and expressed by the following formula: A 2,3,4,5,6-pentafluorotol
- Synthesis Example 8 (Synthesis of polymer compound 8) 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (manufactured by Aldrich) 5.00 g, diethylacrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd.) 1.97 g, 2- [O- (1′-methylpropylideneamino] carboxyamino ] 2.47 g of ethyl-methacrylate (made by Showa Denko, trade name “Karenz MOI-BM”), 0.05 g of 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile), 2,3,4,5,6- 14.23 g of pentafluorotoluene (manufactured by Aldrich) is placed in a 50 ml pressure vessel (manufactured by ACE), bubbled with argon, sealed, polymerized in an oil bath at 60 ° C. for 24 hours, and expressed by the following formula: A 2,3,4,5,6-pentafluorotolu
- Synthesis Example 10 (Synthesis of polymer compound 10) 2.60 g of styrene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 5.00 g of 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (manufactured by Aldrich), chloromethylstyrene (mixture of 3- and 4-isomers by Aldrich) 79 g, diethyl acrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd.) 1.97 g, 2- [O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko, trade name “Karenz MOI-BM”) 1 .24 g, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) 0.04 g, 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene (Aldrich) 13.55 g, 50 ml pressure vessel (Ace)
- Example 1 (Production of field-effect organic thin-film transistors) Asahi Glass's fluororesin “Lumiflon LF200F” (trade name) of 5.00 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene dissolved in 7.5 g of 2,3,4,5, 10 ml sample bottle of 1.00 g of 6-pentafluorotoluene solution, 2.76 g of octafluorotoluene solution of polymer compound 1 obtained in Synthesis Example 1 and 3.00 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene And dissolved by stirring. The obtained uniform solution was filtered through a membrane filter having a pore diameter of 0.45 ⁇ m to prepare an overcoat insulating layer coating solution containing a resin composition for an organic thin film transistor insulating layer.
- “Lumiflon LF200F” (trade name) is a polymer compound having a repeating unit represented by the formula (2-a) and a repeating unit represented by the formula (3-a).
- X represents a fluorine atom, a chlorine atom or a trifluoromethyl group.
- R 4 represents an alkylene group.
- the polymer compound 6 was dissolved in xylene as a solvent to prepare a solution (organic semiconductor composition) having a concentration of 0.5% by weight, and this was filtered through a membrane filter to prepare a coating solution.
- the obtained coating solution of the polymer compound 6 is applied on a bottom gate bottom contact element (manufactured by Kyodo Inter) by a spin coating method and baked in nitrogen at 200 ° C. for 10 minutes to have an active layer having a thickness of about 60 nm. Formed.
- the overcoat insulating layer coating solution is applied onto the obtained active layer by a spin coating method and baked at 200 ° C. for 30 minutes in nitrogen to form an overcoat insulating layer having a thickness of about 6 ⁇ m.
- a field effect organic thin film transistor was fabricated and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- Example 2 (Production of field-effect organic thin-film transistors) 2.40 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 2 is used instead of octafluorotoluene solution of polymer compound 1, and 2,3,4,5,6-penta added
- a field effect organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight of fluorotoluene was changed to 1.50 g, and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was about 6 ⁇ m.
- Example 3 (Production of field-effect organic thin-film transistors)
- octafluorotoluene solution of polymer compound 1 1.41 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 3 is used, and 2,3,4,5,6-penta added.
- a field effect organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight of fluorotoluene was changed to 1.50 g, and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was about 6 ⁇ m.
- Example 4 (Production of field-effect organic thin-film transistors)
- octafluorotoluene solution of polymer compound 1 1.43 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 4 is added, and 2,3,4,5,6-penta added.
- a field effect organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight of fluorotoluene was changed to 1.50 g, and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was about 6 ⁇ m.
- Example 5 (Production of field-effect organic thin-film transistors) 1.38 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 7 is used instead of octafluorotoluene solution of polymer compound 1, and 2,3,4,5,6-penta added
- a field effect organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight of fluorotoluene was changed to 2.00 g, and the transistor characteristics were measured in the air.
- the thickness of the overcoat insulating layer was about 6 ⁇ m.
- the field effect organic thin film transistor thus fabricated has the transistor characteristics of a vacuum probe (BCT22MDC-5-5) under the condition that the gate voltage Vg is changed to 20 to -40V and the source-drain voltage Vsd is changed to 0 to -40V.
- HT-SCU; Nagase Electronic Equipment Table 1 shows the results measured using s Service Co., LTD.
- Example 6 (Production of field-effect organic thin-film transistors) 0.40 g of Lumiflon 2-heptanone solution prepared by dissolving 10.00 g of a fluororesin “Lumiflon LF906N” (trade name) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. in 4.28 g of the polymer compound 4 obtained in Synthesis Example 4 Of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene in an amount of 2.63 g and 1.50 g of 2-heptanone were placed in a 10 ml sample bottle and dissolved by stirring. The obtained uniform solution was filtered through a membrane filter having a pore diameter of 0.45 ⁇ m to prepare an overcoat insulating layer coating solution containing a resin composition for an organic thin film transistor insulating layer.
- “Lumiflon LF906N” (trade name) is a polymer compound having a repeating unit represented by the formula (2-a) and a repeating unit represented by the formula (3-a).
- X represents a fluorine atom, a chlorine atom or a trifluoromethyl group.
- R 4 represents an alkylene group.
- the polymer compound 6 was dissolved in xylene as a solvent to prepare a solution (organic semiconductor composition) having a concentration of 0.5% by weight, and this was filtered through a membrane filter to prepare a coating solution.
- the obtained coating solution of the polymer compound 6 is applied on a bottom gate bottom contact element (manufactured by Kyodo Inter) by a spin coating method and baked in nitrogen at 200 ° C. for 10 minutes to have an active layer having a thickness of about 60 nm. Formed.
- the overcoat insulating layer coating solution is applied onto the obtained active layer by a spin coating method and baked at 200 ° C. for 30 minutes in nitrogen to form an overcoat insulating layer, thereby producing a field effect organic thin film transistor.
- the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was 4.9 ⁇ m.
- Example 7 (Production of field-effect organic thin-film transistors) Except that 2.54 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 7 was used instead of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 4, this was carried out.
- a field effect organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Example 6, and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was 5.0 ⁇ m.
- Example 8 (Production of field-effect organic thin-film transistors)
- a field effect organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Example 6 except that 2.03 g of the 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of No. 8 was used, and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was 5.1 ⁇ m.
- Example 9 (Production of field-effect organic thin-film transistors) 2.65 g of the 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of the polymer compound 9 obtained in Synthesis Example 9 instead of the 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of the polymer compound 4 A field effect organic thin film transistor was produced in the same manner as in Example 6 except that the transistor characteristics were measured in the air. The thickness of the overcoat insulating layer was 2.9 ⁇ m.
- Example 10 (Production of field-effect organic thin-film transistors) “Lumiflon LF200F” (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) 10.00 g of Lumiflon LF200F dissolved in 1,5.00 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene, 2,3,4,5, 2.00 g of 6-pentafluorotoluene solution, 2.80 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 10 obtained in Synthesis Example 10, 2,3,4,5,6-penta 3.50 g of fluorotoluene was placed in a 20 ml sample bottle and dissolved by stirring. The obtained uniform solution was filtered through a membrane filter having a pore diameter of 0.45 ⁇ m to prepare an overcoat insulating layer coating solution containing a resin composition for an organic thin film transistor insulating layer.
- “Lumiflon LF200F” (trade name) is a polymer compound having a repeating unit represented by the formula (2-a) and a repeating unit represented by the formula (3-a).
- X represents a fluorine atom, a chlorine atom or a trifluoromethyl group.
- R 4 represents an alkylene group.
- the polymer compound 6 was dissolved in xylene as a solvent to prepare a solution (organic semiconductor composition) having a concentration of 0.5% by weight, and this was filtered through a membrane filter to prepare a coating solution.
- the obtained coating solution of the polymer compound 6 is applied on a bottom gate bottom contact element (manufactured by Kyodo Inter) by a spin coating method and baked in nitrogen at 200 ° C. for 10 minutes to have an active layer having a thickness of about 60 nm. Formed.
- the overcoat insulating layer coating solution was applied onto the obtained active layer by a spin coating method and baked at 200 ° C. for 30 minutes in nitrogen, and then a UV ozone irradiation apparatus (manufactured by Samco, Model UV-1)
- the overcoat insulating layer was formed by UV irradiation in an inert gas for 1 minute to produce a field effect organic thin film transistor, and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was about 6 ⁇ m.
- the field effect organic thin film transistor thus fabricated has a transistor characteristic of a vacuum probe (“BCT22MDC-5” under the condition that the gate voltage Vg is changed to 20 to ⁇ 40 V and the source-drain voltage Vsd is changed to 0 to ⁇ 40 V.
- Table 1 shows the results of measurement using “HT-SCU” (trade name); manufactured by Nagase Electronic Equipments Service Co. LTD.
- Comparative Example 1 (Production of field-effect organic thin-film transistors) Instead of the octafluorotoluene solution of polymer compound 1, 1.00 g of 2,3,4,5,6-pentafluorotoluene solution of polymer compound 5 is used, and 2,3,4,5,6-penta added.
- a field effect organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight of fluorotoluene was 1.00 g and “Lumiflon LF200F” (trade name) was not used, and the transistor characteristics were measured in the atmosphere.
- the thickness of the overcoat insulating layer was about 6 ⁇ m.
- the absolute value of the threshold voltage was 40 V or more, and the device was not driven under the conditions where the gate voltage Vg was changed to 20 to ⁇ 40 V and the source-drain voltage Vsd was changed to 0 to ⁇ 40 V.
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Abstract
本発明の課題は、閾値電圧の絶対値及びヒステリシスが小さい有機薄膜トランジスタを製造しうる有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を提供することである。本発明の有機薄膜トランジスタゲート絶縁層用樹脂組成物は、フッ素原子を含む基を有する繰り返し単位を有する高分子化合物(A)、及びフッ素樹脂である活性水素化合物(B)を含有する。
Description
本発明は、有機薄膜トランジスタに適した有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物に関し、特にオーバーコート絶縁層用の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物に関する。
有機電界効果トランジスタは、無機半導体よりフレキシブルであり、低温プロセスで製造できるため、基板としてプラスチック基板やフィルムを用いることができ、軽量で壊れにくい素子となる。また、有機材料を含む溶液の塗布や印刷法を用いた成膜により素子作製が可能な場合があり、大面積の基板に多数の素子を低コストで製造することが可能である。さらに、トランジスタの検討に用いることができる材料の種類が豊富であるため、分子構造の異なる材料を検討に用いれば、幅広い範囲の特性のバリエーションを有する素子を製造することができる。
有機薄膜トランジスタの一態様である有機電界効果トランジスタに用いられる有機半導体化合物は、湿度、酸素等の環境の影響を受けやすく、トランジスタ特性が、湿度、酸素等に起因する経時劣化を起こしやすい。
そのため、有機半導体化合物が剥き出し状態になるボトムゲート型有機電界効果トランジスタ素子構造では、素子構造全体を覆うオーバーコート絶縁層を形成して有機半導体化合物を外気との接触から保護することが必須となっている。一方、トップゲート型有機電界効果トランジスタ素子構造では、有機半導体化合物はゲート絶縁層によりコートされて保護されている。
このように、有機電界効果トランジスタでは、有機半導体層を覆うオーバーコート絶縁層及びゲート絶縁層等を形成するために、樹脂組成物が用いられる。本願明細書では、このような絶縁層及び絶縁膜を形成するのに用いる樹脂組成物を絶縁層用樹脂組成物という。
特許文献1には、有機電界効果トランジスタの性能は、有機電界効果トランジスタを構成する有機半導体以外の成分又は材料によって影響を受けること、及びゲート絶縁層として低誘電率の材料を使用することで有機電界効果トランジスタのヒステリシスが低下し、閾値電圧も低下することが記載されている。
有機電界効果トランジスタのゲート絶縁層に使用される材料としては、非晶質ポリプロピレン、デュポン社製「TEFLON AF」(商品名)等の低誘電率フルオロポリマー、旭ガラス社製「CYTOP」(商品名)等のテトラフルオロエチレン系共重合体等が挙げられている。
しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)のような発光素子を駆動するなど実用化を考慮すると、有機薄膜トランジスタの動作精度をより向上する必要があり、上記従来の熱可塑性樹脂を用いた有機薄膜トランジスタ絶縁層では、有機薄膜トランジスタの閾値電圧(Vth)の絶対値及びヒステリシスの低下が不十分である。
本発明の目的は、閾値電圧の絶対値及びヒステリシスが小さい有機薄膜トランジスタを製造しうる有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を提供することである。
以上の事に鑑み、種々検討を行った結果、フッ素原子を含む、架橋構造を形成しうる特定の樹脂組成物を用いて絶縁層を形成することにより有機薄膜トランジスタの閾値電圧の絶対値及びヒステリシスを小さくできることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、式
[式中、R1、R2及びR3は、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~20の一価の有機基を表す。Rは、水素原子、又はフッ素原子を有さない炭素数1~20の一価の有機基を表す。Rfは、フッ素原子又はフッ素原子を有する炭素数1~20の一価の有機基を表す。Raaは、炭素数1~20の二価の有機基を表す。該二価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。aは、0~20の整数を表し、bは、1~5の整数を表す。
Raaが複数個ある場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。Rfが複数個ある場合、それらは同一でも相異なってもよい。]
で表される繰り返し単位を含有する高分子化合物(A)と、式
Raaが複数個ある場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。Rfが複数個ある場合、それらは同一でも相異なってもよい。]
で表される繰り返し単位を含有する高分子化合物(A)と、式
[式中、Xは、水素原子、フッ素原子、塩素原子又はフッ素置換された炭素数1~20の一価の有機基を表す。]
及び、式
及び、式
[式中、R4は、アルキレン基を表す。該アルキレン基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。]
で表される繰り返し単位を含有するフッ素樹脂であって、分子内に活性水素を少なくとも2つ以上含有するフッ素樹脂である活性水素化合物(B)とを、
含有する有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を提供する。
で表される繰り返し単位を含有するフッ素樹脂であって、分子内に活性水素を少なくとも2つ以上含有するフッ素樹脂である活性水素化合物(B)とを、
含有する有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を提供する。
ある一形態においては、前記高分子化合物(A)が、分子内に第1の官能基を2つ以上含有し、該第1の官能基が、活性水素と反応する第2の官能基を電磁波の照射もしくは熱の作用により生成する官能基である。
ある一形態においては、前記第1の官能基が、ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基及びブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基である。
ある一形態においては、前記ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基及びブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基が、式
[式中、X’は、酸素原子又は硫黄原子を表し、R5、R6は、同一又は相異なり、水素原子又は炭素数1~20の一価の有機基を表す。]
で表される基である。
で表される基である。
ある一形態においては、前記ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基及びブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基が、式
[式中、X’は、酸素原子又は硫黄原子を表し、R7、R8、R9は、同一又は相異なり、水素原子又は炭素数1~20の一価の有機基を表す。]
で表される基である。
で表される基である。
また、本発明は、前記いずれかに記載の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含む液体を基材に塗布して塗布層を形成する工程;及び
該塗布層に対して電磁波又は熱を印加することにより高分子化合物(A)の第1の官能基から第2の官能基を生成させて、活性水素化合物(B)の活性水素含有基と反応させる工程;
を包含する有機薄膜トランジスタ絶縁層の形成方法を提供する。
該塗布層に対して電磁波又は熱を印加することにより高分子化合物(A)の第1の官能基から第2の官能基を生成させて、活性水素化合物(B)の活性水素含有基と反応させる工程;
を包含する有機薄膜トランジスタ絶縁層の形成方法を提供する。
また、本発明は、前記有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を用いて形成した有機薄膜トランジスタ用オーバーコート絶縁層を提供する。
また、本発明は、前記オーバーコート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタを提供する。
また、本発明は、ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタ又はボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタである前記有機薄膜トランジスタを提供する。
また、本発明は、前記有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材を提供する。
また、本発明は、前記ディスプレイ用部材を含むディスプレイを提供する。
本発明の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を用いて製造した有機薄膜トランジスタは、閾値電圧の絶対値及びヒステリシスが小さくなる。
次に、本発明をさらに詳細に説明する。
なお、本明細書において、「高分子化合物」とは、分子中に同じ構造単位が複数繰り返された構造を含む化合物をいい、いわゆる2量体もこれに含まれる。
なお、本明細書において、「高分子化合物」とは、分子中に同じ構造単位が複数繰り返された構造を含む化合物をいい、いわゆる2量体もこれに含まれる。
本発明の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物は高分子化合物(A)、及び活性水素化合物(B)を含有する。活性水素とは、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子のような炭素原子以外の原子に結合した水素原子をいう。
高分子化合物(A)
高分子化合物(A)は、式(1)で表される繰り返し単位を有する。中でも、高分子化合物(A)は、電磁波の照射もしくは熱の作用により、活性水素と反応する第2の官能基を生成する第1の官能基を複数個有することが好ましい。
高分子化合物(A)は、式(1)で表される繰り返し単位を有する。中でも、高分子化合物(A)は、電磁波の照射もしくは熱の作用により、活性水素と反応する第2の官能基を生成する第1の官能基を複数個有することが好ましい。
有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物にフッ素が導入されることにより、形成される絶縁層は全体として極性が低く、電圧が印加されても分極し易い成分が少なく、絶縁層の分極が抑制される。また、絶縁層の内部に架橋構造が形成されると、分子構造の移動が抑制され、絶縁層の分極が抑制される。絶縁層の分極が抑制されると、例えばオーバーコート絶縁層又はゲート絶縁層として用いた場合に有機薄膜トランジスタの閾値電圧の絶対値及びヒステリシスが低下して、動作精度が向上する。
フッ素原子は高分子化合物の主鎖の水素原子を置換するのではなく、側鎖又は側基(ペンダント基)の水素原子を置換することが好ましい。フッ素原子が側鎖又は側基に置換していると有機半導体のような他の有機材料に対する親和性が低下せず、有機材料が絶縁層の露出面に接して層を形成し易くなる。
また、高分子化合物(A)が有していてもよい第1の官能基は活性水素と反応しないが、第1の官能基に電磁波又は熱が作用すると第2の官能基が生成し、これが活性水素と反応する。つまり、上記第1の官能基は電磁波又は熱により脱保護されて、活性水素と反応する第2の官能基を生成するものである。第2の官能基は活性水素化合物(B)の活性水素含有基と反応して結合することにより、絶縁層の内部に架橋構造を形成することができる。
第2の官能基は、ゲート絶縁層の形成工程において電磁波の照射又は熱の作用があるまで保護(ブロック)されて、第1の官能基として樹脂組成物中に存在する。その結果、樹脂組成物の貯蔵安定性が向上する。
例えば、フッ素原子を含む基を有する繰り返し単位と、上記第1の官能基を有する繰り返し単位とを有する高分子化合物は、高分子化合物(A)に該当する。
フッ素原子を含む基の好ましい例は水素原子がフッ素で置換されたアリール基、アルキルアリール基、特に水素原子がフッ素で置換されたフェニル基、アルキルフェニル基である。フッ素原子を含む基を有する繰り返し単位の好ましい構造は、上記式(1)で表される。
式(1)中、R1~R3は、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~20の一価の有機基を表す。該一価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。ある一形態ではR1~R3が全て水素原子である。Raaは、炭素数1~20の二価の有機基を表す。該二価の有機基中の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。aは、0~20の整数を表す。ある一形態ではaは0である。
Rは、水素原子、又はフッ素原子を有さない炭素数1~20の一価の有機基を表す。bは、1~5の整数を表す。ある一形態ではbは5である。
Rfは、フッ素原子又は少なくとも1個の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1~20の一価の有機基を表す。ある一形態では、Rfはフッ素原子、2,2,2-トリフルオロエチル基、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基、2-(パーフルオロブチル)エチル基である。
R1~R3、R又はRfとしての炭素数1~20の一価の有機基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、飽和であっても不飽和であってもよい。
炭素数1~20の一価の有機基としては、例えば、炭素数1~20の直鎖状炭化水素基、炭素数3~20の分岐状炭化水素基、炭素数3~20の環状炭化水素基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられ、好ましくは、炭素数1~6の直鎖状炭化水素基、炭素数3~6の分岐状炭化水素基、炭素数3~6の環状炭化水素基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基である。
炭素数1~20の一価の有機基としては、例えば、炭素数1~20の直鎖状炭化水素基、炭素数3~20の分岐状炭化水素基、炭素数3~20の環状炭化水素基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられ、好ましくは、炭素数1~6の直鎖状炭化水素基、炭素数3~6の分岐状炭化水素基、炭素数3~6の環状炭化水素基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基である。
R1~R3としての炭素数1~20の直鎖状炭化水素基、炭素数3~20の分岐状炭化水素基、炭素数3~20の環状炭化水素基は、これらの基に含まれる水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。
R1~R3又はRfとしての炭素数6~20の芳香族炭化水素基は、基中の水素原子がアルキル基、ハロゲン原子などで置換されていてもよい。Rとしての炭素数6~20の芳香族炭化水素基は、基中の水素原子がアルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子などで置換されていてもよい。
R1~R3としての炭素数1~20の一価の有機基としては、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、イソプロピル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチニル基、シクロヘキシニル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、トリル基、キシリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、ジエチルフェニル基、トリエチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、メチルナフチル基、ジメチルナフチル基、トリメチルナフチル基、ビニルナフチル基、エテニルナフチル基、メチルアンスリル基、エチルアンスリル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基などが挙げられる。
Rとしての炭素数1~20の一価の有機基としては、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、イソプロピル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチニル基、シクロヘキシニル基、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、トリル基、キシリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、ジエチルフェニル基、トリエチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、メチルナフチル基、ジメチルナフチル基、トリメチルナフチル基、ビニルナフチル基、エテニルナフチル基、メチルアンスリル基、エチルアンスリル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基などが挙げられる。
また、Rfとしての炭素数1~20の一価の有機基としては、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基などが挙げられる。
炭素数1~20の一価の有機基としては、アルキル基が好ましい。
炭素数1~20の二価の有機基としては、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば、炭素数1~20の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の環状脂肪族炭化水素基、アルキル基等で置換されていてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられ、炭素数1~6の直鎖状炭化水素基、炭素数3~6の分岐状炭化水素基、炭素数3~6の環状炭化水素基、アルキル基等で置換されていてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピルレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、ジメチルプロピレン基、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基などが挙げられる。
炭素数6~20の二価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、アンスリレン基、ジメチルフェニレン基、トリメチルフェニレン基、エチレンフェニレン基、ジエチレンフェニレン基、トリエチレンフェニレン基、プロピレンフェニレン基、ブチレンフェニレン基、メチルナフチレン基、ジメチルナフチレン基、トリメチルナフチレン基、ビニルナフチレン基、エテニルナフチレン基、メチルアンスリレン基、エチルアンスリレン基などが挙げられる。
式(1)で表される繰り返し単位の好ましい一態様としては、式(1-a)で表される繰り返し単位である。
また、上記第1の官能基の好ましい例としては、ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基又はブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基が挙げられる。
前記ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基又はブロックされたイソチオシアナト基は、イソシアナト基又はイソチオシアナト基と反応しうる活性水素を1分子中に1個だけ有するブロック化剤とイソシアナト基又はイソチオシアナト基とを反応させることにより製造することができる。
前記ブロック化剤としては、イソシアナト基又はイソチオシアナト基と反応した後でも、170℃以下の温度で解離するものが好ましい。ブロック化剤としては、例えば、アルコ-ル系化合物、フェノ-ル系化合物、活性メチレン系化合物、メルカプタン系化合物、酸アミド系化合物、酸イミド系化合物、イミダゾール系化合物、尿素系化合物、オキシム系化合物、アミン系化合物、イミン系化合物、重亜硫酸塩、ピリジン系化合物、ピラゾール系化合物等が挙げられる。これらを単独であるいは2種以上を混合して使用してもよい。好ましくは、オキシム系化合物、ピラゾール系化合物が挙げられる。
具体的なブロック化剤としては、アルコ-ル系化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、2-エチルヘキサノール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等が挙げられる。フェノール系化合物としては、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等が挙げられる。活性メチレン系化合物としては、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等が挙げられる。メルカプタン系化合物としては、ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等が挙げられる。酸アミド系化合物としては、アセトアニリド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム等、酸イミド系化合物としては、コハク酸イミド、マレイン酸イミド等が挙げられる。イミダゾール系化合物としては、イミダゾール、2-メチルイミダゾール等が挙げられる。尿素系化合物としては、尿素、チオ尿素、エチレン尿素等が挙げられる。オキシム系化合物としては、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等が挙げられる。アミン系化合物としては、ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール等が挙げられる。イミン系化合物としては、エチレンイミン、ポリエチレンイミン等が挙げられる。重亜硫酸塩としては、重亜硫酸ソーダ等が挙げられる。ピリジン系化合物としては、2-ヒドロキシピリジン、2-ヒドロキシキノリン等が挙げられる。ピラゾール系化合物としては、3,5-ジメチルピラゾール、3,5-ジエチルピラゾール等が挙げられる。
本発明に用いてもよいブロック化剤でブロックされたイソシアナト基又はイソチアシアナト基としては、上記式(4)又は式(5)で表される基が好ましい。
式(4)及び式(5)中、X’は、酸素原子又は硫黄原子を表し、R5~R9は、同一又は相異なり、水素原子又は炭素数1~20の一価の有機基を表す。一価の有機基の定義、具体例等は、前述のR1~R3における一価の有機基と定義、具体例等と同じである。
ある一形態ではR5及びR6は、同一又は相異なり、メチル基及びエチル基からなる群から選択される基であり、また、R7、R8はメチル基、R9は水素原子である。
ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基としては、例えば、O-(メチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O-(1-エチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O-(1-メチルエチリデンアミノ)カルボキシアミノ基、O-[1-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ基、N-(3,5-ジメチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、N-(3-エチル-5-メチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、N-(3,5-ジエチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、N-(3-プロピル-5-メチルピラゾリルカルボニル)アミノ基、N-(3-エチル-5-プロピルピラゾリルカルボニル)アミノ基等が挙げられる。
ブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基としては、例えば、O-(メチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O-(1-エチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O-(1-メチルエチリデンアミノ)チオカルボキシアミノ基、O-[1-メチルプロピリデンアミノ] チオカルボキシアミノ基、N-(3,5-ジメチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、N-(3-エチル-5-メチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、N-(3,5-ジエチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、N-(3-プロピル-5-メチルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基、N-(3-エチル-5-プロピルピラゾリルチオカルボニル)アミノ基等が挙げられる。
本発明に用いられる、第1の官能基としては、ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基が好ましい。
高分子化合物(A)は、例えば、一般式(1)で表される繰り返し単位の原料となる重合性モノマーと、第1の官能基を含有する重合性モノマーとを、光重合開始剤もしくは熱重合開始剤を用いて共重合させる方法により製造することが出来る。
一般式(1)で表される繰り返し単位の原料となる重合性モノマーとしては、4-トリフルオロメチルスチレン、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン、4-フルオロメチルスチレン等が挙げられる。
第1の官能基を含有する重合性モノマーとしては、ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基又はブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基と不飽和結合とを分子内に有するモノマーが挙げられる。該ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基又はブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基と不飽和結合とを分子内に有するモノマーは、イソシアナト基又はイソチオシアナト基と不飽和結合とを分子内に有する化合物とブロック化剤と反応させることにより製造することが出来る。不飽和結合としては、不飽和二重結合が好ましい。
分子内に不飽和二重結合とイソシアナト基を有する化合物としては、2-アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(2’-メタクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソシアネート等が挙げられる。分子内に不飽和二重結合とイソチオシアナト基を有する化合物としては、2-アクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2-メタクリロイルオキシエチルイソチオシアネート、2-(2’-メタクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソチオシアネート等が挙げられる。
該ブロック化剤としては、前記のブロック化剤を好適に用いることが出来、必要に応じて有機溶媒、触媒等を添加することが出来る。
前記分子内に不飽和二重結合とブロック化剤でブロックされたイソシアナト基を有するモノマーとしては、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート、2-〔N-[1’,3’-ジメチルピラゾリル]カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート、2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート等が挙げられる。
該光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、4-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾフェノン、メチル(o-ベンゾイル)ベンゾエート、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-ベンゾイル)オキシム、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインオクチルエーテル、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、ジアセチル等のカルボニル化合物、メチルアントラキノン、クロロアントラキノン、クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン等のアントラキノン 又はチオキサントン誘導体、ジフェニルジスルフィド、ジチオカーバメート等の硫黄化合物が挙げられる。
該熱重合開始剤としては、ラジカル重合の開始剤となるものであればよく、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビスイソバレロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリックアシッド)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)2塩酸塩等のアゾ系化合物、メチルエチルケトンパーオキシド、メチルイソブチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、アセチルアセトンパーオキシド等のケトンパーオキシド類、イソブチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキシド、o-メチルベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、p-クロロベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド類、2,4,4-トリメチルペンチル-2-ヒドロパーオキシド、ジイソプロピルベンゼンパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、tert-ブチルパーオキシド等のヒドロパーオキシド類、ジクミルパーオキシド、tert-ブチルクミルパーオキシド、ジ-tert-ブチルパーオキシド、トリス(tert-ブチルパーオキシ)トリアジン等のジアルキルパーオキシド類、1,1-ジ-tert-ブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール類、tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシイソブチレート、ジ-tert-ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ-tert-ブチルパーオキシアゼレート、tert-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシアセテート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、ジ-tert-ブチルパーオキシトリメチルアジペート等のアルキルパーエステル類、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、tert-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーカーボネート類が挙げられる。
本発明に用いられる高分子化合物は、前記一般式(1)で表される繰り返し単位の原料となる重合性モノマー、第1の官能基を含有する重合性モノマー以外の他の重合しうるモノマーを重合時に添加製造してもよい。
該他の重合しうるモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル及びその誘導体、メタアクリル酸エステル及びその誘導体、スチレン及びその誘導体、メタアクリロニトリル及びその誘導体、アクリロニトリル及びその誘導体、有機カルボン酸のビニルエステル及びその誘導体、有機カルボン酸のアリルエステル及びその誘導体、フマル酸のジアルキルエステル及びその誘導体、マレイン酸のジアルキルエステル及びその誘導体、イタコン酸のジアルキルエステル及びその誘導体、有機カルボン酸のN-ビニルアミド誘導体、マレイミド及びその誘導体、末端不飽和炭化水素及びその誘導体等、有機ゲルマニウム誘導体、アクリルアミド及びその誘導体等が挙げられる。
該他の重合しうるモノマーの種類は、オーバーコート絶縁層等の絶縁層に要求される特性に応じて適宜選択される。耐久性の向上やヒステリシスを小さくする観点からは、スチレンやスチレン誘導体等の分子密度が高く、製造した高分子化合物を含む膜が硬くなるモノマーを選択して重合に用いることが好ましい。ゲート電極や基板の表面などの隣接面に対する密着性を高める観点からは、メタアクリル酸エステル及びその誘導体、アクリル酸エステル及びその誘導体等の、製造した高分子化合物に柔軟性を付与するモノマーを選択して重合に用いることが好ましい。他の重合しうるモノマーの好ましい一形態としては、アルキル基等の活性水素含有基を有しないモノマーである。
アクリル酸エステル類及びその誘導体は、単官能のアクリレートであっても、使用量に制約は出てくるものの、多官能のアクリレートであってもよい。アクリル酸エステル類及びその誘導体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸-n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸-sec-ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、アクリル酸-3-ヒドロキシプロピル、アクリル酸-2-ヒドロキシブチル、アクリル酸-2-ヒドロキシフェニルエチル、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルアクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルアクリレート、3-パーフルオロブチル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート、3-パーフルオロヘキシル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート、3-パーフルオロオクチル-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチルアクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)エチルアクリレート、3-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)エチルアクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)エチルアクリレート、3-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)-2-ヒドロキシプロピルアクリレート、1H,1H,3H-テトラフルオロプロピルアクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチルアクリレート、1H,1H,7H-ドデカフルオロヘプチルアクリレート、1H,1H,9H-ヘキサデカフルオロノニルアクリレート、1H-1-(トリフルオロメチル)トリフルオロエチルアクリレート、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブチルアクリレート、N,N-ジエチルアミノアクリレート等を挙げることができる。
メタアクリル酸エステル類及びその誘導体は、単官能のメタアクリレートであっても、使用量に制約は出てくるものの、多官能のメタアクリレートであってもよい。メタアクリル酸エステル類及びその誘導体としては、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸-n-プロピル、メタアクリル酸イソプロピル、メタアクリル酸-n-ブチル、メタアクリル酸イソブチル、メタアクリル酸-sec-ブチル、メタアクリル酸ヘキシル、メタアクリル酸オクチル、メタアクリル酸-2-エチルヘキシル、メタアクリル酸デシル、メタアクリル酸イソボルニル、メタアクリル酸シクロヘキシル、メタアクリル酸フェニル、メタアクリル酸ベンジル、メタアクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタアクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸-3-ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸-2-ヒドロキシブチル、メタアクリル酸-2-ヒドロキシフェニルエチル、エチレングリコールジメタアクリレート、プロピレングリコールジメタアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタアクリレート、ジエチレングリコールジメタアクリレート、トリエチレングリコールジメタアクリレート、トリメチロールプロパンジメタアクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリレート、ペンタエリスリトールペンタメタアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタアクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタアクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチルメタアクリレート、3-パーフルオロブチル-2-ヒドロキシプロピルメタアクリレート、2-(パーフルオロヘキシル)エチルメタアクリレート、3-パーフルオロヘキシル-2-ヒドロキシプロピルメタアクリレート、2-(パーフルオロオクチル)エチルメタアクリレート、3-パーフルオロオクチル-2-ヒドロキシプロピルメタアクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチルメタアクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)エチルメタアクリレート、3-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルメタアクリレート、2-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)エチルメタアクリレート、2-(パーフルオロ-3-メチルブチル)-2-ヒドロキシプロピルメタアクリレート、3-(パーフルオロ-5-メチルヘキシル)-2-ヒドロキシプロピルメタアクリレート、2-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)エチルメタアクリレート、3-(パーフルオロ-7-メチルオクチル)-2-ヒドロキシプロピルメタアクリレート、1H,1H,3H-テトラフルオロプロピルメタアクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチルメタアクリレート、1H,1H,7H-ドデカフルオロヘプチルメタアクリレート、1H,1H,9H-ヘキサデカフルオロノニルメタアクリレート、1H-1-(トリフルオロメチル)トリフルオロエチルメタアクリレート、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブチルメタアクリレート等を挙げることができる。
スチレン及びその誘導体としては、スチレン、2,4-ジメチル-α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、2,5-ジメチルスチレン、2,6-ジメチルスチレン、3,4-ジメチルスチレン、3,5-ジメチルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン、2,4,5-トリメチルスチレン、ペンタメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、o-ブロモスチレン、m-ブロモスチレン、p-ブロモスチレン、o-メトキシスチレン、m-メトキシスチレン、p-メトキシスチレン、o-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、p-ヒドロキシスチレン、2-ビニルビフェニル、3-ビニルビフェニル、4-ビニルビフェニル、1-ビニルナフタレン、2-ビニルナフタレン、4-ビニル-p-ターフェニル、1-ビニルアントラセン、α-メチルスチレン、o-イソプロペニルトルエン、m-イソプロペニルトルエン、p-イソプロペニルトルエン、2,4-ジメチル-α-メチルスチレン、2,3-ジメチル-α-メチルスチレン、3,5-ジメチル-α-メチルスチレン、p-イソプロピル-α-メチルスチレン、α-エチルスチレン、α-クロロスチレン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジイソプロピルベンゼン、4-アミノスチレン、3-クロロメチルスチレン、4-クロロメチルスチレン、3-ブロモメチルスチレン、4-ブロモメチルスチレン等が挙げられる。
アクリルニトリル及びその誘導体としては、アクリロニトリル等が挙げられる。メタアクリルニトリル及びその誘導体としては、メタクリロニトリル等が挙げられる。
有機カルボン酸のビニルエステル及びその誘導体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、アジピン酸ジビニル等が挙げられる。
有機カルボン酸のアリルエステル及びその誘導体としては、酢酸アリル、安息香酸アリル、アジピン酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル等が挙げられる。
フマル酸のジアルキルエステル及びその誘導体としては、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジ-sec-ブチル、フマル酸ジイソブチル、フマル酸ジ-n-ブチル、フマル酸ジ-2-エチルヘキシル、フマル酸ジベンジル等が挙げられる。
マレイン酸のジアルキルエステル及びその誘導体としては、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジイソプロピル、マレイン酸ジ-sec-ブチル、マレイン酸ジイソブチル、マレイン酸ジ-n-ブチル、マレイン酸ジ-2-エチルヘキシル、マレイン酸ジベンジル等が挙げられる。
イタコン酸のジアルキルエステル及びその誘導体としては、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジイソプロピル、イタコン酸ジ-sec-ブチル、イタコン酸ジイソブチル、イタコン酸ジ-n-ブチル、イタコン酸ジ-2-エチルヘキシル、イタコン酸ジベンジル等が挙げられる。
有機カルボン酸のN-ビニルアミド誘導体としては、N-メチル-N-ビニルアセトアミド等が挙げられる。
マレイミド及びその誘導体としては、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
末端不飽和炭化水素及びその誘導体としては、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、ビニルシクロヘキサン、塩化ビニル、アリルアルコール等が挙げられる。
有機ゲルマニウム誘導体としては、アリルトリメチルゲルマニウム、アリルトリエチルゲルマニウム、アリルトリブチルゲルマニウム、トリメチルビニルゲルマニウム、トリエチルビニルゲルマニウム等が挙げられる。
アクリルアミド及びその誘導体としては、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-アクリロイルモルフォリン、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド等が挙げられる。
アクリルアミド及びその誘導体は、活性水素化合物(B)との樹脂の相溶性が向上するために、特に好ましい。
これらのうちでは、アクリル酸アルキルエステル、メタアクリル酸アルキルエステル、スチレン、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アリルトリメチルゲルマニウム、N,N-ジエチルアミノアクリレート、N,N-ジエチルアクリルアミド、3-クロロメチルスチレン、4-クロロメチルスチレンが好ましい。
該他の重合しうるモノマーは、分子内に、不飽和二重結合と相互に反応して二量化しうる基とを含むモノマーであってもよい。相互に反応して二量化しうる基は、2個の基が結合することにより、絶縁層の内部に架橋構造を形成することができる。
相互に反応して二量化しうる基は、光エネルギー又は電子エネルギーを吸収して二量化反応を起こす官能基(本明細書中「光二量化反応性基」という。)であることが好ましい。その理由は、絶縁層材料を架橋させるための加熱処理が短時間ですみ、絶縁層を形成する過程においてトランジスタ特性が低下し難くなるからである。
光二量化反応性基が吸収する光は、あまり低エネルギーであると有機薄膜トランジスタ絶縁層材料を光重合法によって形成する際に光二量化反応性基も反応してしまう場合があるため、高エネルギーの光が好ましい。光二量化反応性基が吸収するのに好ましい光は、紫外線、例えば波長が360nm以下、好ましくは150~300nmの光である。
ここでいう二量化とは、有機化合物の分子2個が化学的に結合することをいう。結合する分子同士は同種でも異種でもよい。2個の分子中の官能基同士の化学構造も同一であっても異なっていてもよい。但し、当該官能基は、触媒及び開始剤等の反応助剤を用いることなく光二量化反応を生じる構造、および組合せであることが好ましい。反応助剤の残基に接触すると周辺の有機材料が劣化する可能性があるからである。
光二量化反応性基の好ましい例は、水素原子がハロメチル基で置換されたアリール基、特に水素原子がハロメチル基で置換されたフェニル基である。繰り返し単位の側基の基本骨格がアリール基又はフェニル基であると、有機半導体のような他の有機材料に対する親和性が向上し、絶縁層の露出面に接して平坦な層を形成し易くなる。
水素原子がハロメチル基で置換されたアリール基及び水素原子がハロメチル基で置換されたフェニル基は、紫外線又は電子線を照射するとハロゲンが脱離して、ベンジル型のラジカルが生成する。生成した2個のラジカルが結合すると、炭素炭素結合が形成されて(ラジカルカップリング)、有機薄膜トランジスタ絶縁層材料が架橋される。
前記一般式(1)で表される繰り返し単位の原料となる重合性モノマーの使用量は、高分子化合物(A)に導入されるフッ素の量が適量になるように調節される。
高分子化合物(A)に導入されるフッ素の量は、高分子化合物の質量に対して、好ましくは1~60質量%、より好ましくは5~50質量%、さらに好ましくは5~40質量%である。フッ素の量が1質量%未満又は60質量%を超えると活性水素化合物(B)との相溶性が悪化して樹脂組成物を調製することが困難になることがある。
例えば、一般式(1)で表される繰り返し単位の原料となる重合性モノマーの仕込みモル比は、全ての重合に関与するモノマー中、20~90モル%、好ましくは40~80モル%、より好ましくは50~70モル%である。
分子内に不飽和二重結合とブロック化剤でブロックされたイソシアナト基又はブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基とをもつモノマーの仕込みモル比は、全ての重合に関与するモノマー中、2~60モル%、好ましくは4~30モル%、より好ましくは6~20モル%である。上記モノマーの仕込みモル比をこの範囲に調節することにより、オーバーコート絶縁層の内部に架橋構造が十分形成される。
重合性モノマーとしてアクリルアミド及びその誘導体を使用する場合は、その仕込みモル比は、全ての重合に関与するモノマー中、70モル%以下、好ましくは50モル%以下、より好ましくは40モル%以下である。アクリルアミド及びその誘導体の仕込みモル比が70モル%を超えると活性水素化合物(B)との相溶性が低下することがある。
重合性モノマーとして不飽和二重結合と相互に反応して二量化しうる基とを含むモノマーを使用する場合は、その仕込みモル比は、全ての重合に関与するモノマー中、50モル%以下、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下である。上記モノマーの仕込みモル比が50モル%を超えると活性水素化合物(B)との相溶性が低下することがある。
高分子化合物(A)は、重量平均分子量が3000~1000000が好ましく、5000~500000がより好ましく、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
本発明に用いることができる前記一般式(1)で表される繰り返し単位を含有し、かつ、分子内に第1の官能基を2つ以上含有し、該第1の官能基が、活性水素と反応する第2の官能基を電磁波もしくは熱により生成する官能基である高分子化合物としては、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-アクリロニトリル-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-アクリロニトリル-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-アクリロニトリル-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート]-コ-アリルトリメチルゲルマニウム)、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-アクリロニトリル-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート] -コ-アリルトリメチルゲルマニウム)、ポリ(メチルメタクリレート-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(メチルメタクリレート-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-(2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート)-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-(2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート)-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(3-クロロメチルスチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(4-クロロメチルスチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(スチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(3-クロロメチルスチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])、ポリ(4-クロロメチルスチレン-コ-ペンタフルオロスチレン-コ-ジエチルアクリルアミド-コ-[2-〔1’-(3’,5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート])等が挙げられる。
活性水素化合物(B)
活性水素化合物(B)は、例えば、分子内に活性水素を少なくとも2つ以上含有するフッ素樹脂である。活性水素化合物として高分子化合物を用いることにより、耐溶剤性の向上のような有利な効果が得られる。特に、フッ素樹脂というフッ素原子を含む高分子化合物を用いることにより、絶縁層中のフッ素原子の含有量が高まり、水蒸気バリア性の向上のような有利な効果が得られる。
活性水素化合物(B)は、例えば、分子内に活性水素を少なくとも2つ以上含有するフッ素樹脂である。活性水素化合物として高分子化合物を用いることにより、耐溶剤性の向上のような有利な効果が得られる。特に、フッ素樹脂というフッ素原子を含む高分子化合物を用いることにより、絶縁層中のフッ素原子の含有量が高まり、水蒸気バリア性の向上のような有利な効果が得られる。
好ましいフッ素樹脂は、上記式(2)で表わされる繰り返し単位及び上記式(3)で表される繰り返し単位を含有するフッ素樹脂である。活性水素化合物(B)は、式(2)で表わされる繰り返し単位を2種類以上有していてもよく、式(3)で表わされる繰り返し単位を2種類以上有していてもよい。
式(3)中、R4で表わされるアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピルレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、ジメチルプロピレン基等が挙げられる。
該フッ素樹脂の具体例は、2個以上の式(3)で表される繰り返し単位が高分子(重合体)構造に結合した構造を有する化合物となる。かかるフッ素樹脂は、式(2)で表される繰り返し単位の原料となる単量体化合物(モノマー)と式(3)で表される繰り返し単位の原料となる活性水素含有基及び不飽和結合を分子内に有する単量体化合物(モノマー)とを共重合させるか、更に他の共重合性化合物と共重合させて重合体を形成することによって得られる。これらの重合の際には、光重合開始剤や熱重合開始剤を適用してもよい。なお、重合性モノマー、光重合開始剤、熱重合開始剤としては、上述したものと同様のものを適用できる。
式(2)で表される繰り返し単位の原料となるモノマーとしては、例えば、トリフルオロエチレン、トリフルオロメチルエチレン、クロロトリフルオロエチレン等が挙げられる。
式(3)で表される繰り返し単位の原料となる活性水素含有基及び不飽和結合を分子内に有するモノマーとしては、例えば、ヒドロキシメチルビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル等が挙げられる。
他の共重合性化合物としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等が挙げられる。
フッ素樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、1000~1000000であることが好ましく、3000~500000であることがより好ましい。これにより、絶縁層の平坦性及び均一性が良好となるという効果が得られるようになる。
該フッ素樹脂は市販されているものを用いてもよい。市販品の具体例としては、旭硝子社製「ルミフロンLF200F」(商品名)及び旭硝子社製「ルミフロンLF906N」(商品名)等が挙げられる。
有機薄膜トランジスタ絶縁用樹脂組成物
高分子化合物(A)と活性水素化合物(B)とを混合することにより本発明の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物が得られる。両者の混合割合は、高分子化合物(A)の第1の官能基と活性水素化合物(B)の活性水素含有基とがモル比で、好ましくは60/100~150/100、より好ましくは70/100~120/100、さらに好ましくは90/100~110/100となるように調節される。この割合が60/100未満であると活性水素が過剰になり、150/100を超えると活性水素と反応する官能基が過剰になり、トランジスタ特性の劣化抑制効果が小さくなることがある。
高分子化合物(A)と活性水素化合物(B)とを混合することにより本発明の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物が得られる。両者の混合割合は、高分子化合物(A)の第1の官能基と活性水素化合物(B)の活性水素含有基とがモル比で、好ましくは60/100~150/100、より好ましくは70/100~120/100、さらに好ましくは90/100~110/100となるように調節される。この割合が60/100未満であると活性水素が過剰になり、150/100を超えると活性水素と反応する官能基が過剰になり、トランジスタ特性の劣化抑制効果が小さくなることがある。
この有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物には、混合や粘度調節のための溶媒や、樹脂を架橋させる際に架橋剤と組み合わせて通常用いられる添加剤などを含有させてよい。使用される溶媒はテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素系溶媒、ペンテン等の不飽和炭化水素系溶媒、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、2-ヘプタノンなどのケトン系溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルアセテートなどのアセテート系溶媒、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンなどのフッ素系溶媒又はこれらの混合溶媒である。また、添加剤としては、架橋反応を促進するための触媒、レべリング剤、粘度調節剤などを用いることができる。
本発明の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物としては、オーバーコート絶縁層の形成に用いられる有機薄膜トランジスタオーバーコート絶縁層用樹脂組成物とゲート絶縁層の形成に用いられる有機薄膜トランジスタゲート絶縁層用樹脂組成物等が挙げられる。
本発明の有機薄膜トランジスタオーバーコート絶縁層用樹脂組成物を用いて形成したオーバーコート絶縁層は、絶縁性及び気密性に優れる。そのため、該オーバーコート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタは、大気中でも安定して駆動することができる。
本発明の有機薄膜トランジスタゲート絶縁層用樹脂組成物を用いて形成したゲート絶縁層は、フッ素樹脂の撥液性及び密着性のため、該ゲート絶縁層上に塗布法で有機膜を形成した場合に、平坦で均一な有機膜を形成することができる。そのため、該ゲート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタは、トランジスタ特性が優れる。
有機薄膜トランジスタ
図1は、本発明の一実施形態であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタには、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極2と、ゲート電極2上に形成されたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3上に形成された有機半導体層4と、有機半導体層4上にチャネル部を挟んで形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、素子全体を覆うオーバーコート絶縁層7とが、備えられている。
図1は、本発明の一実施形態であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタには、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極2と、ゲート電極2上に形成されたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3上に形成された有機半導体層4と、有機半導体層4上にチャネル部を挟んで形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、素子全体を覆うオーバーコート絶縁層7とが、備えられている。
ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成し、有機半導体層上にソース電極、ドレイン電極を形成し、要すればオーバーコート絶縁層を形成することで製造することができる。
図2は、本発明の一実施形態であるボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタには、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極2と、ゲート電極2上に形成されたゲート絶縁層3と、ゲート絶縁層3上にチャネル部を挟んで形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6上に形成された有機半導体層4と、素子全体を覆うオーバーコート絶縁層7とが、備えられている。
ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば、基板上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にソース電極、ドレイン電極を形成し、ソース電極、ドレイン電極上に有機半導体層を形成し、要すればオーバーコート絶縁層を形成することで製造することができる。
ゲート絶縁層及びオーバーコート絶縁層等の有機薄膜トランジスタ絶縁層は、本発明の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含む液体を基材に塗布して塗布層を形成する工程、及び該塗布層に対して電磁波及び/又は熱を印加することにより高分子化合物(A)の第1の官能基から第2の官能基を生成させて、活性水素化合物(B)の活性水素含有基と反応させる工程を含む方法により形成することができる。
ここで、「基材」とは、その上に有機薄膜トランジスタ絶縁層が配置されることになる有機薄膜トランジスタの構成部材をいう。
例えば、ゲート絶縁層の形成は、本発明のオーバーコート絶縁層用樹脂組成物に更に要すれば溶媒などを添加して絶縁層塗布液を調製し、これを、基板上にゲート電極が形成された基材の上に該ゲート電極を覆うように該絶縁層塗布液を塗布し、塗布した液を乾燥、硬化させることにより行う。基板としては、一般に、シリコン基板、ガラス基板またはプラスチック基板等が用いられる。
また、例えば、オーバーコート絶縁層の形成は、上記絶縁層塗布液を、基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極、及び有機半導体層が形成された基材の上に塗布し、塗布した液を乾燥、硬化させることにより行う。
該絶縁層塗布液に用いられる有機溶媒としては、高分子化合物ならびに架橋剤を溶解させるものであれば特に制限は無いが、好ましくは、常圧での沸点が100℃~200℃の有機溶媒である。該有機溶媒としては、2-ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン、オクタフルオロトルエン等が挙げられる。該絶縁層塗布液には、必要に応じてレベリング剤、界面活性剤、硬化触媒等を添加することができる。
該絶縁層塗布液は公知のスピンコート、ダイコーター、スクリーン印刷、インクジェット等により有機半導体化合物又はゲート電極の上に塗布することができる。形成される塗布層は必要に応じて乾燥させる。ここでいう乾燥は、塗布された樹脂組成物の溶媒を除去することを意味する。
乾燥させた塗布層は、次いで硬化させる。硬化は有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物が架橋することを意味する。トランジスタ絶縁層用樹脂組成物の架橋は、例えば、塗布層に対して電磁波又は熱を印加することにより行われる。そうすると、高分子化合物(A)の第1の官能基から第2の官能基が生成して、活性水素化合物(B)の活性水素含有基と反応するからである。
高分子化合物(A)に光二量化反応性基が含まれる場合、塗布層の硬化は、該塗布層に熱を印加し、電磁波又は電子線を照射することにより行う。熱の印加と電磁波又は電子線の照射は上記と逆の順番で行ってもよい。塗布層に熱を印加する工程と、塗布層に電磁波又は電子線を照射する工程の両方行うことで、上記第2の官能基及び活性水素含有基に加えて光二量化反応性基も反応する。その結果、絶縁層の架橋密度が向上し、電圧印加時の分極がより抑制され、有機薄膜トランジスタの閾値電圧の絶対値及びヒステリシスが小さくなる。
塗布層に熱を印加する場合は、塗布層を約80~250℃、好ましくは約100~230℃の温度に加熱して約5~120分、好ましくは約10~60分維持する。加熱温度が低すぎたり加熱時間が短すぎると絶縁層の架橋が不十分になり、加熱温度が高すぎたり加熱時間が長すぎると絶縁層が損傷する可能性がある。
塗布層に電磁波を照射する場合、絶縁層の架橋及び損傷の度合いを考慮して、照射条件を調節する。マイクロ波を印加して加熱する場合は、絶縁層の架橋が及び損傷の度合いを考慮して印加条件を調節する。
照射する電磁波の波長は450nm以下が好ましく、より好ましくは150~410nmである。照射する電磁波の波長が450nmを越えると有機薄膜トランジスタ絶縁層材料の架橋が不十分になる場合がある。電磁波としては、紫外線が好ましい。
紫外線の照射は、例えば、半導体の製造のために使用されている露光装置やUV硬化性樹脂を硬化させるために使用されているUVランプを用いて行うことができる。電子線の照射は、例えば、超小型電子線照射管を用いて行うことができる。加熱はヒーター及びオーブンなどを用いて行うことができる。その他の照射条件及び加熱条件は、付加重合反応基及び使用される光重合開始剤の種類及び量等に応じて適宜決定される。
有機薄膜トランジスタを構成する基板1、ゲート電極2、ソース電極5、ドレイン電極6及び有機半導体層4は、通常使用される材料及び方法で構成すればよい。例えば、基板の材料には樹脂やプラスチックの板やフィルム、ガラス板、シリコン板などが用いられる。電極の材料には、クロム、金、銀、アルミニウム等を用い、蒸着法、スパッタ法、印刷法、インクジェット法等公知の方法で形成する。
有機半導体化合物としてはπ共役ポリマーが広く用いられ、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリアリルアミン類、フルオレン類、ポリカルバゾール類、ポリインドール類、ポリ(P-フェニレンビニレン)類などを用いることができる。また、有機溶媒への溶解性を有する低分子物質、例えば、ペンタセンなどの多環芳香族の誘導体、フタロシアニン誘導体、ペリレン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、フラーレン類、カーボンナノチューブ類などを用いることができる。具体的には、9,9-ジ-n-オクチルフルオレン-2,7-ジ(エチレンボロネート)と、5,5’-ジブロモ-2,2’-バイチオフェンとの縮合物等があげられる。
有機半導体層の形成は、例えば、有機半導体化合物に要すれば溶媒などを添加して有機半導体塗布液を調製し、これをゲート絶縁層上に塗布、乾燥させることにより行う。
使用される溶媒としては有機半導体を溶解又は分散させるものであれば特に制限は無いが、好ましくは、常圧での沸点が50℃~200℃のものである。該溶媒としては、クロロホルム、トルエン、アニソール、2-ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。該有機半導体塗布液は、前記絶縁層塗布液と同様に公知のスピンコート、ダイコーター、スクリーン印刷、インクジェット等によりゲート絶縁層上に塗布することができる。
本発明の有機薄膜トランジスタを用いて、好適に有機薄膜トランジスタを有するディスプレイ用部材を作製できる。該有機薄膜トランジスタを有するディスプレイ用部材を用いて、ディスプレイ用部材を備えるディスプレイを好適に作製できる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
合成例1
(高分子化合物1の合成)
スチレン(和光純薬製)2.60g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)9.71g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.00g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.07g、オクタフルオロトルエン(アルドリッチ製)3.59gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物1を得た。得られた高分子化合物1にオクタフルオロトルエン53.58gを加えて高分子化合物1を溶解させ、高分子化合物1が溶解している粘稠なオクタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物1の合成)
スチレン(和光純薬製)2.60g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)9.71g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.00g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.07g、オクタフルオロトルエン(アルドリッチ製)3.59gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物1を得た。得られた高分子化合物1にオクタフルオロトルエン53.58gを加えて高分子化合物1を溶解させ、高分子化合物1が溶解している粘稠なオクタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物1の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、495000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例2
(高分子化合物2の合成)
スチレン(和光純薬製)1.12g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)6.26g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)0.68g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.29g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.10gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物2の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物2の合成)
スチレン(和光純薬製)1.12g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)6.26g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)0.68g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.29g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.10gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物2の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物2の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、135000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例3
(高分子化合物3の合成)
スチレン(和光純薬製)0.56g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)6.26g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.37g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.29g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.29gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物3の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物3の合成)
スチレン(和光純薬製)0.56g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)6.26g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.37g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.29g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.29gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物3の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物3の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、131000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例4
(高分子化合物4の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)6.26g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)2.05g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.29g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.47gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物4の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)6.26g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)2.05g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.29g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.47gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物3の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、166000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例5
(高分子化合物5の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)2.00g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.01g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)3.00gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物5の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、下式中のnは重合度を表す。
(高分子化合物5の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)2.00g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.01g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)3.00gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物5の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、下式中のnは重合度を表す。
得られた高分子化合物5の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、88000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例6
(高分子化合物6の合成)
不活性雰囲気下、2,7-ビス(1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジオクチルフルオレン5.20g、ビス(4-ブロモフェニル)-(4-セカンダリブチルフェニル)-アミン4.50g、酢酸パラジウム2.2mg、トリ(2-メチルフェニル)ホスフィン15.1mg、メチルトリ-n-オクチルアンモニウムクロリド(アルドリッチ製「Aliquat336」(商品名))0.91g、トルエン70mlを混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2重量モル炭酸ナトリウム水溶液19mlを滴下し、4時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸121mgを加え、さらに3時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で4時間撹拌した。冷却後、水60mlで3回、3重量%酢酸水溶液60mlで3回、水60mlで3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール3Lに滴下し、3時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物6の収量は5.25gであった。
(高分子化合物6の合成)
不活性雰囲気下、2,7-ビス(1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジオクチルフルオレン5.20g、ビス(4-ブロモフェニル)-(4-セカンダリブチルフェニル)-アミン4.50g、酢酸パラジウム2.2mg、トリ(2-メチルフェニル)ホスフィン15.1mg、メチルトリ-n-オクチルアンモニウムクロリド(アルドリッチ製「Aliquat336」(商品名))0.91g、トルエン70mlを混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2重量モル炭酸ナトリウム水溶液19mlを滴下し、4時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸121mgを加え、さらに3時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で4時間撹拌した。冷却後、水60mlで3回、3重量%酢酸水溶液60mlで3回、水60mlで3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール3Lに滴下し、3時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物6の収量は5.25gであった。
高分子化合物6のポリスチレン換算重量平均分子量は2.6×105であった。ここで、下式中のnは重合度を表す。
合成例7
(高分子化合物7の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)2.62g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.24g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.04g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)13.35gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物7の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物7の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)2.62g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.24g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.04g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)13.35gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物7の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物7の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、169000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例8
(高分子化合物8の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.97g、2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.47g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.23gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物8の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物8の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.97g、2-〔O-(1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)2.47g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.23gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物8の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物8の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、145000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例9
(高分子化合物9の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.97g、2-〔1’-(3’、5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BP」)2.59g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.23gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物9の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物9の合成)
2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.97g、2-〔1’-(3’、5’-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BP」)2.59g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.05g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)14.23gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物9の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物9の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、145000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
合成例10
(高分子化合物10の合成)
スチレン(和光純薬製)2.60g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、クロロメチルスチレン(アルドリッチ製、3-、4-異性体混合物)0.79g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.97g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.24g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.04g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)13.55gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物10が溶解している粘稠な2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
(高分子化合物10の合成)
スチレン(和光純薬製)2.60g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン(アルドリッチ製)5.00g、クロロメチルスチレン(アルドリッチ製、3-、4-異性体混合物)0.79g、ジエチルアクリルアミド(株式会社 興人製)1.97g、2-〔O-[1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ〕エチル-メタクリレート(昭和電工製、商品名「カレンズMOI-BM」)1.24g、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)0.04g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン(アルドリッチ製)13.55gを、50ml耐圧容器(エース製)に入れ、アルゴンでバブリングした後、密栓し、60℃のオイルバス中で24時間重合させて、下式で表される高分子化合物10が溶解している粘稠な2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を得た。ここで、( )の添え数字は繰り返し単位のモル分率を示している。
得られた高分子化合物10の標準ポリスチレンから求めた重量平均分子量は、151000であった(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1本+「Tskgel super H2000」1本、移動相=THF)。
実施例1
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
旭硝子社製のフッ素樹脂「ルミフロンLF200F」(商品名)5.00gを2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン7.5gに溶解して調製したルミフロンの2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.00g、合成例1で得た高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液2.76g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン3.00gを10mlのサンプル瓶に入れ、攪拌溶解した。得られた均一な溶液を、孔径0.45μmのメンブレンフィルターでろ過して有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含むオーバーコート絶縁層塗布溶液を調製した。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
旭硝子社製のフッ素樹脂「ルミフロンLF200F」(商品名)5.00gを2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン7.5gに溶解して調製したルミフロンの2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.00g、合成例1で得た高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液2.76g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン3.00gを10mlのサンプル瓶に入れ、攪拌溶解した。得られた均一な溶液を、孔径0.45μmのメンブレンフィルターでろ過して有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含むオーバーコート絶縁層塗布溶液を調製した。
「ルミフロンLF200F」(商品名)は、式(2-a)で表される繰り返し単位と式(3-a)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物である。式(2-a)中、Xはフッ素原子、塩素原子又はトリフルオロメチル基を表す。式(3-a)中、R4はアルキレン基を表す。
次いで、高分子化合物6を溶媒であるキシレンに溶解して、濃度が0.5重量%である溶液(有機半導体組成物)を作製し、これをメンブランフィルターでろ過して塗布液を調製した。
得られた高分子化合物6の塗布液を、ボトムゲートボトムコンタクト素子(協同インター製)上にスピンコート法により塗布し、窒素中200℃で10分焼成して約60nmの厚さを有する活性層を形成した。
次いで、得られた活性層上に、前記オーバーコート絶縁層塗布溶液をスピンコート法により塗布し、窒素中200℃で30分焼成して約6μmの厚さを有するオーバーコート絶縁層を形成し、電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。
実施例2
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物2の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.40gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.50gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物2の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.40gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.50gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
実施例3
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物3の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.41gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.50gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物3の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.41gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.50gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
実施例4
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.43gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.50gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.43gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.50gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
実施例5
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物7の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.38gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を2.00gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物7の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.38gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を2.00gとした以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
<トランジスタ特性>
こうして作製した電界効果型有機薄膜トランジスタについて、ゲート電圧Vgを20~-40V、ソース・ドレイン間電圧Vsdを0~-40Vに変化させた条件で、そのトランジスタ特性を真空プロ-バ(BCT22MDC-5-HT-SCU;Nagase Electronic Equipment
s Service Co., LTD製)を用いて測定した結果を表1に示す。
こうして作製した電界効果型有機薄膜トランジスタについて、ゲート電圧Vgを20~-40V、ソース・ドレイン間電圧Vsdを0~-40Vに変化させた条件で、そのトランジスタ特性を真空プロ-バ(BCT22MDC-5-HT-SCU;Nagase Electronic Equipment
s Service Co., LTD製)を用いて測定した結果を表1に示す。
実施例6
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
旭硝子社製のフッ素樹脂「ルミフロンLF906N」(商品名)10.00gを2-ヘプタノン4.28gに溶解して調製したルミフロンの2-ヘプタノン溶液0.40g、合成例4で得た高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.63g、2-ヘプタノン1.50gを10mlのサンプル瓶に入れ、攪拌溶解した。得られた均一な溶液を、孔径0.45μmのメンブレンフィルターでろ過して有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含むオーバーコート絶縁層塗布溶液を調製した。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
旭硝子社製のフッ素樹脂「ルミフロンLF906N」(商品名)10.00gを2-ヘプタノン4.28gに溶解して調製したルミフロンの2-ヘプタノン溶液0.40g、合成例4で得た高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.63g、2-ヘプタノン1.50gを10mlのサンプル瓶に入れ、攪拌溶解した。得られた均一な溶液を、孔径0.45μmのメンブレンフィルターでろ過して有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含むオーバーコート絶縁層塗布溶液を調製した。
「ルミフロンLF906N」(商品名)は、式(2-a)で表される繰り返し単位と式(3-a)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物である。式(2-a)中、Xはフッ素原子、塩素原子又はトリフルオロメチル基を表す。式(3-a)中、R4はアルキレン基を表す。
次いで、高分子化合物6を溶媒であるキシレンに溶解して、濃度が0.5重量%である溶液(有機半導体組成物)を作製し、これをメンブランフィルターでろ過して塗布液を調製した。
得られた高分子化合物6の塗布液を、ボトムゲートボトムコンタクト素子(協同インター製)上にスピンコート法により塗布し、窒素中200℃で10分焼成して約60nmの厚さを有する活性層を形成した。
次いで、得られた活性層上に、前記オーバーコート絶縁層塗布溶液をスピンコート法により塗布し、窒素中200℃で30分焼成してオーバーコート絶縁層を形成し、電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、4.9μmであった。
実施例7
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物7の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.54gとした以外は、実施例6と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、5.0μmであった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液の代わりに高分子化合物7の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.54gとした以外は、実施例6と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、5.0μmであった。
実施例8
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
「ルミフロンLF906N」(商品名)の2-ヘプタノン溶液を0.60gに、高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液の代わりに合成例8で得た高分子化合物8の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を2.03gとした以外は、実施例6と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、5.1μmであった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
「ルミフロンLF906N」(商品名)の2-ヘプタノン溶液を0.60gに、高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液の代わりに合成例8で得た高分子化合物8の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液を2.03gとした以外は、実施例6と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、5.1μmであった。
実施例9
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液の代わりに合成例9で得た高分子化合物9の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.65gとした以外は、実施例6と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、2.9μmであった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物4の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液の代わりに合成例9で得た高分子化合物9の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.65gとした以外は、実施例6と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、2.9μmであった。
実施例10
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
「ルミフロンLF200F」(商品名、旭硝子(株)製)10.00gを2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン15.00gに溶解して調製したルミフロンの2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.00g、合成例10で得た高分子化合物10の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.80g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン3.50gを20mlのサンプル瓶に入れ、攪拌溶解した。得られた均一な溶液を、孔径0.45μmのメンブレンフィルターでろ過して有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含むオーバーコート絶縁層塗布溶液を調製した。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
「ルミフロンLF200F」(商品名、旭硝子(株)製)10.00gを2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン15.00gに溶解して調製したルミフロンの2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.00g、合成例10で得た高分子化合物10の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液2.80g、2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン3.50gを20mlのサンプル瓶に入れ、攪拌溶解した。得られた均一な溶液を、孔径0.45μmのメンブレンフィルターでろ過して有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含むオーバーコート絶縁層塗布溶液を調製した。
「ルミフロンLF200F」(商品名)は、式(2-a)で表される繰り返し単位と式(3-a)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物である。式(2-a)中、Xはフッ素原子、塩素原子又はトリフルオロメチル基を表す。式(3-a)中、R4はアルキレン基を表す。
次いで、高分子化合物6を溶媒であるキシレンに溶解して、濃度が0.5重量%である溶液(有機半導体組成物)を作製し、これをメンブランフィルターでろ過して塗布液を調製した。
得られた高分子化合物6の塗布液を、ボトムゲートボトムコンタクト素子(協同インター製)上にスピンコート法により塗布し、窒素中200℃で10分焼成して約60nmの厚さを有する活性層を形成した。
次いで、得られた活性層上に、前記オーバーコート絶縁層塗布溶液をスピンコート法により塗布し、窒素中200℃で30分焼成した後、UVオゾン照射装置(サムコ製、 モデルUV-1)を用いて不活性ガス中1分間UV照射してオーバーコート絶縁層を形成し、電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。
<トランジスタ特性>
こうして作製した電界効果型有機薄膜トランジスタについて、ゲート電圧Vgを20~-40V、ソース・ドレイン間電圧Vsdを0~-40Vに変化させた条件で、そのトランジスタ特性を真空プロ-バ(「BCT22MDC-5-HT-SCU」(商品名);Nagase Electronic Equipments Service Co. LTD製)を用いて測定した結果を表1に示す。
こうして作製した電界効果型有機薄膜トランジスタについて、ゲート電圧Vgを20~-40V、ソース・ドレイン間電圧Vsdを0~-40Vに変化させた条件で、そのトランジスタ特性を真空プロ-バ(「BCT22MDC-5-HT-SCU」(商品名);Nagase Electronic Equipments Service Co. LTD製)を用いて測定した結果を表1に示す。
比較例1
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の替わりに高分子化合物5の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.00gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.00gとし、「ルミフロンLF200F」(商品名)を用いなかった以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。閾値電圧の絶対値は40V以上であり、ゲート電圧Vgを20~-40V、ソース・ドレイン間電圧Vsdを0~-40Vに変化させた条件では駆動しなかった。
(電界効果型有機薄膜トランジスタの作製)
高分子化合物1のオクタフルオロトルエン溶液の替わりに高分子化合物5の2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエン溶液1.00gを用い、添加する2,3,4,5,6-ペンタフルオロトルエンの重量を1.00gとし、「ルミフロンLF200F」(商品名)を用いなかった以外は、実施例1と同様にして電界効果型有機薄膜トランジスタを作製し、大気中でトランジスタ特性を測定した。オーバーコート絶縁層の厚みは、約6μmであった。閾値電圧の絶対値は40V以上であり、ゲート電圧Vgを20~-40V、ソース・ドレイン間電圧Vsdを0~-40Vに変化させた条件では駆動しなかった。
実施例の結果に示されるように、本発明によれば、安定性の高い有機薄膜トランジスタを提供することが可能となる。
1…基板、
2…ゲート電極、
3…ゲート絶縁層、
4…有機半導体層、
5…ソース電極、
6…ドレイン電極、
7…オーバーコート。
2…ゲート電極、
3…ゲート絶縁層、
4…有機半導体層、
5…ソース電極、
6…ドレイン電極、
7…オーバーコート。
Claims (11)
- 式
(1)
[式中、R1、R2及びR3は、同一又は相異なり、水素原子、フッ素原子又は炭素数1~20の一価の有機基を表す。Rは、水素原子、又はフッ素原子を有さない炭素数1~20の一価の有機基を表す。Rfは、フッ素原子又はフッ素原子を有する炭素数1~20の一価の有機基を表す。Raaは、炭素数1~20の二価の有機基を表す。該二価の有機基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。aは、0~20の整数を表し、bは、1~5の整数を表す。
Raaが複数個ある場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一でも相異なっていてもよい。Rfが複数個ある場合、それらは同一でも相異なってもよい。]
で表される繰り返し単位を含有する高分子化合物(A)と、
式
(2)
[式中、Xは、水素原子、フッ素原子、塩素原子又はフッ素置換された炭素数1~20の一価の有機基を表す。]
及び、式
(3)
[式中、R4は、アルキレン基を表す。該アルキレン基中の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。]
で表される繰り返し単位を含有するフッ素樹脂であって、分子内に活性水素を少なくとも2つ以上含有するフッ素樹脂である活性水素化合物(B)とを、
含有する有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物。 - 前記高分子化合物(A)が、分子内に第1の官能基を2つ以上含有し、該第1の官能基が、活性水素と反応する第2の官能基を電磁波の照射もしくは熱の作用により生成する官能基である請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物。
- 前記第1の官能基が、ブロック化剤でブロックされたイソシアナト基及びブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基である請求項2に記載の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物。
- 請求項1~5のいずれかに記載の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を含む液体を基材に塗布して塗布層を形成する工程;及び
該塗布層に対して電磁波又は熱を印加することにより高分子化合物(A)の第1の官能基から第2の官能基を生成させて、活性水素化合物(B)の活性水素含有基と反応させる工程;
を包含する有機薄膜トランジスタ絶縁層の形成方法。 - 請求項1~5のいずれかに記載の有機薄膜トランジスタ絶縁層用樹脂組成物を用いて形成した有機薄膜トランジスタ用オーバーコート絶縁層。
- 請求項7に記載のオーバーコート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタ。
- ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタ又はボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタである請求項8に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 請求項8又9に記載の有機薄膜トランジスタを含むディスプレイ用部材。
- 請求項10に記載のディスプレイ用部材を含むディスプレイ。
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