以下に、本発明の縦型有機トランジスタ� ��その製造方法及び発光素子について、図面� ��参照して詳しく説明する。なお、本発明は� ��その技術的特徴を有すれば種々の変形が可� ��であり、以下に具体的に示す実施形態に限� ��されるものではない。

 [縦型有機トランジスタ]
 (全体構成)
 図1は、本発明の縦型有機トランジスタの一 例を示す模式的な断面構成図であり、図2は� �層状連続体の模式的な詳細断面図である。� �発明の縦型有機トランジスタ11は、図1に示� �ように、上部電極1と、下部電極2と、両電極 1,2間に設けられた有機半導体3と、有機半導� �3内に設けられた層状連続体4とを有している 。そして、その層状連続体4は、図2に示すよ� ��に、連続する絶縁性金属化合物4bと、絶縁� �金属化合物4b内に分布する粒状金属4aとを有� ��ている。また、有機半導体3は、詳しくは、 上部電極1と層状連続体4との間に設けられた� ��荷輸送性の上側有機半導体層3aと、下部電� �2と層状連続体4との間に設けられた電荷輸送 性の下側有機半導体層3bとで構成されている� ��

 なお、本発明の縦型有機トランジスタに� ��いて、上部電極1はエミッタ電極又はコレク タ電極として作用し、その上部電極1に対向� �る下部電極2はコレクタ電極又はエミッタ電� ��として作用し、層状の連続体4内に有する粒 状金属4aはベース電極として作用する。以下� ��説明においては、基板10上に形成された下� �電極2をコレクタ電極として説明し、上部電� ��1をエミッタ電極として説明し、粒状金属4a� ��必要に応じてベース電極として説明する。

 また、図1において、Icは、エミッタ電極1 -コレクタ電極2間にコレクタ電圧Vcを印加し� �ときの電流(コレクタ電流)であり、Ibは、エ� ��ッタ電極1-ベース電極4a間にベース電圧Vbを� ��加したときの電流(ベース電流)である。本� �明の縦型有機トランジスタ11においては、エ ミッタ電極1とコレクタ電極2との間にコレク� ��電圧Vcを印加し、さらにエミッタ電極1とベ� ��ス電極4aと間にベース電圧Vbを印加すると、 そのベース電圧Vbの作用により、エミッタ電� ��1から注入された電子が著しく加速されて層 状連続体4の絶縁性金属化合物4bを透過し、コ レクタ電極2に到達する。すなわち、ベース� �圧Vbの印加によってエミッタ電極-コレクタ� �極間に流れる電流Icを変調させることができ る。したがって、この縦型有機トランジスタ 11によれば、一般的トランジスタと同様の電� ��変調を安定して得ることができる。

 以下、本発明の縦型有機トランジスタの� ��成要素について順に説明する。

 (エミッタ電極とコレクタ電極)
 エミッタ電極(上部電極)1とコレクタ電極(下 部電極)2とは、図1に示すように、有機半導体 3を挟むように配置されている。図1に示す例� ��は、コレクタ電極2は基板10上に設けられ、� ��ミッタ電極1はコレクタ電極2と対向する上� �に設けられている。エミッタ電極1とコレク� ��電極2の構成材料としては、金属、導電性酸 化物、導電性高分子等の薄膜が用いられる。 なお、エミッタ電極1又はコレクタ電極2を基� ��10上に設ける場合には、その間にバリア層� �平滑層等が設けられていてもよい(図示しな� ��)。

 コレクタ電極2の形成材料としては、例えば 、ITO(インジウム錫オキサイド)、酸化インジ� ��ム、IZO(インジウム亜鉛オキサイド)、SnO ₂ 、ZnO等の透明導電膜、ポリアニリン、ポリア セチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、 ポリシラン誘導体のような導電性高分子等を 挙げることができる。一方、有機半導体3が� �述する電子輸送性の有機化合物からなる場� �、エミッタ電極1の形成材料としては、アル� ��、銀等の単体金属、MgAg等のマグネシウム合 金、AlLi、AlCa、AlMg等のアルミニウム合金、Li� ��Caをはじめとするアルカリ金属類、それら� �ルカリ金属類の合金のような仕事関数の小� �な金属等を挙げることができる。なお、有� �半導体3が後述する正孔輸送性の有機化合物� ��らなる場合には、エミッタ材料として、金� ��クロムのような仕事関数の大きな金属を用� ��る。

 (有機半導体)
 有機半導体3は、エミッタ電極1とコレクタ� �極2との間に挟まれた態様で、層状に設けら� ��ている。この有機半導体3は、コレクタ電極 2と層状連続体4との間にある下側有機半導体� ��3bと、層状連続体4とエミッタ電極1との間に ある上側有機半導体層3aとで構成されている� ��

 上側有機半導体層3aと下側有機半導体層3b とは、種々の電荷輸送性の有機半導体材料に よって形成することができる。例えば、(i)上 側有機半導体層3aと下側有機半導体層3bとを1� ��又は2種以上の同じ材料で形成しても、1種� �は2種以上の異なる材料で形成してもよいし� ��(ii)その材料が正孔輸送材料であっても電子 輸送材料であってもよいし、(iii)上側有機半� ��体層3aの厚さと下側有機半導体層3bの厚さと が同じでも異なっていてもよいし、(iv)電荷� �入層(図示しない)を有機半導体3とエミッタ� �極1ないしコレクタ電極2との間に有するもの であってもよい。

 なお、有機半導体3上に電極(エミッタ電� �1又はコレクタ電極2)を形成する場合は、電� �形成時に有機半導体3に加わるダメージを軽� ��するための保護層(図示しない)を有機半導� �3上に設けてもよい。保護層としては、例え� ��Au、Ag、Al等の金属膜やZnS、ZnSe等の無機半導 体膜等の蒸着膜又はスパッタ膜のように、成 膜時にダメージを与え難いものが1~500nm程度� �厚さで予め成膜されることが好ましい。

 有機半導体3の形成材料としては、例えば、 Alq ₃ (トリス8-キノリノラトアルミニウム錯体)、n� ��有機半導体であるペリレン顔料(Me-PTC)、フ� �ーレンC60、NTCDA(ナフタレンテトラカルボン� �二無水物)、PTCDA(3,4,9,10-ペリレンテトラカル� ��ン酸二無水物)若しくはPh-Et-PTC等を好ましく 挙げることができ、また、アントラキノジメ タン、フルオレニリデンメタン、テトラシア ノエチレン、フルオレノン、ジフェノキノン オキサジアゾール、アントロン、チオピラン ジオキシド、ジフェノキノン、ベンゾキノン 、マロノニトリル、ニジトロベンゼン、ニト ロアントラキノン、無水マレイン酸若しくは ペリレンテトラカルボン酸、又はこれらの誘 導体等、電荷輸送材料として通常使用される ものを用いることができる。

 有機半導体3の電荷移動度は、なるべく高い ことが望ましく、少なくとも、0.001cm ² /Vs以上であることが望ましい。

 下側有機半導体層3bの厚さは、通常、10nm~ 3μm程度を挙げることができるが、好ましく� �50nm~700nm程度である。なお、その厚さが10nm未 満の場合又は3μmを超える場合は、トランジ� �タが動作しないことがある。一方、上側有� �半導体層3aの厚さは、下側有機半導体層3bに� ��べて基本的に薄いことが望ましく、通常、5 00nm程度以下を挙げることができるが、好ま� �くは10nm~150nm程度である。その厚さが10nm未満 の場合は、導通の問題が発生して歩留まりが 低下することがある。

 なお、有機半導体層3bと層状連続体4との� ��に、又は層状連続体4の両面に、漏れ電流を 抑制するため、例えば酸化ケイ素膜等を設け てもよい。

 (層状連続体)
 層状連続体4は、図2に示すように、粒状金� �4aと、その粒状金属4aを内部に有する態様で� ��けられた絶縁性金属化合物4bとで構成され� �いる。言い換えると、層状連続体4は、連続� ��る絶縁性金属化合物4bと、絶縁性金属化合� �4b内に分布する粒状金属4aとを有する態様で� ��成されている。

 粒状金属4aは、層状連続体4の横方向に粒� ��に分布する金属であり、エミッタ電極1から 供給された電荷をコレクタ電極2側の下側有� �半導体層3b内に強制的に供給するベース電極 として作用する。粒状金属4aの形態は特に限� ��されないが、通常は円形又は略円形(楕円形 等を含む)又はそれらに類似の形態である。� �形又は略円形からなる粒状金属4aの平均直径 は、5nm以上200nm以下であることが好ましく、1 0nm以上100nm以下がより好ましく、30nm以上50nm� �下が特に好ましい。こうした範囲の粒状金� �4aは、ベース電極として作用する従来の金属 層の幅よりも著しく微細なので、その粒状金 属4aの周りに形成されて電流の透過部として� ��用する絶縁性金属化合物4bを、層状連続体4� ��に多く(高い密度で)形成することができる� �その結果、エミッタ電極1とベース電極(粒状 金属4a)との間に印加した電圧Vbによって影響� ��れる領域がベース電極(粒状金属4a)のエッジ 近傍に限定されても、エミッタ電極1(上部電� ��)とコレクタ電極2(下部電極)との間を流れる 電流Icを効率的に変調することができる。

 粒状金属4aの平均直径が5nm未満では、小� �すぎて面抵抗が大きくなり、電極として機� �しないことがある。一方、粒状金属4aの平均 直径が500nmを超えると、開口部が相対的に小� ��くなって従来の金属層に近づくので、電流� ��過が起こらないという問題が生じることが� ��る。

 粒状金属4aの厚さは特に限定されず、例� �ば5nm~100nm程度、好ましくは10nm~40nm程度を挙� �ることができる。なお、後述の製造方法の� �で説明するように、所定粒径の金属粒4”か� ��なる金属膜4’(図6(A)参照)を酸化等の化学反 応により粒状金属4aとする場合には、粒状金� ��4aの厚さは2nm~50nm程度であることが好ましく 、5nm~20nm程度であることがより好ましい。こ� ��した厚さからなる粒状金属4aは、層状連続� �4の横方向に粒状に分布することができる。

 層状連続体4内に分布する粒状金属4aは、� ��述の製造方法に由来するように、通常は、� ��方向に並んでいるが上下方向に積層してい� ��い形態で分布している。なお、必ずしもそ� ��した形態で分布していなくてもよく、上下� ��向にも積層していてもよい。

 粒状金属4aの材質は導電性の金属であれ� �特に限定されないが、好ましくは導電性の� �いアルミニウム又は銅等が採用される。特� �アルミニウムは、酸化反応によって容易に� �化アルミニウムとすることができ、その酸� �アルミニウムが絶縁性金属化合物4bとなるの で便利である。しかも、その酸化アルミニウ ムは、酸化の進行がある程度進むと停止する という性質を有するので、粒状金属4aの大き� ��と絶縁性金属化合物4bの厚さをおよそ10nm以� ��の範囲内にコントロールすることができる� ��いう利点がある。

 絶縁性金属化合物4bは、後述の図8にもそ� ��一例を示すように、粒状金属4aを内部に有� �た形態で横方向に層状に設けられている。� �しくは、絶縁性金属化合物4bは、粒状金属4a� ��全体を取り巻くように設けられているとと� ��に、横方向には層状に一様に形成されてい� ��。

 絶縁性金属化合物4bとしては、例えば酸� �アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化� �等を挙げることができる。絶縁性金属化合� �4bを構成する金属は特に限定されないが、通 常は、粒状金属4aを構成する金属と同じであ� ��。したがって、例えば粒状金属4aがアルミ� �ウムである場合には、絶縁性金属化合物4bは アルミニウム化合物(例えば酸化アルミニウ� �等)である。特に、絶縁性金属化合物4bが、� �状金属4aを構成する金属の酸化物又は酸窒化 物又はそれらの複合化合物であることが好ま しい。こうすることにより、絶縁性金属化合 物4bを構成する金属成分と、粒状金属4aを構� �する金属成分とが同じであるので、例えば� �薄膜状の金属膜を成膜した後に酸素や窒素� �の反応ガスを導入して化学反応させること� �よって、層状連続体4を構成する絶縁性金属� ��合物4bを容易に形成することができる。

 絶縁性金属化合物4bの厚さは特に限定さ� �ないが、金属粒4”からなる金属膜4’を酸化 等して絶縁性金属化合物4bを形成する場合に� ��、少なくとも粒状金属4aが所定の大きさで� �ず残存する程度の厚さであることが必要で� �り、例えばその厚さとしては0.1nm~100nm程度、 好ましくは1nm~10nmを例示できる。この場合に� ��ける厚さは、少なくとも、粒状金属4aの周� �に形成された厚さを指している。絶縁性金� �化合物4bの厚さが0.1nm未満では、例えば隣接� ��る粒状金属4a,4a間に形成された絶縁性金属� �合物4bからなる透過部が小さく、エミッタ電 極とコレクタ電極との間を流れる電流が効率 的に透過しないことがある。一方、絶縁性金 属化合物4bの厚さが100nmを超えると、例えば� �接する粒状金属4a,4a間に形成された絶縁性金 属化合物4bからなる透過部が広くなりすぎ、� ��ミッタ電極と粒状金属4a(ベース電極)との間 に印加する電圧によって影響される領域が粒 状金属4aのエッジ部近傍に限られるという従� ��同様の問題が解決されないとともに、粒状� ��属4a,4a間の間隔が大きくなりすぎ、層状連� �体4の電気導電性が劣り、粒状金属4a自体が� �ース電極として作用しないことがある。

 なお、絶縁性金属化合物4b内に分布して� �る粒状金属4aは、前記のようにそれぞれの金 属部分が接触せずに繋がっていない態様で分 布していてもいなくてもよいが、それぞれの 金属部分が接触して繋がっている態様で分布 していてもよい。それぞれの金属部分が接触 している場合は、粒状金属4a,4a間で電流が流� ��て電気導電性を確保できる。また、それぞ� ��の金属部分が接触していない場合は、粒状� ��属4aの周囲に粒状金属4a,4a間に存在する電流 の透過部としての絶縁性金属化合物4bの幅(隣 り合う粒状金属4a,4aの間隔)が上記の厚さ寸法 の範囲で存在すれば、粒状金属4a,4a間ではト� ��ネル電流が流れる等して電極としての電気� ��電性を確保できる。

 以上説明したように、本発明の縦型有機� ��ランジスタ10によれば、層状連続体4を、連� ��する絶縁性金属化合物4bとその絶縁性金属� �合物内4bに分布する粒状金属4aとを有するよ� ��に構成したので、従来の「開口部」は有機� ��導体の代わりに絶縁性金属化合物4bで構成� �れ、従来の「中間電極(ベース電極)」はパタ ーンエッチングされた金属層の代わりに粒状 金属4aで構成されている。こうした形態から� ��る層状連続体4は、粒状金属4a以外の絶縁性� ��属化合物4bの部分(「開口部」に相当する部� ��)が、エミッタ電極1(上部電極)とコレクタ電 極2(下部電極)との間を流れる電流の透過部と して作用し、粒状金属4aがベース電極として� ��用する。なお、そうした層状連続体4は、後 述の製造方法の欄で説明するように、薄膜状 の金属を成膜した後の化学反応によって絶縁 性の金属化合物を容易に形成することができ る。したがって、本発明の縦型有機トランジ スタ11によれば、粒状金属4aの周りに絶縁性� �属化合物4bが存在した態様で層状連続体4が� �成されているので、従来の開口部として作� �する絶縁性金属化合物4bからなる透過部が従 来のような幅の広い開口部とはならず、微細 化される。その結果、エミッタ電極1とベー� �電極(粒状金属4a)との間に印加した電圧Vbに� �って影響される領域がベース電極(粒状金属4 a)のエッジ近傍に限定されても、エミッタ電� ��1(上部電極)とコレクタ電極2(下部電極)との� ��を流れる電流Icを効率的に変調することが� �きる。さらに、層状連続体4は容易に形成で� ��る形態であるので、製造コストを削減する� ��ともできる。

 (バスライン)
 図3は、縦型有機トランジスタにバスライン を形成した態様の一例を示す断面図である。 また、図4及び図5は、バスラインを形成した� ��型有機トランジスタの2つの例を示す平面図 である。本発明において、ベース電極4(中間� ��極)を構成する粒状金属4aは上記のように薄� ��ため、特に薄い厚さで粒状金属4aが形成さ� �る場合には、ベース電極4は一般的な金属膜� ��比べて抵抗が大きい。そのため、ベース電� ��4に取り出し部を設けた場合においては電圧 降下が生じて、動作領域A(ここでは、3つの電 極が平面視でオーバーラップする領域をいう 。)に印加されるベース電圧Vbが減少し、電流 変調特性を低下させるおそれがある。そのよ うな場合には、図3~図5に示すようなバスライ ン5a,5bを設けることが好ましい。

 具体的には、図3に示すように、ベース電 極4(中間電極)にバスライン5aが設けられてい� ��。このバスライン5aが他の電極(エミッタ電� ��1及びコレクタ電極2)に接触すると導通(ショ ート)が生じたり不要な漏れ電流が生じたり� �るので、バスライン5aはベース電極4のみに� �触しているように形成されている。すなわ� �、バスライン5aは、ベース電極4とコレクタ� �極2(下部電極)とが平面視でオーバーラップ� �ない部位、及び、ベース電極4(中間電極)と� �ミッタ電極1(上部電極)とが平面視でオーバ� �ラップしない部位に形成されていることが� �ましい。図3においては、バスライン5aは、� �ース電極4に接触するように、基板1とベース 電極4との間に設けられている。そして、そ� �バスライン5aの端部を取り出し部6aとするこ� ��により、ベース電極4(中間電極)の端部を取� ��出し部とした場合のような電圧降下を防ぐ� ��とができるので、動作領域Aに印加されるベ ース電圧Vbの減少を防ぎ、電流変調特性の低� ��を防ぐことができる。

 なお、バスライン5aと他の電極(エミッタ� ��極1及びコレクタ電極2)とが接触しないが近� ��きすぎる場合には、有機半導体層3bを介し� �膜面方向に電流が流れるおそれがあるので� �バスライン5aと他の電極(エミッタ電極1及び� ��レクタ電極2)との間隔を例えば20μm程度離し て形成することにより、バスラインを経由し た電流が他の電極に漏洩することがない。

 また、例えばこの縦型有機トランジスタ� ��トップエミッション型の発光有機トランジ� ��タとして用いた場合のように、上部電極1の 面抵抗が高い場合がある。この場合には、面 抵抗の高い上部電極1にも、図3に示すような� ��スライン5bを設けることが好ましい。この� �合のバスライン5bは、上記のベース電極4に� �けたバスライン5aと同様の理由により、上部 電極1のみに接触しているように形成されて� �る。すなわち、バスライン5bは、上部電極1� �下部電極2とが平面視でオーバーラップしな� ��部位、及び、上部電極1と中間電極4とが平� �視でオーバーラップしない部位に形成され� �いることが好ましい。図3においては、バス� ��イン5bは、上部電極1に接触するように、基� ��1と上部電極1との間に設けられている。そ� �て、そのバスライン5bの端部を取り出し部6b� ��することにより、上部電極1の端部を取り出 し部とした場合のような電圧降下を防ぐこと ができるので、動作領域Aに印加される電圧� �減少を防ぐことができる。なお、バスライ� �5bと他の電極との間隔は上記バスライン5aの� ��合と同様である。

 バスライン5aは、電気伝導性のよい金属� �酸化物半導体及び導電性高分子から選ばれ� �いずれかで形成されていることが好ましい� �具体的には、Al等の金属膜、ITO等の酸化物半 導体、PEDOT(スタルク社製)等の導電性高分子� �等の高電導性の材料を用い、その厚さ等を� �整して設けることが好ましい。

 図4及び図5は、バスラインを形成した縦� �有機トランジスタの2つの例を示す平面図で� ��るが、バスライン5a,5bの形成態様は、図示� �例に限定されない。例えば図3~図5の例では� �バスライン5aを基板10と中間電極4との間に設 けたり、バスライン5bを基板10と上部電極1と� ��間に設けたりしているが、バスライン5aを� �間電極4上に設けたり、バスライン5bを上部� �極1上に設けたりしてもよい。なお、バスラ� ��ン5a,5bを基板10上に設ける場合は、例えばITO 等の電極材料を下部電極2と同時にパターン� �成することができるので、作業工程の削減� �図ることができるという利点がある。

 このように、非常に薄く、一般的な金属� ��りも抵抗の高い中間電極4や上部電極1に導� �性のよいバスライン5a,5bを設けることにより 、電圧降下を防ぎ、電流変調特性の低下を抑 制することができる。

 [縦型有機トランジスタの製造方法]
 次に、上記の縦型有機トランジスタ11を製� �する方法について説明する。本発明の縦型� �機トランジスタの製造方法は、コレクタ電� �2(下部電極)が形成された基板10上に下側有機 半導体層3bを形成する工程と、下側有機半導� ��層3b上に、連続する絶縁性金属化合物4bとそ の絶縁性金属化合物4b内に分布する粒状金属4 aとを有する層状連続体4を形成する工程と、� ��状連続体4上に上側有機半導体層3aを形成す� ��工程と、上側有機半導体層3a上にエミッタ� �極1を形成する工程と、を有している。以下� ��各工程について説明する。なお、上記「縦� ��有機トランジスタ」で説明した内容と重複� ��る場合は随時その説明を省略する。

 (下側有機半導体層形成工程)
 この工程は、コレクタ電極2(下部電極)が形� ��された基板10上に下側有機半導体層3bを形成 する工程である。最初に、基板10について説� ��する。図1にも示すように、縦型有機トラン ジスタ11は基板10上に形成されているが、そ� �基板10の種類や構造は特に限定されるもので はなく、例えば、Al等の金属、ガラス、石英� ��は樹脂等の各種の材料から任意に選択して� ��いることができる。

 なお、縦型有機トランジスタ11を発光素� �部と組み合わせて後述の発光素子とする場� �において、有機発光層で発光した光を基板10 側から出射させるボトムエミッション構造の 発光素子とする場合には、透明又は半透明に なる材料で基板10が形成されることが好まし� ��が、有機発光層で発光した光を基板10の反� �側から出射させるトップエミッション構造� �発光素子とする場合には、必ずしも透明又� �半透明になる材料からなる基板10とする必要 はなく、不透明材料で基板10を形成してもよ� ��。この場合においては、特に、有機EL素子� �基板として一般的に用いられているもの、� �なわち、有機EL素子を強度的に支持している ものを好ましく用いることができる。基板10� ��材質は、用途に応じてフレキシブルな材質� ��硬質な材質等が選択される。具体的に用い� ��ことができる材料としては、例えば、ガラ� ��、石英、ポリエチレン、ポリプロピレン、� ��リエチレンテレフタレート、ポリメタクリ� ��ート、ポリメチルメタクリレート、ポリメ� ��ルアクリレート、ポリエステル、ポリカー� ��ネート等を挙げることができる。また、基� ��10の形状としては、枚葉状でも連続状でも� �く、具体的な形状としては、例えばカード� �、フィルム状、ディスク状、チップ状等を� �げることができる。

 基板10上のコレクタ電極2の形成方法は、� ��に例示したコレクタ電極2の材質と基板10の� ��類や耐熱性等とを考慮し、真空蒸着法、ス� ��ッタリング法、CVD法等や、塗布法等から任� ��に選択される。なお、通常は、ITO付きガラ� ��基板やITO付きプラスチック基板等を好まし� ��用いることができる。

 コレクタ電極2上への下側有機半導体層3b� ��形成は、既に例示した有機半導体材料の材� ��や特性等を考慮し、塗布法や蒸着法等から� ��意に選択される。このときの厚さ等につい� ��も既述した通りである。

 (層状連続体形成工程)
 この工程は、下側有機半導体層3b上に層状� �続体4を形成する工程である。層状連続体4は 、連続する絶縁性金属化合物4bと、その絶縁� ��金属化合物4b内に分布する粒状金属4aとを有 している。具体的には、層状連続体4を形成� �る工程は、図6に示すように、下側有機半導� ��層3b上の全面に金属膜4’を形成する金属膜� ��成工程(図6(A)参照)と、その金属膜4’を部分 的に絶縁化させて、連続する絶縁性金属化合 物4bと、その絶縁性金属化合物4b内に分布す� �粒状金属4aとを生じさせる部分絶縁化工程(� �6(B)参照)と、を有している。この工程によれ ば、金属膜形成工程と部分絶縁化工程とによ って得られた層状連続体4は、既述したのと� �様、例えば金属膜4’を形成した後の化学反� ��等により絶縁性の金属化合物4bが生じるこ� �によって容易に形成される。その結果、製� �された縦型有機トランジスタ11の製造コスト を低減することができる。

 金属膜形成工程は、図6(A)に示すように、 下側有機半導体層3b上の全面に金属膜4’を形 成する工程であるが、この工程で形成される 金属膜4’は、上記した粒状金属4aの構成材料 を真空蒸着、スパッタリング等の成膜手段に よって形成することができる。形成される金 属膜4’の形態は特に限定されず、その後の� �分絶縁化工程において、絶縁性金属化合物4b 内に粒状金属4aが分布する形態となるもので� ��ればよいが、特には、その金属膜4’が5nm以 上200nm以下、好ましくは10nm以上40nm以下の粒� �を持つ金属粒4”の集合体であることが好ま� ��い。こうした範囲の金属粒4”からなる金属 膜4’は、その金属粒4”の周縁の膜厚が薄い� ��で、例えば化学反応等によって容易に絶縁� ��の金属化合物3bにすることができるととも� �、粒状金属4aの平均直径を5nm以上200nm以下と� ��ることができる。その結果、エミッタ電極1 とコレクタ電極2との間を流れる電流の透過� �を容易に形成できるので、縦型有機トラン� �スタ11の製造コストを低減することができる 。

 部分絶縁化工程は、上記のように、粒状� ��属4aの平均直径を5nm以上200nm以下とするまで 行う。具体的には、図6(A)に示すような金属� �4”からなる金属膜4’を反応ガス中で化学反 応させ、図6(B)に示すような粒状金属4aが前記 の平均直径になるまで反応を行う。化学反応 させるための反応ガス雰囲気としては、酸素 雰囲気、酸素窒素混合雰囲気、高湿度雰囲気 下等を挙げることができるが、好ましくは酸 素雰囲気であり、容易に酸化処理することが できる。金属粒4”の集合体からなる金属膜4� ��を酸化処理することにより、金属粒4”の周 りに絶縁性金属酸化物4bを容易に形成するこ� ��ができ、その絶縁性金属化合物4bをエミッ� �電極1とコレクタ電極2間に流れる電流の透過 部として作用させることができる。

 このような部分絶縁化工程により、粒状� ��属4aの平均直径を所定の範囲内ものとすれ� �、粒状金属4aの平均直径を従来のベース電極 である金属層の幅よりも著しく微細化するこ とができるので、粒状金属4aの周りに形成さ� ��て電流の透過部として作用する絶縁性金属� ��合物4bを、層状連続体4内に多く(高い密度で )形成することが容易となる。

 (上側有機半導体層形成工程)
 この工程は、層状連続体4上に上側有機半導 体層3aを形成する工程である。層状連続体4上 への上側有機半導体層3aの形成は、既に例示� ��た有機半導体材料の材質や特性等を考慮し� ��塗布法や蒸着法等から任意に選択される。� ��のときの厚さ等についても既述した通りで� ��る。

 (上部電極形成工程)
 この工程は、上側有機半導体層3a上にエミ� �タ電極1を形成する工程である。上側有機半� ��体層3a上へのエミッタ電極1の形成方法は、� ��に例示したエミッタ電極1の材質と上側有機 半導体層3aの種類や耐熱性等とを考慮し、真� ��蒸着法、スパッタリング法、CVD法等から任� ��に選択される。

 これらの各工程を経て縦型有機トランジ� ��タ11が製造されるが、エミッタ電極1上には� ��必要に応じて、PVP (ポリビニルピロリドン)  等からなる保護層や、酸化ケイ素や酸窒化� ��イ素等からなるガスバリア層を形成しても� ��い。

 以上、本発明の縦型有機トランジスタの� ��造方法によれば、下側有機半導体層3b上に� �状連続体4を形成する工程を備えるが、この� ��程で形成された層状連続体4は、粒状金属4a� ��らなる部分が従来のパターンエッチングさ� ��た中間電極(ベース電極)として作用し、粒� �金属4aが形成されていない絶縁性金属化合物 4bからなる部分が従来の開口部として作用す� ��。こうした形態からなる層状連続体4におい ては、開口部として作用する絶縁性金属化合 物4bの部分が、エミッタ電極1(上部電極)とコ� ��クタ電極2(下部電極)との間を流れる電流の� ��過部となる。こうした方法を採用すれば、� ��えば薄膜状の金属(金属膜4’)を形成した後� ��化学反応等によって絶縁性の金属化合物4b� �容易に形成することができるので、製造さ� �た縦型有機トランジスタの製造コストを低� �することができる。

 こうして形成された縦型有機トランジス� ��11は、低電圧で大電流変調が可能なトラン� �スタとして機能することから、例えば下記� �示す発光素子21を構成するスイッチング素子 である駆動トランジスタとして好ましく適用 できる。

 [発光素子]
 次に、発光素子について説明する。図7は、 本発明の発光素子の一例を示す模式的な断面 構成図である。図7に例示した本発明の発光� �子21は、陽極(コレクタ電極2)と陰極(エミッ� �電極1)との間に有機発光層25が設けられてい� ��発光素子部22と、エミッタ電極1とコレクタ� ��極2との間の有機半導体3(3a,3b)中に層状連続� ��4が設けられている縦型有機トランジスタ11� ��、を基板10上に有している。具体的には、� �板10側から、コレクタ電極2、発光素子部22、 下側有機半導体層3b、層状連続体4、上側有機 半導体層3a、エミッタ電極1の順で積層されて いる。この発光素子部22に電荷を与える電極� ��、図7の例では、コレクタ電極2が陽極とし� �作用して正孔注入層23に正孔を注入し、エミ ッタ電極1は陰極として作用して上側有機半� �体層3aに電子を注入する。以下、この発光素 子21について、縦型有機トランジスタ11以外� �構成について説明する。

 (発光素子部)
 発光素子部22は、図7に示すように、コレク� ��電極2と下側有機半導体層3bとの間に設けら� ��、具体的には、発光素子部22は、コレクタ� �極2側から、正孔注入層23、正孔輸送層24、有 機発光層25の順で積層されている。なお、発� ��素子部22の構成は、有機発光層25を必須の構 成として有すれば、正孔注入層23、正孔輸送� ��24、電子輸送層、及び電子注入層から選ば� �る1又は2以上の層は必要に応じて任意に設け られていればよく、図7に示す例に限定され� �い。また、その他の層として、正孔ブロッ� �層、電子ブロック層等のように、キャリア(� ��孔、電子)のつきぬけを防止し、効率よくキ ャリアの再結合させるための電荷ブロック層 を設けてもよい。

 正孔注入層23の形成材料としては、例え� �、有機発光層25の発光材料に例示した化合物 の他、フェニルアミン系、スターバースト型 アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウ ム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化 アルミニウムなどの酸化物、アモルファスカ ーボン、ポリアニリン、ポリチオフェンなど の誘導体等を挙げることができる。

 正孔輸送層24の形成材料としては、フタ� �シアニン、ナフタロシアニン、ポリフィリ� �、オキサジアゾール、トリフェニルアミン� �トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロ� �、ピラゾリン、テトラヒドロイミダゾール� �ヒドラゾン、スチルベン、ペンタセン、ポ� �チオフェン若しくはブタジエン、又はこれ� �の誘導体等、正孔輸送材料として通常使用� �れるものを用いることができる。また、正� �輸送層24の形成材料として市販されている、 例えばポリ(3、4)エチレンジオキシチオフェ� �/ポリスチレンスルホネート(略称PEDOT/PSS、バ イエル社製、商品名;Baytron P AI4083、水溶液� �して市販。)等も使用することができる。正� ��輸送層24は、こうした化合物を含有した正� �輸送層形成用塗液を用いて形成される。な� �、これらの正孔輸送材料は、上記の有機発� �層25内に混ぜてもよいし、正孔注入層23内に� ��ぜてもよい。

 有機発光層25の形成材料としては、有機EL 素子の発光層として一般的に用いられている 材料であれば特に限定されず、例えば色素系 発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発 光材料等を挙げることができる。

 色素系発光材料としては、例えば、シク� ��ペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタ� ��エン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、� ��キサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン� ��導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチ� ��ルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チ� ��フェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリ� ��ン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフ� ��ン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オ� ��サジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマ� ��等を挙げることができる。

 金属錯体系発光材料としては、例えば、� ��ルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノー� ��ベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛� ��体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチ� ��亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロ� ��ウム錯体等、中心金属に、Al、Zn、Be等、又� ��Tb、Eu、Dy等の希土類金属を有し、配位子に� ��キサジアゾール、チアジアゾール、フェニ� ��ピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、� ��ノリン構造等を有する金属錯体等を挙げる� ��とができる。

 高分子系発光材料としては、例えば、ポ� ��パラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオ� ��ェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、� ��リシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、� ��リビニルカルバゾール、ポリフルオレノン� ��導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキ� ��リン誘導体、及びそれらの共重合体等を挙� ��ることができる。

 有機発光層25中には、発光効率の向上や� �光波長を変化させる等の目的でドーピング� �等の添加剤を添加するようにしてもよい。� �ーピング剤としては、例えば、ペリレン誘� �体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キ� �クリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポ� �フィリン誘導体、スチリル色素、テトラセ� �誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン� �フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カ� �バゾール誘導体、フルオレン誘導体等を挙� �ることができる。

 電子輸送層は、図7に示す例では、下側有 機半導体層3bと上側有機半導体層3aが電子輸� �層として作用する。その形成材料としては� �既述の通りであるのでここではその説明を� �略する。なお、この電子輸送層の形成材料� �、有機発光層25内に混ぜてもよい。

 電子注入層は、図7中には示してないが、 エミッタ電極1と上側有機半導体層3aとの間に 設けることができる。電子注入層の形成材料 としては、例えば、アルミニウム、フッ化リ チウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム 、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウ ム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、酸 化アルミニウム、酸化ストロンチウム、カル シウム、ポリメチルメタクリレートポリスチ レンスルホン酸ナトリウム、リチウム、セシ ウム、フッ化セシウム等のようにアルカリ金 属類、及びアルカリ金属類のハロゲン化物、 アルカリ金属の有機錯体等を挙げることがで きる。

 上述した各層は、真空蒸着法によって成� ��するか、あるいは、それぞれの形成材料を� ��ルエン、クロロホルム、ジクロロメタン、� ��トラヒドロフラン、ジオキサン等の溶媒に� ��解又は分散させて塗布液を調整し、その塗� ��液を塗布装置等を用いて塗布又は印刷等す� ��ことで形成される。

 また、必要に応じて、正孔ブロック層、� ��子ブロック層等として機能する励起ブロッ� ��層を設けてもよい。この励起ブロック層は� ��キャリア(正孔、電子)が有機発光層25を突き 抜けるのを防止し、効率よくキャリアを再結 合させるための層であり、例えば、有機発光 層25のコレクタ電極2側の隣接面に正孔ブロッ ク層を設けたり、有機発光層25のエミッタ電� ��1側の隣接面に電子ブロック層を設けること により、各電極から注入された正孔や電子が 有機発光層25を突き抜けるのを防ぐことがで� ��る。その形成材料としては、BCP(1-ブロモ-3-� ��ロロプロパン)を例示できる。

 また、縦型有機トランジスタ11からの出� �電流を発光素子部22に面均一に与えるように 等電位層(図示しない)を設けてもよい。等電� ��層は、図7の例では、例えば有機発光層25と� ��側有機半導体層3bとの間に設けることがで� �る。等電位層の形成材料としては、比抵抗� �小さい材料が好ましく、例えば、Al、Ag、Au� �Cr等の金属材料が好ましく用いられる。

 以上、本発明の発光素子21によれば、エ� �ッタ電極1とコレクタ電極2との間に流れる電 流量を大幅に変調することができる縦型有機 トランジスタ11を備えるので、その変調電流� ��陽極として作用するエミッタ電極1と陰極と して作用するコレクタ電極2との間の有機発� �層25に発光電流として印加することができる 。その結果、有機発光層25の発光輝度等の制� ��性を高めることができるとともに、コスト� ��減を図ることができる。