[发明专利]有机半导体组合物以及有机薄膜和具有该有机薄膜的有机薄膜元件

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体组合物和使用其而成的有机薄膜以及具有该 有机薄膜的有机薄膜元件、有机薄膜晶体管、有机电致发光元件、电子标 签和液晶显示元件。

背景技术

作为具有半导体薄膜的半导体元件，具有由有机半导体材料形成的有 机薄膜的有机薄膜元件已受到关注。该有机薄膜元件的制造中，由于能够 通过有机半导体材料的涂布容易地形成有机薄膜，因此具有能够低价地生 产大面积的器件的优点。

有机薄膜元件的特性，大幅度地依赖于有机薄膜的载流子传输性，该 载流子传输性越高，越能发挥作为有机薄膜元件优异的特性。例如，具有 由有机薄膜构成的载流子传输层的有机电场效应型晶体管的情况下，有机 薄膜的载流子传输性越高，越能使大量的电流流过，能够使可调节的电流 量的范围变宽等，能够获得作为晶体管优异的特性。因此，正在积极地研 究能够获得高载流子传输性的有机半导体材料。

作为获得高载流子传输性的尝试，例如，下述专利文献1中公开了包 含具有胺结构的低分子化合物和高分子化合物的组合物以及使用了该组 合物的有机薄膜和有机薄膜晶体管。

此外，作为同样的尝试，下述专利文献2中，公开了包含结晶性低分 子有机半导体化合物的晶粒和在该晶粒间的间隙存在的有机半导体成分 的有机半导体薄膜及其制造方法。

专利文献1：国际公开第2004/057688号公开文本

专利文献2：日本特开2004-158710号公报

发明内容

但是，近年来，对于有机半导体材料，要求目前为止以上的载流子传 输性的提高的情况在不断增加，即使是上述专利文献1的组合物，要得到 能够应对这样的要求的载流子传输性尚存困难。

另一方面，专利文献2的有机半导体薄膜由结晶性低分子有机半导体 化合物的晶粒和在该晶粒间的间隙存在的有机半导体成分构成。但是，本 发明人发现，对于该薄膜，并不局限于晶粒与有机半导体成分良好地连接。 发现即使晶粒与有机半导体成分连接，如果它们的润湿性差，不能良好地 进行电荷的交换，则不能获得高载流子传输性。此外，对于专利文献2中 记载的薄膜的形成方法，由溶液制造有机半导体薄膜的涂布法难以适用， 难以低价地制造大面积的器件，而且还倾向于用1次涂布难以获得充分的 载流子传输性。

因此，本发明鉴于这样的实际情况而完成，其目的在于提供能够形成 具有高载流子传输性的有机薄膜的有机半导体组合物。本发明的目的还在 于提供使用该有机半导体组合物而成的有机薄膜、具有该有机薄膜的有机 薄膜元件，具体而言，即有机薄膜晶体管、有机电致发光元件、电子标签 和液晶显示元件。

为了实现上述目的，本发明人着眼于将2种以上的有机半导体材料混 合时的混合状态，并进行了研究。其结果发现，2种以上的有机半导体材 料的相溶性大幅度地影响载流子传输性，从而完成了本发明。

即，本发明的有机半导体组合物，其特征在于：包含低分子化合物、 和具有载流子传输性的高分子化合物，高分子化合物的溶解度参数和低分 子化合物的溶解度参数相差0.6～1.5。

上述本发明的有机半导体组合物中含有的具有载流子传输性的高分 子化合物(以下称为“载流子传输性高分子化合物”)这样的高分子化合物， 制成溶液等时，不依赖于其种类，粘度的调节容易，通过涂布于玻璃基板、 硅基板、塑料基板等，能够容易地形成均匀的薄膜。这些高分子化合物中， 具有液晶性、结晶性的高分子化合物倾向于显示出高载流子传输性，但目 前为止难以充分发挥其性能。

另一方面，作为本发明的有机半导体组合物中含有的低分子化合物， 例如，通过选择具有良好地扩展的π共轭平面的化合物，能够获得能发挥 高载流子传输性的物质。但是，本发明人进行了研究，结果判明这些低分 子化合物单独使用时，极其难以形成具有充分的载流子传输性的有机薄 膜。

这起因于：上述的具有π共轭平面的低分子化合物，由于其性质，倾 向于容易结晶，因此能够将其均匀溶解或分散的溶剂的种类受到限制。即 可以认为，使用了能够溶解低分子化合物的溶解性优异的溶剂时，认为基 板等有可能劣化，即使能够涂布，涂布后难以进行均匀干燥的控制等是均 匀薄膜的形成困难的主要原因。