有機半導体材料、有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタ
【課題】 キャリア移動度が高く、且つ十分な電流ＯＮ／ＯＦＦ比を有する有機半導体材料を用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供すること。
【解決手段】 下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料
【化１】
（一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または芳香族炭化水素環を表す。但し、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する。）
【解決手段】 下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料
【化１】
（一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または芳香族炭化水素環を表す。但し、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料、有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、更に情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。また、こうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。
【０００４】
ここでＴＦＴ素子には主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等の半導体を用いることができ、これらのＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。こうしたＴＦＴ素子の製造には、通常スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。
【０００５】
しかしながら、このようなＴＦＴ素子の製造では、真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、ＴＦＴ素子では通常それぞれの層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等、設備の変更が容易ではない。
【０００６】
また、このような従来からのＳｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるを得ず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイをこうした従来知られたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。
【０００７】
一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、例えば、非特許文献１等において論じられているような有機レーザー発振素子や、例えば非特許文献２等、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）への応用が期待されている。これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、更にはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のＳｉ系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも、例えば、ＴＦＴ素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができるであろう。
【０００８】
しかしながら、こうしたＴＦＴ素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、ペンタセンやテトラセンといったアセン類（例えば、特許文献１参照。）、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物（例えば、特許文献２参照。）や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー（例えば、特許文献３参照。）、ナフタレン、アントラセンに５員の芳香族複素環が対称に縮合した化合物（例えば、特許文献４参照。）、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン（例えば、特許文献５参照。）、更にはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子等限られた種類の化合物（例えば、非特許文献１〜３参照。）である。
【０００９】
有機半導体材料としてよく知られている、例えば、上記のペンタセンに代表されるような芳香族炭化水素環が縮合したアセン類は、分子間凝集力が強く高い結晶性を有しており、このため高いキャリア移動度と優れた半導体デバイス特性を発現することが報告されている。しかしながら、ペンタセンは有機溶媒に対して不溶もしくは難溶のために、塗布による膜の形成が難しいという問題があった。
【００１０】
また、無置換セクシチオフェンに代表されるような置換基を持たないチオフェンオリゴマーも分子間でπスタックを形成し、規則的に配列した構造を形成しやすいが、ペンタセンと同様に不溶性もしくは難溶性であり、塗布することは難しい。
【００１１】
一方、Ｐ３ＨＴに代表されるチオフェンオリゴマーは有機溶媒に可溶であり、塗布やインクジェット方式による膜の形成が可能である。しかし分子量分布を持つポリマーではπスタックの形成が不十分であり、分子配列が乱れた部分が多く存在するために、満足できるキャリア移動度やＯＮ／ＯＦＦ比が得られなかった。
【００１２】
また、ポリチオフェン主鎖上に位置規則性に並んだ側鎖を配置することにより、分子同士の配列が促進され密に積み重なったラメラ構造を形成されるとし、また塗布プロセスで作製したＴＦＴ素子が紹介している（例えば、特許文献６〜８参照。）が、満足できる移動度は得られておらず、より高移動度の材料が望まれている。
【特許文献１】特開平５−５５５６８号公報
【特許文献２】特開平５−１９０８７７号公報
【特許文献３】特開平８−２６４８０５号公報
【特許文献４】特開平１１−１９５７９０号公報
【特許文献５】特開２００３−１５５２８９号公報
【特許文献６】特開２００３−２６４６５５号公報
【特許文献７】特開２００３−２６４３２７号公報
【特許文献８】特開２００３−２６８０８３号公報
【非特許文献１】『サイエンス』（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌２８９巻、５９９頁（２０００）
【非特許文献２】『ネイチャー』（Ｎａｔｕｒｅ）誌４０３巻、５２１頁（２０００）
【非特許文献３】『アドバンスド・マテリアル』（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ）誌、２００２年、第２号、９９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、キャリア移動度が高く、且つ十分な電流ＯＮ／ＯＦＦ比を有する有機半導体材料を用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
【００１５】
（１）下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【００１６】
【化１】
【００１７】
（一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。但し、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する。）
（２）前記一般式（１）で表される化合物の分子量が１００００以下であることを特徴とする前記（１）に記載の有機半導体材料。
【００１８】
（３）前記一般式（１）におけるＡｒ1〜Ａｒ4がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機半導体材料。
【００１９】
（４）前記一般式（１）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする前記（３）に記載の有機半導体材料。
【００２０】
（５）前記一般式（１）が下記一般式（２）または（３）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機半導体材料。
【００２１】
【化２】
【００２２】
（一般式（２）、（３）中、Ａｒ5〜Ａｒ8は５員の芳香族複素環を表し、Ｒ7及びＲ8はハロゲン原子または置換基を表す。）
（６）前記一般式（２）または（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（５）に記載の有機半導体材料。
【００２３】
（７）前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（４ａ）〜（４ｄ）のいずれかで表されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機半導体材料。
【００２４】
【化３】
【００２５】
（一般式（４ａ）〜（４ｄ）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表し、Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。Ａ1〜Ａ12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員環は全て芳香族複素環である。）
（８）前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるＡ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員芳香族複素環がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（７）に記載の有機半導体材料。
【００２６】
（９）前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする前記（８）に記載の有機半導体材料。
【００２７】
（１０）前記一般式（４ａ）が前記一般式（２）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（８）に記載の有機半導体材料。
【００２８】
（１１）前記一般式（２）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（１０）に記載の有機半導体材料。
【００２９】
（１２）前記一般式（４ｂ）が前記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（８）に記載の有機半導体材料。
【００３０】
（１３）前記一般式（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（１２）に記載の有機半導体材料。
【００３１】
（１４）前記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の有機半導体材料の構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持たないことを特徴とする有機半導体材料。
【００３２】
（１５）前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
【００３３】
（１６）前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。
【００３４】
（１７）前記（１）〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００３５】
本発明により、キャリア移動度が高く、且つ十分な電流ＯＮ／ＯＦＦ比を有する有機半導体材料を用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物において、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する、逆に言うと構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持たない。ここで、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造、Ｔａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造とは以下に示すような位置関係に置換基を有することである。
【００３７】
【化４】
【００３８】
化合物が構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持つと、互置換基の立体障害のために連結した芳香環は互いのπ平面が同一平面内からずれ、角度を持ってねじれた構造をとる。このようなねじれ構造は主鎖内でキャリアである電荷が非局在化することを妨げ、キャリア移動に有効な共役長長さを制限する。
【００３９】
Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造で構成されると、上記のようなねじれ構造は生じず、主鎖内の芳香環のπ平面は同一平面上に存在することができ、大きなπ共役面が形成される。このような大きなπ共役面は分子間のπスタックをより促進する。また、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造をとることによって、分子間で側鎖が規則的に配列しラメラ構造の形成をより効果的に促進し、分子が密に配列した薄膜を形成することが可能となる。このような効果は、分子内にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造のどちらか一方のみが存在する場合に特に大きく働く。また、置換基を導入することによって塗布法（溶液プロセスともいう）に必要な十分な溶解性が得られる。以上によって、本発明の有機半導体材料を用いることにより、移動度が高く塗布法で簡便に作製できる有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００４０】
一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。
【００４１】
芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。中でも好ましく用いられるのはベンゼン環である。更にこれらの芳香族炭化水素環は無置換でも置換基を有していてもよいが、該置換基としては、前述の２つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素環及び２つ以上の環が縮合した芳香族複素環の置換基として説明した置換基が挙げられる。
【００４２】
芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも１つが更に窒素原子で置換されている環等が挙げられる。
【００４３】
Ｒ1〜Ｒ4が表す置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、芳香族複素環（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。これら置換基の中でもアルキル基が好ましい。
【００４４】
Ｒ5及びＲ6が表す置換基としては、上述のＲ1〜Ｒ4が表す置換基で挙げられたものが適用できる。これらの置換基の中でも芳香族炭化水素環または芳香族複素環が好ましく、より好ましくは芳香族炭化水素環である。
【００４５】
前記一般式（２）、（３）において、Ａｒ5〜Ａｒ8は５員の芳香族複素環を表し、Ｒ7及びＲ8はハロゲン原子または置換基を表す。５員の芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、キサゾール環、イソオキサゾール環等が挙げられる。Ｒ7及びＲ8が表す置換基としては上記Ｒ1〜Ｒ4が表す置換基と同義のものが挙げられるが、好ましくはアルキル基である。
【００４６】
前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表し、Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または芳香族炭化水素環を表す。Ａ1〜Ａ12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員環は全て芳香族複素環である。
【００４７】
Ｌ1、Ｒ1〜Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6は一般式（１）のそれと同義であり、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員の芳香族複素環は、前記一般式（２）、（３）においてＡｒ5〜Ａｒ8が表す芳香族複素環と同義である。
【００４８】
以下、本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物の具体的例示化合物を示すが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
【化５】
【００５０】
【化６】
【００５１】
【化７】
【００５２】
【化８】
【００５３】
【化９】
【００５４】
【化１０】
【００５５】
化合物例に代表される本発明に係る化合物は、例えば、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，１１，５，１３５７−１３６３（２００１）を参考に合成することができる。
【００５６】
《有機半導体膜》
本発明の有機半導体膜について説明する。
【００５７】
本発明の有機半導体材料は適当な有機溶媒（後述する）と混合し、溶液または分散液として用いることができる。
【００５８】
本発明の有機半導体材料を含有する溶液を用いて有機半導体膜を作製する場合、使用する有機溶媒は何を用いても構わず、また２種以上の有機溶媒を混合して用いてもよいが、好ましくは非ハロゲン系の溶媒を１種以上含んでおり、より好ましくは非ハロゲン系の溶媒のみで構成されていることが望ましい。
【００５９】
《室温で溶液または分散液》
本発明の有機半導体膜は、本発明の有機半導体材料を下記に示す有機溶媒と混合して調製した、室温で溶液または分散液を用いて膜形成する工程を経て作製されることが好ましい。ここで、室温で溶液または分散液とは、有機半導体材料と有機溶媒とを１０〜８０℃の条件下で混合した時に溶液または分散液が形成されることが好ましく、分散液とは有機半導体材料が粒子状に分散された状態を表すが、分散液中に有機半導体材料が部分的溶解している状態も含まれる。
【００６０】
また分散液の一態様としては、例えば、８０℃の温度条件下では溶解し、溶液を形成するが、室温（通常２５℃前後の温度を示す）に戻すと有機半導体材料の粒子、凝集体、析出物等が有機溶媒中に分散されている状態等を挙げることができる。
【００６１】
（有機溶媒）
上記の溶液または分散液の調製に用いる有機溶媒としては特に制限はなく、単一溶媒でも混合溶媒でもよいが、好ましくは非ハロゲン系溶媒が用いられる。本発明に用いられる非ハロゲン系溶媒としては、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族系、シクロヘキサンなどの脂環式系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル、アニソール、ベンジルエチルエーテル、エチルフェニルエーテル、ジフェニルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、エチルセロソルブ等のエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン等のケトン系溶媒、その他ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルホルムアミド、１，３−ジオキソラン等が挙げられる。
【００６２】
また併用される有機溶剤は特に制限されるものではないが、好ましいものとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、β−メトキシプロピオン酸メチル、β−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、ヘキサン、リモネン、シクロヘキサンなどが挙げられる。これらの有機溶媒は２種類以上を組合せて用いることもできる。
【００６３】
また、エステル系溶剤としてはオキシイソ酪酸アルキルエステル等を用いてもよく、オキシイソ酪酸エステルとしては、α−メトキシイソ酪酸メチル、α−メトキシイソ酪酸エチル、α−エトキシイソ酪酸メチル、α−エトキシイソ酪酸エチルなどのα−アルコキシイソ酪酸アルキルエステル；β−メトキシイソ酪酸メチル、β−メトキシイソ酪酸エチル、β−エトキシイソ酪酸メチル、β−エトキシイソ酪酸エチルなどのβ−アルコキシイソ酪酸アルキルエステル；及びα−ヒドロキシイソ酪酸メチル、α−ヒドロキシイソ酪酸エチルなどのα−ヒドロキシイソ酪酸アルキルエステルが挙げられ、特にα−メトキシイソ酪酸メチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、β−エトキシイソ酪酸メチルまたはα−ヒドロキシイソ酪酸メチル等を用いることができる。
【００６４】
《有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴともいう）》
本発明の有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ（本願では、有機ＴＦＴともいう）について説明する。
【００６５】
本発明の有機半導体材料は有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）等の半導体層に用いられることにより、良好に駆動する有機半導体デバイス、有機ＴＦＴを提供することができる。
【００６６】
有機ＴＦＴ（有機薄膜トランジスタ）は、支持体上に半導体層として有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。
【００６７】
本発明の有機半導体材料を有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタの半導体層に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶媒に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置するのが好ましい。
【００６８】
この場合、本発明の有機半導体材料を溶解する溶媒は、有機半導体材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素、ｎ−ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の環状炭化水素系溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒のうち非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。
【００６９】
本発明の有機薄膜トランジスタは、本発明の有機半導体材料を前述のように半導体層に用いることが好ましい。前記半導体層は、これらの有機半導体材料を含有する溶液または分散液を塗布することにより形成することが好ましい。有機半導体材料を溶解する溶媒は、前記非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。
【００７０】
本発明において、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【００７１】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。更に導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００７２】
ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。それらのうち好ましいのは酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【００７３】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００７４】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶媒あるいは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する所謂ゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。
【００７５】
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号の各公報等に記載されている。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【００７６】
また有機化合物皮膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
【００７７】
また、支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【００７８】
以下に、本発明の有機半導体材料を用いて形成された有機半導体膜を用いた有機薄膜トランジスタについて説明する。
【００７９】
図１は本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。同図（ａ）は支持体６上に金属箔等によりソース電極２、ドレイン電極３を形成し、両電極間に本発明の有機半導体材料からなる有機半導体層１を形成し、その上に絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して有機薄膜トランジスタを形成したものである。同図（ｂ）は有機半導体層１を、（ａ）では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。（ｃ）は支持体６上に先ずコート法等を用いて、有機半導体層１を形成し、その後ソース電極２、ドレイン電極３、絶縁層５、ゲート電極４を形成したものを表す。
【００８０】
同図（ｄ）は支持体６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に本発明の有機半導体材料により形成された有機半導体層１を形成する。その他同図（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。
【００８１】
図２は有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の１例を示す図である。
【００８２】
有機薄膜トランジスタシート１０はマトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ１１を有する。７は各有機薄膜トランジスタ１１のゲートバスラインであり、８は各有機薄膜トランジスタ１１のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ１１のソース電極には、出力素子１２が接続され、この出力１２は、例えば、液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１３は蓄積コンデンサ、１４は垂直駆動回路、１５は水平駆動回路である。
【００８３】
《有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）》
本発明の有機半導体デバイスまたは有機薄膜トランジスタは、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）に具備することができ、本発明に係る有機ＥＬ素子は、例えば、陽極と陰極との間に有機ＥＬ層（有機化合物層ともいう）が挟まれた状態のものが挙げられるが、これらの構成としては従来公知の層構成、有機ＥＬ層の材料等を用いて作製することができる。例えば、Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁の文献等が参照出来る。また、本発明の有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタは、例えば、ＳＩＤ２００５，ｓｅｓｓｉｏｎ４９−１，２，３に紹介されている技術に適用することができ、ａ−Ｓｉトランジスタを本発明の有機半導体トランジスタに置き換えることで良好な特性を得ることが可能である。
【００８４】
本発明に係る有機ＥＬ素子を発光（例えば、表示装置、照明装置等に適用）させるにあたっては、高い発光輝度を得、且つ発光寿命が長い等の効果を得る観点から、本発明の有機半導体デバイスまたは本発明の有機薄膜トランジスタを具備していることが好ましい。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００８６】
実施例１
《有機薄膜トランジスタ１の作製》
ゲート電極としての比抵抗０．０２Ω・ｃｍのＳｉウェハーに、厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。
【００８７】
次に有機半導体として、比較化合物（１）のシクロヘキサン溶液を窒素ガスでバブリングすることで溶液中の溶存酸素を除去し、１．０１３×１０2ｋＰａの窒素ガス雰囲気下で前記熱酸化膜（酸化珪素被膜）の表面にアプリケーターを用いて塗布し、キャスト膜（膜厚２０ｎｍ）を形成した。室温で乾燥させた後、Ｎ2ガス雰囲気中で熱処理を施した。
【００８８】
更にこの膜の表面にマスクを用いて金を蒸着し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。以上によりチャネル長Ｌ＝３０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１ｍｍの有機薄膜トランジスタ１（比較例）を作製した。
【００８９】
《有機薄膜トランジスタ２、３の作製》
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物（１）を比較化合物（２）（ＪＡＣＳ，１２６，３３７８〜３３７９（２００４）を参考に合成した）、比較化合物（３）に変更し、クロロホルムの溶液または分散液として用いた以外は有機薄膜トランジスタ１と同様にして、有機薄膜トランジスタ２、３（比較例）を各々作製した。
【００９０】
【化１１】
【００９１】
《有機薄膜トランジスタ４〜８の作製》
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物（１）の代替として、表１に記載の本発明の有機半導体材料に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ４〜８（本発明）を作製した。
【００９２】
《キャリア移動度評価及びＯＮ／ＯＦＦ比の評価》
得られた有機薄膜トランジスタ１〜８の各々について、作製直後の各素子のキャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ比を各々求めた。なお、本発明ではＩ−Ｖ特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、更にドレインバイアス−５０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖ及び０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率からＯＮ／ＯＦＦ比を求めた。
【００９３】
得られた結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表１から、比較の有機ＴＦＴ素子と比べて、本発明の有機ＴＦＴ素子４〜８は十分な溶解性を持ちながら、優れたトランジスタ特性を示すことが判る。
【００９６】
実施例２
《有機ＥＬ素子の作製》
有機ＥＬ素子の作製は、Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁に記載の方法を参考にして、図３に示したような封止構造を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子を作製した。なお、図３において、１０１は基板、１０２ａは陽極、１０２ｂは有機ＥＬ層（具体的には、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等が含まれる）、１０２ｃは陰極を示し、陽極１０２ａ、有機ＥＬ層１０２ｂ、陰極１０２ｃにより、発光素子１０２が形成されている。１０３は封止膜を示す。なお、本発明に係る有機ＥＬ素子はボトムエミッション型でもトップエミッション型のどちらでもよい。
【００９７】
本発明に係る有機ＥＬ素子と本発明の有機薄膜トランジスタ（ここで、本発明の有機薄膜トランジスタは、スイッチングトランジスタや駆動トランジスタ等として用いられる）を組み合わせて、アクティブマトリクス型の発光素子を作製したが、その場合は、例えば、図４に示すようにガラス基板６０１上にＴＦＴ６０２（有機薄膜トランジスタ６０２でもよい）が形成されている基板を用いる態様が一例として挙げられる。ここで、ＴＦＴ６０２の作製方法は公知のＴＦＴの作製方法が参照できる。勿論、ＴＦＴとしては従来公知のトップゲート型ＴＦＴであってもボトムゲート型ＴＦＴであっても構わない。
【００９８】
上記で作製した有機ＥＬ素子は、単色、フルカラー、白色等の種々の発光形態において、良好な発光特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。
【図２】本発明の有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の１例である。
【図３】封止構造を有する有機ＥＬ素子の一例を示す模式図である。
【図４】有機ＥＬ素子に用いる、ＴＦＴを有する基板の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 有機半導体層
２ ソース電極
３ ドレイン電極
４ ゲート電極
５ 絶縁層
６ 支持体
７ ゲートバスライン
８ ソースバスライン
１０ 有機薄膜トランジスタシート
１１ 有機薄膜トランジスタ
１２ 出力素子
１３ 蓄積コンデンサ
１４ 垂直駆動回路
１５ 水平駆動回路
１０２ 有機ＥＬ素子
１０２ａ、２０２ 陽極
１０２ｂ 有機ＥＬ層
１０２ｃ、２０４ 陰極
１０３ 封止膜
２０５ 駆動用素子
２０６ 正孔輸送層
２０７ 発光層
２０８ 電子輸送層
６０１ 基板
６０２ ＴＦＴ薄膜トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料、有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、更に情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。また、こうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。
【０００４】
ここでＴＦＴ素子には主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等の半導体を用いることができ、これらのＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。こうしたＴＦＴ素子の製造には、通常スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。
【０００５】
しかしながら、このようなＴＦＴ素子の製造では、真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、ＴＦＴ素子では通常それぞれの層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等、設備の変更が容易ではない。
【０００６】
また、このような従来からのＳｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるを得ず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイをこうした従来知られたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。
【０００７】
一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、例えば、非特許文献１等において論じられているような有機レーザー発振素子や、例えば非特許文献２等、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）への応用が期待されている。これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、更にはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のＳｉ系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも、例えば、ＴＦＴ素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができるであろう。
【０００８】
しかしながら、こうしたＴＦＴ素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、ペンタセンやテトラセンといったアセン類（例えば、特許文献１参照。）、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物（例えば、特許文献２参照。）や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー（例えば、特許文献３参照。）、ナフタレン、アントラセンに５員の芳香族複素環が対称に縮合した化合物（例えば、特許文献４参照。）、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン（例えば、特許文献５参照。）、更にはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子等限られた種類の化合物（例えば、非特許文献１〜３参照。）である。
【０００９】
有機半導体材料としてよく知られている、例えば、上記のペンタセンに代表されるような芳香族炭化水素環が縮合したアセン類は、分子間凝集力が強く高い結晶性を有しており、このため高いキャリア移動度と優れた半導体デバイス特性を発現することが報告されている。しかしながら、ペンタセンは有機溶媒に対して不溶もしくは難溶のために、塗布による膜の形成が難しいという問題があった。
【００１０】
また、無置換セクシチオフェンに代表されるような置換基を持たないチオフェンオリゴマーも分子間でπスタックを形成し、規則的に配列した構造を形成しやすいが、ペンタセンと同様に不溶性もしくは難溶性であり、塗布することは難しい。
【００１１】
一方、Ｐ３ＨＴに代表されるチオフェンオリゴマーは有機溶媒に可溶であり、塗布やインクジェット方式による膜の形成が可能である。しかし分子量分布を持つポリマーではπスタックの形成が不十分であり、分子配列が乱れた部分が多く存在するために、満足できるキャリア移動度やＯＮ／ＯＦＦ比が得られなかった。
【００１２】
また、ポリチオフェン主鎖上に位置規則性に並んだ側鎖を配置することにより、分子同士の配列が促進され密に積み重なったラメラ構造を形成されるとし、また塗布プロセスで作製したＴＦＴ素子が紹介している（例えば、特許文献６〜８参照。）が、満足できる移動度は得られておらず、より高移動度の材料が望まれている。
【特許文献１】特開平５−５５５６８号公報
【特許文献２】特開平５−１９０８７７号公報
【特許文献３】特開平８−２６４８０５号公報
【特許文献４】特開平１１−１９５７９０号公報
【特許文献５】特開２００３−１５５２８９号公報
【特許文献６】特開２００３−２６４６５５号公報
【特許文献７】特開２００３−２６４３２７号公報
【特許文献８】特開２００３−２６８０８３号公報
【非特許文献１】『サイエンス』（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌２８９巻、５９９頁（２０００）
【非特許文献２】『ネイチャー』（Ｎａｔｕｒｅ）誌４０３巻、５２１頁（２０００）
【非特許文献３】『アドバンスド・マテリアル』（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ）誌、２００２年、第２号、９９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、キャリア移動度が高く、且つ十分な電流ＯＮ／ＯＦＦ比を有する有機半導体材料を用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
【００１５】
（１）下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【００１６】
【化１】
【００１７】
（一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。但し、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する。）
（２）前記一般式（１）で表される化合物の分子量が１００００以下であることを特徴とする前記（１）に記載の有機半導体材料。
【００１８】
（３）前記一般式（１）におけるＡｒ1〜Ａｒ4がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機半導体材料。
【００１９】
（４）前記一般式（１）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする前記（３）に記載の有機半導体材料。
【００２０】
（５）前記一般式（１）が下記一般式（２）または（３）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機半導体材料。
【００２１】
【化２】
【００２２】
（一般式（２）、（３）中、Ａｒ5〜Ａｒ8は５員の芳香族複素環を表し、Ｒ7及びＲ8はハロゲン原子または置換基を表す。）
（６）前記一般式（２）または（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（５）に記載の有機半導体材料。
【００２３】
（７）前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（４ａ）〜（４ｄ）のいずれかで表されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機半導体材料。
【００２４】
【化３】
【００２５】
（一般式（４ａ）〜（４ｄ）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表し、Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。Ａ1〜Ａ12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員環は全て芳香族複素環である。）
（８）前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるＡ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員芳香族複素環がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（７）に記載の有機半導体材料。
【００２６】
（９）前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする前記（８）に記載の有機半導体材料。
【００２７】
（１０）前記一般式（４ａ）が前記一般式（２）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（８）に記載の有機半導体材料。
【００２８】
（１１）前記一般式（２）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（１０）に記載の有機半導体材料。
【００２９】
（１２）前記一般式（４ｂ）が前記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（８）に記載の有機半導体材料。
【００３０】
（１３）前記一般式（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする前記（１２）に記載の有機半導体材料。
【００３１】
（１４）前記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の有機半導体材料の構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持たないことを特徴とする有機半導体材料。
【００３２】
（１５）前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
【００３３】
（１６）前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。
【００３４】
（１７）前記（１）〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００３５】
本発明により、キャリア移動度が高く、且つ十分な電流ＯＮ／ＯＦＦ比を有する有機半導体材料を用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス及び有機薄膜トランジスタを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物において、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する、逆に言うと構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持たない。ここで、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造、Ｔａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造とは以下に示すような位置関係に置換基を有することである。
【００３７】
【化４】
【００３８】
化合物が構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持つと、互置換基の立体障害のために連結した芳香環は互いのπ平面が同一平面内からずれ、角度を持ってねじれた構造をとる。このようなねじれ構造は主鎖内でキャリアである電荷が非局在化することを妨げ、キャリア移動に有効な共役長長さを制限する。
【００３９】
Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造で構成されると、上記のようなねじれ構造は生じず、主鎖内の芳香環のπ平面は同一平面上に存在することができ、大きなπ共役面が形成される。このような大きなπ共役面は分子間のπスタックをより促進する。また、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造をとることによって、分子間で側鎖が規則的に配列しラメラ構造の形成をより効果的に促進し、分子が密に配列した薄膜を形成することが可能となる。このような効果は、分子内にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造のどちらか一方のみが存在する場合に特に大きく働く。また、置換基を導入することによって塗布法（溶液プロセスともいう）に必要な十分な溶解性が得られる。以上によって、本発明の有機半導体材料を用いることにより、移動度が高く塗布法で簡便に作製できる有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００４０】
一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。
【００４１】
芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。中でも好ましく用いられるのはベンゼン環である。更にこれらの芳香族炭化水素環は無置換でも置換基を有していてもよいが、該置換基としては、前述の２つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素環及び２つ以上の環が縮合した芳香族複素環の置換基として説明した置換基が挙げられる。
【００４２】
芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも１つが更に窒素原子で置換されている環等が挙げられる。
【００４３】
Ｒ1〜Ｒ4が表す置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、芳香族複素環（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。これら置換基の中でもアルキル基が好ましい。
【００４４】
Ｒ5及びＲ6が表す置換基としては、上述のＲ1〜Ｒ4が表す置換基で挙げられたものが適用できる。これらの置換基の中でも芳香族炭化水素環または芳香族複素環が好ましく、より好ましくは芳香族炭化水素環である。
【００４５】
前記一般式（２）、（３）において、Ａｒ5〜Ａｒ8は５員の芳香族複素環を表し、Ｒ7及びＲ8はハロゲン原子または置換基を表す。５員の芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、キサゾール環、イソオキサゾール環等が挙げられる。Ｒ7及びＲ8が表す置換基としては上記Ｒ1〜Ｒ4が表す置換基と同義のものが挙げられるが、好ましくはアルキル基である。
【００４６】
前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表し、Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または芳香族炭化水素環を表す。Ａ1〜Ａ12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員環は全て芳香族複素環である。
【００４７】
Ｌ1、Ｒ1〜Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6は一般式（１）のそれと同義であり、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員の芳香族複素環は、前記一般式（２）、（３）においてＡｒ5〜Ａｒ8が表す芳香族複素環と同義である。
【００４８】
以下、本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物の具体的例示化合物を示すが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
【化５】
【００５０】
【化６】
【００５１】
【化７】
【００５２】
【化８】
【００５３】
【化９】
【００５４】
【化１０】
【００５５】
化合物例に代表される本発明に係る化合物は、例えば、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，１１，５，１３５７−１３６３（２００１）を参考に合成することができる。
【００５６】
《有機半導体膜》
本発明の有機半導体膜について説明する。
【００５７】
本発明の有機半導体材料は適当な有機溶媒（後述する）と混合し、溶液または分散液として用いることができる。
【００５８】
本発明の有機半導体材料を含有する溶液を用いて有機半導体膜を作製する場合、使用する有機溶媒は何を用いても構わず、また２種以上の有機溶媒を混合して用いてもよいが、好ましくは非ハロゲン系の溶媒を１種以上含んでおり、より好ましくは非ハロゲン系の溶媒のみで構成されていることが望ましい。
【００５９】
《室温で溶液または分散液》
本発明の有機半導体膜は、本発明の有機半導体材料を下記に示す有機溶媒と混合して調製した、室温で溶液または分散液を用いて膜形成する工程を経て作製されることが好ましい。ここで、室温で溶液または分散液とは、有機半導体材料と有機溶媒とを１０〜８０℃の条件下で混合した時に溶液または分散液が形成されることが好ましく、分散液とは有機半導体材料が粒子状に分散された状態を表すが、分散液中に有機半導体材料が部分的溶解している状態も含まれる。
【００６０】
また分散液の一態様としては、例えば、８０℃の温度条件下では溶解し、溶液を形成するが、室温（通常２５℃前後の温度を示す）に戻すと有機半導体材料の粒子、凝集体、析出物等が有機溶媒中に分散されている状態等を挙げることができる。
【００６１】
（有機溶媒）
上記の溶液または分散液の調製に用いる有機溶媒としては特に制限はなく、単一溶媒でも混合溶媒でもよいが、好ましくは非ハロゲン系溶媒が用いられる。本発明に用いられる非ハロゲン系溶媒としては、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族系、シクロヘキサンなどの脂環式系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル、アニソール、ベンジルエチルエーテル、エチルフェニルエーテル、ジフェニルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、エチルセロソルブ等のエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン等のケトン系溶媒、その他ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルホルムアミド、１，３−ジオキソラン等が挙げられる。
【００６２】
また併用される有機溶剤は特に制限されるものではないが、好ましいものとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、β−メトキシプロピオン酸メチル、β−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、ヘキサン、リモネン、シクロヘキサンなどが挙げられる。これらの有機溶媒は２種類以上を組合せて用いることもできる。
【００６３】
また、エステル系溶剤としてはオキシイソ酪酸アルキルエステル等を用いてもよく、オキシイソ酪酸エステルとしては、α−メトキシイソ酪酸メチル、α−メトキシイソ酪酸エチル、α−エトキシイソ酪酸メチル、α−エトキシイソ酪酸エチルなどのα−アルコキシイソ酪酸アルキルエステル；β−メトキシイソ酪酸メチル、β−メトキシイソ酪酸エチル、β−エトキシイソ酪酸メチル、β−エトキシイソ酪酸エチルなどのβ−アルコキシイソ酪酸アルキルエステル；及びα−ヒドロキシイソ酪酸メチル、α−ヒドロキシイソ酪酸エチルなどのα−ヒドロキシイソ酪酸アルキルエステルが挙げられ、特にα−メトキシイソ酪酸メチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、β−エトキシイソ酪酸メチルまたはα−ヒドロキシイソ酪酸メチル等を用いることができる。
【００６４】
《有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴともいう）》
本発明の有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ（本願では、有機ＴＦＴともいう）について説明する。
【００６５】
本発明の有機半導体材料は有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）等の半導体層に用いられることにより、良好に駆動する有機半導体デバイス、有機ＴＦＴを提供することができる。
【００６６】
有機ＴＦＴ（有機薄膜トランジスタ）は、支持体上に半導体層として有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。
【００６７】
本発明の有機半導体材料を有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタの半導体層に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶媒に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置するのが好ましい。
【００６８】
この場合、本発明の有機半導体材料を溶解する溶媒は、有機半導体材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素、ｎ−ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の環状炭化水素系溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒のうち非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。
【００６９】
本発明の有機薄膜トランジスタは、本発明の有機半導体材料を前述のように半導体層に用いることが好ましい。前記半導体層は、これらの有機半導体材料を含有する溶液または分散液を塗布することにより形成することが好ましい。有機半導体材料を溶解する溶媒は、前記非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。
【００７０】
本発明において、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【００７１】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。更に導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００７２】
ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。それらのうち好ましいのは酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【００７３】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００７４】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶媒あるいは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する所謂ゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。
【００７５】
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号の各公報等に記載されている。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【００７６】
また有機化合物皮膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
【００７７】
また、支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【００７８】
以下に、本発明の有機半導体材料を用いて形成された有機半導体膜を用いた有機薄膜トランジスタについて説明する。
【００７９】
図１は本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。同図（ａ）は支持体６上に金属箔等によりソース電極２、ドレイン電極３を形成し、両電極間に本発明の有機半導体材料からなる有機半導体層１を形成し、その上に絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して有機薄膜トランジスタを形成したものである。同図（ｂ）は有機半導体層１を、（ａ）では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。（ｃ）は支持体６上に先ずコート法等を用いて、有機半導体層１を形成し、その後ソース電極２、ドレイン電極３、絶縁層５、ゲート電極４を形成したものを表す。
【００８０】
同図（ｄ）は支持体６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に本発明の有機半導体材料により形成された有機半導体層１を形成する。その他同図（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。
【００８１】
図２は有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の１例を示す図である。
【００８２】
有機薄膜トランジスタシート１０はマトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ１１を有する。７は各有機薄膜トランジスタ１１のゲートバスラインであり、８は各有機薄膜トランジスタ１１のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ１１のソース電極には、出力素子１２が接続され、この出力１２は、例えば、液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１３は蓄積コンデンサ、１４は垂直駆動回路、１５は水平駆動回路である。
【００８３】
《有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）》
本発明の有機半導体デバイスまたは有機薄膜トランジスタは、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）に具備することができ、本発明に係る有機ＥＬ素子は、例えば、陽極と陰極との間に有機ＥＬ層（有機化合物層ともいう）が挟まれた状態のものが挙げられるが、これらの構成としては従来公知の層構成、有機ＥＬ層の材料等を用いて作製することができる。例えば、Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁の文献等が参照出来る。また、本発明の有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタは、例えば、ＳＩＤ２００５，ｓｅｓｓｉｏｎ４９−１，２，３に紹介されている技術に適用することができ、ａ−Ｓｉトランジスタを本発明の有機半導体トランジスタに置き換えることで良好な特性を得ることが可能である。
【００８４】
本発明に係る有機ＥＬ素子を発光（例えば、表示装置、照明装置等に適用）させるにあたっては、高い発光輝度を得、且つ発光寿命が長い等の効果を得る観点から、本発明の有機半導体デバイスまたは本発明の有機薄膜トランジスタを具備していることが好ましい。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００８６】
実施例１
《有機薄膜トランジスタ１の作製》
ゲート電極としての比抵抗０．０２Ω・ｃｍのＳｉウェハーに、厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。
【００８７】
次に有機半導体として、比較化合物（１）のシクロヘキサン溶液を窒素ガスでバブリングすることで溶液中の溶存酸素を除去し、１．０１３×１０2ｋＰａの窒素ガス雰囲気下で前記熱酸化膜（酸化珪素被膜）の表面にアプリケーターを用いて塗布し、キャスト膜（膜厚２０ｎｍ）を形成した。室温で乾燥させた後、Ｎ2ガス雰囲気中で熱処理を施した。
【００８８】
更にこの膜の表面にマスクを用いて金を蒸着し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。以上によりチャネル長Ｌ＝３０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１ｍｍの有機薄膜トランジスタ１（比較例）を作製した。
【００８９】
《有機薄膜トランジスタ２、３の作製》
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物（１）を比較化合物（２）（ＪＡＣＳ，１２６，３３７８〜３３７９（２００４）を参考に合成した）、比較化合物（３）に変更し、クロロホルムの溶液または分散液として用いた以外は有機薄膜トランジスタ１と同様にして、有機薄膜トランジスタ２、３（比較例）を各々作製した。
【００９０】
【化１１】
【００９１】
《有機薄膜トランジスタ４〜８の作製》
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物（１）の代替として、表１に記載の本発明の有機半導体材料に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ４〜８（本発明）を作製した。
【００９２】
《キャリア移動度評価及びＯＮ／ＯＦＦ比の評価》
得られた有機薄膜トランジスタ１〜８の各々について、作製直後の各素子のキャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ比を各々求めた。なお、本発明ではＩ−Ｖ特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、更にドレインバイアス−５０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖ及び０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率からＯＮ／ＯＦＦ比を求めた。
【００９３】
得られた結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表１から、比較の有機ＴＦＴ素子と比べて、本発明の有機ＴＦＴ素子４〜８は十分な溶解性を持ちながら、優れたトランジスタ特性を示すことが判る。
【００９６】
実施例２
《有機ＥＬ素子の作製》
有機ＥＬ素子の作製は、Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁に記載の方法を参考にして、図３に示したような封止構造を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子を作製した。なお、図３において、１０１は基板、１０２ａは陽極、１０２ｂは有機ＥＬ層（具体的には、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等が含まれる）、１０２ｃは陰極を示し、陽極１０２ａ、有機ＥＬ層１０２ｂ、陰極１０２ｃにより、発光素子１０２が形成されている。１０３は封止膜を示す。なお、本発明に係る有機ＥＬ素子はボトムエミッション型でもトップエミッション型のどちらでもよい。
【００９７】
本発明に係る有機ＥＬ素子と本発明の有機薄膜トランジスタ（ここで、本発明の有機薄膜トランジスタは、スイッチングトランジスタや駆動トランジスタ等として用いられる）を組み合わせて、アクティブマトリクス型の発光素子を作製したが、その場合は、例えば、図４に示すようにガラス基板６０１上にＴＦＴ６０２（有機薄膜トランジスタ６０２でもよい）が形成されている基板を用いる態様が一例として挙げられる。ここで、ＴＦＴ６０２の作製方法は公知のＴＦＴの作製方法が参照できる。勿論、ＴＦＴとしては従来公知のトップゲート型ＴＦＴであってもボトムゲート型ＴＦＴであっても構わない。
【００９８】
上記で作製した有機ＥＬ素子は、単色、フルカラー、白色等の種々の発光形態において、良好な発光特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。
【図２】本発明の有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の１例である。
【図３】封止構造を有する有機ＥＬ素子の一例を示す模式図である。
【図４】有機ＥＬ素子に用いる、ＴＦＴを有する基板の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 有機半導体層
２ ソース電極
３ ドレイン電極
４ ゲート電極
５ 絶縁層
６ 支持体
７ ゲートバスライン
８ ソースバスライン
１０ 有機薄膜トランジスタシート
１１ 有機薄膜トランジスタ
１２ 出力素子
１３ 蓄積コンデンサ
１４ 垂直駆動回路
１５ 水平駆動回路
１０２ 有機ＥＬ素子
１０２ａ、２０２ 陽極
１０２ｂ 有機ＥＬ層
１０２ｃ、２０４ 陰極
１０３ 封止膜
２０５ 駆動用素子
２０６ 正孔輸送層
２０７ 発光層
２０８ 電子輸送層
６０１ 基板
６０２ ＴＦＴ薄膜トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【化１】
（一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。但し、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する。）
【請求項２】
前記一般式（１）で表される化合物の分子量が１００００以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【請求項３】
前記一般式（１）におけるＡｒ1〜Ａｒ4がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。
【請求項４】
前記一般式（１）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体材料。
【請求項５】
前記一般式（１）が下記一般式（２）または（３）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。
【化２】
（一般式（２）、（３）中、Ａｒ5〜Ａｒ8は５員の芳香族複素環を表し、Ｒ7及びＲ8はハロゲン原子または置換基を表す。）
【請求項６】
前記一般式（２）または（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項５に記載の有機半導体材料。
【請求項７】
前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（４ａ）〜（４ｄ）のいずれかで表されることを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。
【化３】
（一般式（４ａ）〜（４ｄ）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表し、Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。Ａ1〜Ａ12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員環は全て芳香族複素環である。）
【請求項８】
前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるＡ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員芳香族複素環がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体材料。
【請求項９】
前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする請求項８に記載の有機半導体材料。
【請求項１０】
前記一般式（４ａ）が前記一般式（２）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項８に記載の有機半導体材料。
【請求項１１】
前記一般式（２）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項１０に記載の有機半導体材料。
【請求項１２】
前記一般式（４ｂ）が前記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項８に記載の有機半導体材料。
【請求項１３】
前記一般式（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項１２に記載の有機半導体材料。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機半導体材料の構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持たないことを特徴とする有機半導体材料。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項１】
下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【化１】
（一般式（１）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表す。Ａｒ1〜Ａｒ4は芳香族複素環を表す。Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。但し、Ａｒ1、Ａｒ3及びＡｒ2、Ａｒ4は、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有する。）
【請求項２】
前記一般式（１）で表される化合物の分子量が１００００以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【請求項３】
前記一般式（１）におけるＡｒ1〜Ａｒ4がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。
【請求項４】
前記一般式（１）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体材料。
【請求項５】
前記一般式（１）が下記一般式（２）または（３）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。
【化２】
（一般式（２）、（３）中、Ａｒ5〜Ａｒ8は５員の芳香族複素環を表し、Ｒ7及びＲ8はハロゲン原子または置換基を表す。）
【請求項６】
前記一般式（２）または（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項５に記載の有機半導体材料。
【請求項７】
前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（４ａ）〜（４ｄ）のいずれかで表されることを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体材料。
【化３】
（一般式（４ａ）〜（４ｄ）において、Ｌ1は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した２価の連結基を表し、Ｒ1〜Ｒ4はハロゲン原子または置換基を表し、Ｒ5、Ｒ6は水素原子、ハロゲン原子または置換基を表す。Ａ1〜Ａ12は炭素原子、窒素原子、硫黄原子または酸素原子を表す。但し、Ａ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員環は全て芳香族複素環である。）
【請求項８】
前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるＡ1〜Ａ3、Ａ4〜Ａ6、Ａ7〜Ａ9、Ａ10〜Ａ12のそれぞれで形成される５員芳香族複素環がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項７に記載の有機半導体材料。
【請求項９】
前記一般式（４ａ）〜（４ｄ）におけるチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環それぞれにおける環の総数が５〜４０であることを特徴とする請求項８に記載の有機半導体材料。
【請求項１０】
前記一般式（４ａ）が前記一般式（２）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項８に記載の有機半導体材料。
【請求項１１】
前記一般式（２）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項１０に記載の有機半導体材料。
【請求項１２】
前記一般式（４ｂ）が前記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項８に記載の有機半導体材料。
【請求項１３】
前記一般式（３）におけるＡｒ5〜Ａｒ8がチオフェン環及びチアゾール環、または全てがチオフェン環であることを特徴とする請求項１２に記載の有機半導体材料。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機半導体材料の構造中にＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持たないことを特徴とする有機半導体材料。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−５９６８５（Ｐ２００７−５９６８５Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４４２０１（Ｐ２００５−２４４２０１）
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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