使用有机薄膜的电子设备以及含有它而形成的电子器械的制作方法_2

文档序号:9240175阅读:来源:国知局
[0078] (39)上述(38)中记载的电子设备,其中,电容器是在电极间具有上述⑴至(19) 中任意一项所记载的有机薄膜组成的电介质层的电容器。
[0079] (40)上述(39)中记载的电子设备,其中,电介质层进一步含有第二电介质。
[0080] (41)上述(40)中记载的电子设备,其中,第二电介质是有机电介质。
[0081] (42)上述(40)或(41)中记载的电子设备,其中,有机薄膜与第二电介质为层叠结 构。
[0082] (43)上述通式[I]表示的两面神型三蝶烯衍生物在作为电子设备的构成要素的 有机薄膜中的使用。
[0083] (44)上述(43)中记载的使用,其中,有机薄膜是SAM。
[0084] (45)上述(43)或(44)中记载的使用,其中,电子设备是上述(1)至(42)中任意 一项记载的电子设备。
[0085] (46)在电子电路中含有上述(1)至(42)中任意一项所记载的电子设备而形成的 电路基板。
[0086] (47)上述(46)中记载的电路基板,其中,电路基板是薄膜电路基板。
[0087] (48)上述(46)或(47)中记载的电路基板,其中,电路基板是具有薄膜晶体管设置 的薄膜电路基板的电路基板。
[0088] (49)上述(46)至(48)中任意一项所记载的电路基板,其中,电路基板是液晶显示 装置、有机EL显示装置等显示装置(所谓的平板显示器)的像素驱动用电路。
[0089] (50)在电子器械内部含有上述⑴至(42)中任意一项所记载的电子设备而形成 的电子器械。
[0090] (51)上述(50)中记载的电子器械,其中,电子设备是电子纸、有机EL显示器或液 晶显示器。
[0091] (52)上述(50)或(51)中记载的电子器械,其中,电子器械是心电位测定设备、肌 电位测定设备或脑电位测定设备等医疗用电子器械。
[0092] (53)上述(50)或(51)中记载的电子器械,其中,电子器械是电视、取景器型或监 视器直视型磁带录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、电子计算器、电子报纸、文字 处理机、个人计算机、工作站、电视电话、P0S终端或具备触摸屏的器械等。
[0093] (54)包含含有上述通式[I]表示的两面神型三蝶烯衍生物和有机薄膜形成用载 体的有机薄膜形成用组合物。
[0094] (55)上述(54)中记载的有机薄膜形成用组合物,其中,有机薄膜是SAM。
[0095] (56)上述(54)或(55)中记载的有机薄膜形成用组合物,其中,有机薄膜形成用载 体是有机溶剂。
[0096] (57)上述(56)中记载的有机薄膜形成用组合物,其中,有机溶剂是二甲基甲酰胺 (DMF)或四氢呋喃(THF)。
[0097] (58)包含有机薄膜的电子设备材料,其中,所述有机薄膜含有上述通式[I]表示 的两面神型三蝶烯衍生物而形成。
[0098] (59)上述(58)中记载的电子设备材料,其中,有机薄膜是SAM。
[0099] (60)上述(6)至(42)中任意一项所记载的电子设备的制造方法,其特征在于,将 含有上述通式[I]表示的两面神型三蝶烯衍生物而形成的有机薄膜设置在电子设备中。
[0100] (61)上述(60)中记载的制造方法,其中,上述设置有机薄膜的方法是将包含含有 上述通式[I]表示的两面神型三蝶烯衍生物以及有机薄膜形成用载体的有机薄膜形成用 组合物涂布、使之干燥的方法。
[0101] (62)上述(61)中记载的制造方法,进一步包括退火的工序。
[0102] (63)上述(60)中记载的制造方法,其中,上述设置有机薄膜的方法是将以液-液 界面制造的有机薄膜设置在电子设备中的方法。
[0103] 发明的效果
[0104] 通过使用本发明的有机薄膜,可极其均匀、洁净地形成有机半导体层与绝缘层的 界面,因而可获得电子设备、特别是有机薄膜晶体管的性能的提高、均匀化、稳定化。进一步 地,在大面积柔性电子设备得以实现的基础上,可形成横跨大面积的均匀的电子设备、特别 是晶体管。
[0105]另外,本发明的其他实施方式为:将作为半导体起作用的分子部分与作为绝缘体 起作用的分子部分组装到一个分子中,该分子形成单分子膜。可形成在该单分子膜的一侧 具有半导体性质、另一侧为绝缘层的层叠结构。这样形成极其均匀的半导体与绝缘体的分 界,可获得界面不杂乱的晶体管。通过最终消除界面的杂乱,可均匀稳定地制造依赖传统技 术不能得到的,具有高迀移率、高耐久性、低漏电流性能的半导体元件。
[0106] 进一步地,本发明的单分子膜的结构由三蝶烯骨架的几何学形状所规定,因此,得 到的单分子膜不会受到下层或上层的表面状态的影响。因而可实现与多种基材组合的高性 能的电子设备。
[0107] 本发明的电子设备可以极高性能获得柔性有机半导体设备,使得大面积的柔性有 机电子设备可应用于各种显示器和电子纸等,不仅可适用于电脑、手机终端、家电产品,也 可适用于医疗领域等。
【附图说明】
[0108]图1表示从三蝶烯骨架的3个苯环横截方向看本发明的有机薄膜中的三蝶烯骨架 时,三蝶烯的3个羽状排列的苯环(三蝶烯的正三叉形状的骨架)以嵌套状堆叠的样子的 模式图。
[0109]图2表示本发明的两面神型三蝶烯衍生物堆叠的状态的模式图。图2所示的实例 是R1为亚烷基、Z为酯的情况。
[0110] 图3表示使用本发明的化合物1在玻璃基板上制造的膜的AFM测定的结果。
[0111] 图4表示使用本发明的化合物1在云母基板上制造的膜的AFM测定的结果。
[0112] 图5表示使用本发明的化合物1在云母基板上制造的膜的AFM测定的结果。
[0113] 图6表示本发明的晶体管10的模式图。
[0114]图7表示本发明的晶体管30的截面结构。本发明的晶体管30由栅极31、栅极绝 缘层32、本发明的有机薄膜33、有机半导体层34、漏极35和源极36构成。
[0115] 图8表示本发明的晶体管40的图。本发明的晶体管40由栅极41、栅极绝缘层42、 本发明的有机薄膜43、漏极45和源极46构成。
[0116]图9表示本发明的晶体管50的有机薄膜53和有机半导体层54的图。有机薄膜 53由烷基链部分531、三蝶烯骨架部分532和苯基部分533构成。
[0117] 图10表示本发明的晶体管70的图。本发明的晶体管70由栅极71、栅极绝缘层 72、具有有机半导体功能的本发明的有机薄膜73、有机半导体层74、漏极75和源极76构 成。
[0118] 图11表示本发明的晶体管80的图。本发明的晶体管80由栅极81、栅极绝缘层 82、具有有机半导体功能的本发明的有机薄膜83、漏极85、源极86和密封层87构成。
【具体实施方式】
[0119] 下面对本发明的实施方式进一步详细地进行说明。
[0120] "三蝶烯"本身是已知的化合物,是具有特异的3个羽状排列的苯环的化合物。本 发明中,三蝶烯的位置序号根据CAS命名法,按照如下所示进行编号。
[0121] [化 2]
[0122]
[0123] 本发明中的"两面神型三蝶烯衍生物"是三蝶烯的1、8、13位的面和4、5、16位的 面这两个不同的面的各个面具有各自不同的特性的三蝶烯衍生物。两面神(Janus)是头部 前后具有不同面孔的、出现于罗马神话中的神的名字。由于本发明的三蝶烯衍生物具有三 蝶烯的1、8、13位的面和4、5、16位的面这两个不同的面,因此,基于罗马神话的神的名字, 将其命名为"两面神型"。
[0124] 因此,本发明的两面神型三蝶烯衍生物可以说是在三蝶烯的两面具有不同特性的 三蝶烯衍生物。本发明的两面神型三蝶烯衍生物的特征在于具有参与形成有机薄膜的面和 不参与形成该膜的面这样两个面。更详细地说,本发明的两面神型三蝶烯衍生物是具有如 下特征的三蝶烯衍生物:仅在任意一个面(比如仅在1、8、13位的面)上具有用于形成有机 薄膜的相同的取代基。作为进一步优选的实施方式,本发明的两面神型三蝶烯衍生物的通 式[I]中的R2的3个取代基也是相同的取代基,可以列举作为具有共同特性的面起作用的 方式,但并不要求这个面的取代基必须相同。
[0125] 本发明的通式[I]中的X为-0_、R1为Cn亚烷基、Z为-COOMe基、R2全部为氢原 子的情况下,本发明的两面神型三蝶烯衍生物(以下称化合物1)如下式所示。
[0126] [化 3]
[0127]
[0128] 本发明中的"三蝶烯骨架的3个羽状排列的苯环以嵌套状堆叠"指的是:三蝶烯骨 架的3个苯环各自形成120°的面角,在各苯环之间,呈现相邻的三蝶烯的苯环以嵌套状进 入的状态,这样的状态从上面看,以图案表示的情况的模式图则如图1所示。
[0129] 在三蝶烯骨架的3个羽状排列的苯环各自之间,相邻的三蝶烯骨架的苯环进入呈 现规律性的堆叠状态。上述举例的化合物1堆叠的情况下,三蝶烯的桥头到相邻的三蝶烯 的桥头的距离为约〇? 81nm〇
[0130] 本发明中的"结合于三蝶烯骨架的苯环的同一方向的3个相同的取代基在同一方 向整齐排列堆叠"指的是:本发明的通式[I]表示的两面神型三蝶烯衍生物的一个面上存 在的3个取代基-X-Ri-Z在上述苯环以嵌套状堆叠的三蝶烯骨架的堆叠体的同一方向延 伸,它们整齐排列堆叠的状态。
[0131] 如果表示前述示例化合物1堆叠的状态,则如图2的Z为C02Me的情况所示的样 子。下侧的三蝶烯层表示上述苯环以嵌套状堆叠的三蝶烯骨架的堆叠体。然后,在该三蝶 烯层的同一方向上,在图2的情况下,上侧3个相同的取代基在同一方向上整齐排列堆叠, 形成烷基层和醋层。层的厚度为约2. 6nm。
[0132]三蝶烯骨架在堆叠的情况下,在不同方向上3个相同的取代基随机排列的情况 下,不形成如图2所示的有序膜状,而形成块状。但是,本发明者们首次发现,在使本发明的 两面神型三蝶烯衍生物堆叠的情况下,这些取代基不是随机地、而是在同一方向上有序堆 叠,形成稳定的膜,从而成功地形成规律性的、稳定的纳米单位膜。
[0133] 另外,如图2所示,在取代基Z为_CH2NH2、-C00H等时,不形成单层结构,而是形成 Z与Z相对的双层结构。在形成双层结构的情况下,层的厚度为约5nm。
[0134]本发明中的"有机薄膜"指的是本发明的两面神型三蝶烯衍生物以上述状态堆叠 形成的膜。这样堆叠形成的膜,在一层的情况下成为单分子膜,可称之为SAM。膜厚可由亚 烷基链的碳数调节,可按照每个碳原子约0. 2nm的一般原则决定。
[0135]另外,这样的层进行交叠可成为多层膜。在这样的情况下,有在同一方向交叠的情 况和相互朝向相反方向交叠的情况。宄竟以哪种状态进行交叠,因通式[I]中的Z基和/ 或R2基的种类、膜形成条件等不同而不同。
[0136]将上述列举的化合物1溶解于四氢呋喃(THF)后的溶液(lmg/200ml,约5. 3yM) 在玻璃基板上涂布、然后使其干燥形成的膜可形成一层结构、双层结构或者三层结构。在一 层结构的情况下,膜厚为约2. 46nm。在双层结构的情况下,膜厚为约5. 4nm。在三层结构的 情况下,膜厚为约7. 84nm。另外,相同溶液在云母基板涂布、然后使其干燥形成的膜可形成 一层结构或者双层结构。在一层结构的情况下,膜厚为约3. 27nm。在双层结构的情况下,膜 厚为约6. 45nm。进一步地,同一溶液在云母基板上涂布、然后使其干燥后,在180°C退火形 成的膜为一层结构,膜厚为约2. 04nm。
[0137]本发明中的"功能性膜"指的是:在上述本发明的膜上结合了具有各种功能的官能 团的膜,特别是有机薄膜。一般来说,像SAM这样的膜分为3个部分:用于结合或吸附于固 体基板的表面的部分;为了形成稳定的膜的、用于获得烷基链等的烷基链间范德华力的部 分;以及分子的末端部分。接着,已知通过在分子的末端部分引入具有电化学、光学、生物学 等功能的官能团,可赋予形成的有机薄膜以各种功能。如此,与以往的有机薄膜一样,本发 明的有机薄膜也可使用分子的末端部分赋予各种功能。
[0138]如上所述,本发明的两面神型三蝶烯衍生物具有"通式[I]中的基团-X-RLZ的 面"和"通式[I]中的R2的面"这两个面,其中的R2的面中,与以往的膜一样,引入具有各种 功能的官能团是可能的。此外,以往的膜必须具有用于结合或吸附于固体基板的表面的部 分,而本发明的使用两面神型三蝶烯衍生物的有机薄膜由于不只是烷基链等的烷基链间范 德华力,三蝶烯骨架部分也具有成膜性能,因而并不是必须具有用于结合或吸附于固体表 面的部分。因此,在本发明的通式[I]表示的两面神型三蝶烯衍生物的基团Z部分上引入 具有各种功能的官能团也是可能的。
[0139]因此,在本发明的两面神型三蝶烯衍生物的不参与形成有机薄膜的面和/或本发 明的通式[I]表示的两面神型三蝶烯衍生物的基团Z部分的任何部分中,引入具有各种功 能的官能团形成的膜,在本发明中称为"功能性膜"。
[0140]在这样的"功能性膜"中,作为本发明中优选的"功能性膜",可列举具有半导体功 能、尤其是有机半导体功能的"功能性膜"。这样的具有有机半导体功能的本发明的"功能 性膜",因为在三蝶烯骨架的一个面上具有形成有机薄膜的功能,绝缘性优异,在三蝶烯骨 架的另一个面上具有有机半导体的功能,可提供不损失栅极绝缘层的绝缘性而对该绝缘层 的表面进行处理、同时在与绝缘层相对的面上具有有机半导体功能的有机薄膜。另外,上述 那样的本发明的有机薄膜,因为其自身具有成膜性能,可不依赖于栅极绝缘层的绝缘材料 而形成稳定的有机薄膜,本发明的"功能性膜"对于无机系绝缘材料及有机系绝缘材料均都 可广泛适用。
[0141] 本发明中的"固体基板"不仅限于以往作为SAM等的固体基板使用的如下固体基 板:玻璃;硅、锗等非金属;氧化硅等非金属氧化物;金、白金、银、铜等金属;氧化铟、氧化铟 锡(IT0)等金属氧化物;GaAs;CdS等,还可以使用如下材料形成的固体基板:聚碳酸酯基 板、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等柔性的塑料材料制的基板;聚酰亚胺、聚 甲基丙烯酸甲酯、聚对二甲苯(派瑞林(注册商标))等有机绝缘材料等。另外,也可以使 用以胶原蛋白、淀粉、纤维素等来自于动植物的材料为原料的来自于生物体的材料形成固 体基板。如上所述的本发明的有机薄膜,因为其自身具有成膜性能,因此向固体基板结合、 吸附等困难的固体也可以作为基板使用,如上所述的本发明的有机薄膜可以包括所有可稳 定存在的固体。另外,对固体的形状也不进行特别限制,也可以是柔性的片状、薄膜状等。
[0142]由于本发明的使用两面神型三蝶烯衍生物的膜不仅依赖于由烷基链等的范德华 力,三蝶烯骨架部分也具有成膜性能,因此并非必须具有结合或吸附于固体基板的表面的 部分。因此,不必要考虑与固体基板的结合性、吸附性能等,对固体基板不进行特别限制。然 而,为了确保形成的膜的位置稳定性,优选可与固体基板结合和/或吸附的固体基板。
[0143] 本发明中的"电子设备"指的是:利用电子的作用,进行放大、数据处理、数据传输 等的功能性工作的电子元件的总称。作为典型的"电子设备",可以列举:晶体管、二极管、晶 闸管、有机EL、生物传感器等有源元件,根据情况也包含电阻、电容器等无源元件。在本发明 优选的实施方式中,作为电子元件,可以列举:晶体管,特别优选薄膜晶体管,较优选有机场 效应晶体管(0FET)。作为有机场效应晶体管(0FET),可以是底接触/顶栅型、底接触/底 栅型或顶接触/底栅型的任何一种,但优选顶接触/底栅型。
[0144] 本发明中的"电子元件"是利用固体内电子传导的电子部件的总称,包括有源元件 和无源元件,本发明中,可以是有源元件和无源元件的任何一种,但通常优选有源元件。另 外,在电子设备为单一的电子元件的情况下,本发明的"电子设备"和"电子元件"作为同义 词使用。
[0145] 本发明中的"电路基板"指的是在上述固体基板的表面形成了电子电路的固体基 板。电子电路指的是电子部件使用电导体连接作成电流的通道、执行目的动作的电路,是可 放大目标信号、或进行计算和控制等数据处理、或传送数据之类的电路。根据目的不同可形 成各种大小的"电路基板"。例如,也可以是执行数据的输入、处理、控制、输出等全部目的的 电路,也可以是仅执行各自的单一目的的电路。
[0146] 本发明中的"电子器械"是内部装有上述电子设备、电子元件或电路基板的至少一 种的各种电子产品,例如可以列举电视、取景器型或监视器直视型磁带录像机、汽车导航设 备、电子记事本、电子计算器、电子报纸、文字处理机、个人计算机、工作站、电视电话、P0S终 端等家用电子产品,特别是这些电子产品的显示
当前第2页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1