高分子结构体及具有它的功能元件、和晶体管及显示装置制造方法及图纸

功能元件包括一对电极１和４及具有空穴传导层５和电子传导层２的高分子结构体。此高分子结构体具有第一超分支高分子和第二超分支高分子，第一超分支高分子和第二超分支高分子中的至少任一种具有空穴传导性或电子传导性，该空穴传导层和电子传导层中的任一层含有第一超分支高分子和第二超分支高分子中的任一种，在空穴传导层、电子传导层和空穴传导层与电子传导层之间的至少一层上，具有通过第一超分支高分子或第二超分支高分子由于非共价键的相互作用形成的自组织结构。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有空穴传导性或电子传导性的超分支高分子的高分子结构体及使用该结构体的功能元件，以及半导体层含有有机高分子的晶体管及使用该晶体管的显示装置。
技术介绍
近年来，使用以薄膜晶体管(TFT)为代表的有源元件的有源矩阵液晶显示装置，具有与CRT同等以上的高画面质量，而且，由于具有比CRT更低的功率消耗、节省空间等优点，也已经作为笔记本型个人电脑、台式个人电脑、工作站等的监视器和液晶电视等使用。但是，与CRT相比，有源矩阵液晶显示装置的价格高，为了更加普及，要求价格进一步。最近，对于有机电致发光(有机EL、OLED)发光元件，广泛开发了使用有源元件驱动的有源矩阵有机EL，对于有机EL的有源元件也在力求低价格化。低价格化的手段之一，就是考虑将使用具有能够用比较简便的方法制造的优点的有机薄膜半导体的场效应晶体管(有机FET、有机TFT)用于有源元件。现行的制造无定形硅或多晶硅TFT的绝缘层或半导体层的等离子体化学气相淀积(CVD)装置或者在形成电极时使用的溅镀装置都是昂贵的。CVD法在230℃～350℃的高温下成膜，需要频繁地进行清洗等的保养，生产能力很低。另一方面，与CVD装置或溅镀装置相比，制造有机FET等的涂布装置、喷墨装置等比较便宜，成膜温度比较低，维修也比较简单。因此，在液晶显示装置或有机EL等显示装置中使用有机FET的情况下，能够期待大幅度地实现低成本化。一般的有机TFT由玻璃等透明基板、栅电极、栅极绝缘层、漏电极、源电极及有机半导体膜构成。在使栅极电压变化，使栅极绝缘层和有机半导体膜的界面上的电荷量变得过剩或者不足，流经漏电极和源电极之间的漏电流的大小发生变化，这样就进行了切换。特开昭63-076378号公报公开了使用聚噻吩或聚噻吩衍生物的膜作为有机半导体膜制造有机TFT的方法。另外，Yen-Yi Lin、David J.Gundlach、Shelby F.Nelson和Thomas N.Jackson，在IEEE Transactionon Electron Device，vol.44，No.8 p.1325(1997)中公开了使用并五苯制作有机TFT的方法。在使用上述并五苯的情况下，必须使用真空镀膜的方法，在提高了性能的同时却有了高结晶化的问题。另外，为了提高加工性能使用并五苯衍生物时，也研究了赋予其可溶性的衍生物，但不能得到足够的性能。使用聚噻吩或聚噻吩衍生物、噻吩低聚物的有机半导体，由于具有使用电解聚合法或溶液涂布法等很容易形成薄膜等优异的成形性，所以在应用开以方面有了进展，但还没得到足够的性能。如上所述，由于导电性高分子(包括半导体性的高分子)具有容易形成薄膜状等优异的成形性，所以除了制造有机FET元件以外，也在发光元件、太阳能电池、光电变换元件等各种功能元件中应用开发有了进展。对于这些功能元件，存在着半导体-半导体间、半导体-导体间的界面，发现作为空穴或电子的载流子通过这些界面而产生的功能。这样的界面在大面积上进行贴合是很重要的，但是扩大界面的面积是有限度的，界面大了，就要经受更强的电场和应力，容易发生或劣化或剥离。为此，因界面劣化引起的耐久性降低和界面面积不能充分扩大而造成响应速度降低和输出降低等。因此，在美国专利5563424号说明书中公开，为了扩大界面面积利用聚合物共混型的聚合物合金的三维共连续相分离结构的技术。在特开2000-286479号公报中公开了利用通过在界面形成化学键提高界面耐久性的共聚型聚合物的聚合物合金的技术。近年来，所谓树枝状聚合物和超分支聚合物的超分支高分子引人注目。树枝状聚合物和超分支聚合物都是非晶体，具有可溶于有机溶剂，存在多个能够引入功能性基的端基等特征。例如，L.L.Miller等人在J.Am.Chem.Soc.，1997，119，1005中公开了在分支末端上具有结合了季吡啶鎓盐的1，4，5，8-萘四羧酸二酰亚胺残基的聚酰胺树枝状聚合物，该聚合物具有各向同性的电子传导性，此导电性是由于分支末端结构在空间上重合的π电子的相互作用造成的。在特开2000-336171号公报中，公开了在分支末端具有空穴(正空穴)传导性结构、使用不含包括羰基和苯环的π电子共轭体系的树枝元的树枝状聚合物和使用这种树枝状聚合物的光电变换器件。下面，把以共轭系高分子为代表且不含超分支高分子的导电性高分子称为“现有的导电性高分子”。但是，对于使用上述现有的导电性高分子的功能元件来说，在分子链的定向方向具有高的电荷传导性，电荷传导性受到高分子结构的影响。现有的导电性高分子一般是刚性的，多为不溶不融性的物质。因此，为了赋予或者提高熔融性或者溶解性，使用导入了侧链的聚合物衍生物或者低聚物(例如，特开平4-133351号公报、特开昭63-76378号公报和特开平5-110069号公报、特开平7-126616号公报、特开平8-18125号公报和特开平10-92576号公报)。但是发现，在导入侧链时能够提高高分子链的柔韧性，玻璃化温度在使用温度的范围内，其结果是，由于微观布朗运动导发生了热色现象，π电子的共轭长度缩短，产生了性能对温度的稳定性下降的问题。另一方面，在使用低聚物时，也产生可靠性降低等问题。在利用低聚物的体系中，得不到足够的迁移度，而使聚合度升高，或者如在特开平7-206599号公报中所述，使用定向膜提高导电有机化合物的定向性等对策是必要的。而且，共轭系高分子容易受到氧和水分的影响，有容易劣化的问题。在特开2000-336171号公报中公开的元件中，由于只有电荷传导部是使用树枝状聚合物形成的，而电荷发生部是使用现有的导电性高分子形成的，所以由树枝状聚合物形成的电荷传导部的特性虽然是提高了，可是层间的能量移动和载流子移动等特性，与使用现有的导电性高分子的结构在实质上是相同的，会产生耐久性和界面剥离等的问题。如上所述，以现有的有机FET元件为主的有机功能元件，存在不能得到充分的特性、缺乏稳定性且寿命短等问题。本专利技术是鉴于以上各点而开发的，其目的是改善使用导电性高分子的功能元件的特性和/或可靠性，提供适用于这种功能元件的高分子结构体。本专利技术的另一个目的是提供使用这样的有机功能元件的显示装置。
技术实现思路
本专利技术的高分子结构体具有空穴传导层和电子传导层，其特征在于，具有第一超分支高分子和第二超分支高分子，上述第一超分支高分子和上述第二超分支高分子中的至少一种具有空穴传导性或电子传导性，上述空穴传导层和上述电子传导层中的任何一层，含有上述第一超分支高分子和上述第二超分支高分子中的任何一种，上述空穴传导层、上述电子传导层及在上述空穴传导层和上述电子传导层之间的至少一层中，具有通过上述第一超分支高分子或上述第二超分支高分子由于非共价键的相互作用形成的自组织结构，由此就实现了上述目的。在优选的实施方式中，上述第一超分支高分子具有空穴传导性，上述第二超分支高分子具有电子传导性。上述空穴传导层优选含有由多个第一超分支高分子形成的自组织结构，上述电子传导层优选含有由多个第二超分支高分子形成的自组织结构。优选上述空穴传导层和上述电子传导层相互层叠，含有由上述第一超分支高分子和上述第二超分支高分子之间的非共价键的相互作用形成的自组织结构。上述空穴传导层和上述电子传导层中的至少一层，优选具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子结构体，包括空穴传导层和电子传导层，其中：具有第一超分支高分子和第二超分支高分子，所述第一超分支高分子和所述第二超分支高分子中的至少任一种具有空穴传导性或者电子传导性，所述空穴传导层和所述电子传导层中的任一层含有所述第一超 分支高分子和所述第二超分支高分子中的任一种，在所述空穴传导层、所述电子传导层及所述空穴传导层与所述电子传导层之间的至少一层中，具有通过所述第一超分支高分子或所述第二超分支高分子由于非共价键的相互作用形成的自组织结构。

【技术特征摘要】
JP 2001-9-5 268626/2001;JP 2001-9-18 282615/20011.一种高分子结构体，包括空穴传导层和电子传导层，其中具有第一超分支高分子和第二超分支高分子，所述第一超分支高分子和所述第二超分支高分子中的至少任一种具有空穴传导性或者电子传导性，所述空穴传导层和所述电子传导层中的任一层含有所述第一超分支高分子和所述第二超分支高分子中的任一种，在所述空穴传导层、所述电子传导层及所述空穴传导层与所述电子传导层之间的至少一层中，具有通过所述第一超分支高分子或所述第二超分支高分子由于非共价键的相互作用形成的自组织结构。2.如权利要求1所述的高分子结构体，其中所述第一超分支高分子具有空穴传导性，所述第二超分支高分子具有电子传导性。3.如权利要求2所述的高分子结构体，其中所述空穴传导层含有由多个第一超分支高分子形成的自组织结构，所述电子传导层含有由多个第二超分支高分子形成的自组织结构。4.如权利要求3所述的高分子结构体，其中所述空穴传导层和所述电子传导层互相层叠，含有由于所述第一超分支高分子和所述第二超分支高分子之间的非共价键的相互作用形成的自组织结构。5.如权利要求3或4所述的高分子结构体，其中所述空穴传导层和所述电子传导层中的至少一层具有各向同性。6.如权利要求1～5中任一项所述的高分子结构体，其中所述第一超分支高分子和所述第二超分支高分子中的至少一种是树枝状聚合物。7.如权利要求1～6中任一项所述的高分子结构体，其中所述第一超分支高分子和所述第二超分支高分子中的至少一种具有两种以上的不同功能。8.如权利要求1所述的高分子结构体，其中在所述第一超分支高分子和所述第二超分支高分子之间还具有第三超分支高分子，由于所述第三超分支高分子与所述第一超分支高分子或所述第二超分支高分子之间的非共价键的相互作用形成了自组织结构。9.如权利要求8所述的高分子结构体，其中所述第一超分支高分子具有空穴传导性，所述第二超分支高分子具有电子传导性，所述第三超分支高分子具有空穴传导性、电子传导性和离子传导性中的任一种。10.如权利要求9所述的高分子结构体，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：山原基裕，水崎真伸，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]