JP2001196162A

JP2001196162A - 発光装置

Info

Publication number: JP2001196162A
Application number: JP2000244746A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Koyama; 智子小山; Takeo Kaneko; 丈夫金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2001-07-19
Also published as: EP1146777A1; KR20010101319A; US6462356B1; EP1146777A4; DE60041575D1; KR100403682B1; EP1146777B1; ATE423448T1; WO2001031979A1

Abstract

(57)【要約】【課題】発光波長のスペクトル幅が従来の有機ＥＬ発
光素子に比べて格段に狭く、波長選択性に優れ、かつ指
向性持って光を出射でき、表示体だけでなく光通信など
にも適用できる、発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０００は、基板１０上に、発
光素子部１００と、該発光素子部からの光を伝達する導
波路部２００とを一体的に有する。発光素子部１００
は、基板１０上に形成され、光伝播部を構成する透明な
陽極２０および陽極２０の一部に形成された光学部材１
２と、第１の誘電体多層膜１１ａと、光学部材１２に面
して開口部１６ａを有する絶縁層１６と、少なくとも一
部が絶縁層１６の開口部１６ａに存在する発光層１４
と、陰極２２と、第２の誘電体多層膜１１ｂと、を有す
る。光学部材１２は、１次元のフォトニックバンドギャ
ップを構成し、かつ、欠陥に起因するエネルギー準位が
所定の発光スペクトル内に存在するように設定された欠
陥部を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ（エレクトロ
ルミネッセンス）を用いた発光装置に関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、光通信システムで用いられる光源としては、半導体
レーザが用いられる。半導体レーザは、波長選択性に優
れ、単一モードの光を出射できる点で好ましいが、多数
回にわたる結晶成長が必要であり、作成が容易でない。
また、半導体レーザでは、発光材料が限定され、種々の
波長の光を発光することができないという難点を有す
る。

【０００３】また、従来のＥＬ発光素子は、発光波長の
スペクトル幅が広く、表示体などの一部の用途では適用
されているものの、光通信などのスペクトル幅が狭い光
を要求される用途には不向きであった。

【０００４】本発明の目的は、発光波長のスペクトル幅
が従来のＥＬ発光素子に比べて格段に狭く、かつ指向性
があり、表示体だけでなく光通信などにも適用できる、
発光装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（第１の発光装置）本発
明に係る第１の発光装置は、基板と、発光素子部と、を
含み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスに
よって発光可能な発光層と、前記発光層に電界を印加す
るための一対の電極層と、前記発光層において発生した
光を伝播するための光伝播部と、前記一対の電極層の間
に配置され、かつ、一部に開口部を有し、該開口部を介
して前記発光層に供給される電流の流れる領域を規定す
る電流狭窄層として機能しうる絶縁層と、前記光伝播部
を伝播する光のための光学部材と、を含み、前記光学部
材は、１次元または２次元のフォトニックバンドギャッ
プを構成し、かつ、欠陥に起因するエネルギー準位が所
定の発光スペクトル内に存在するように設定された欠陥
部を有し、前記発光層で発生した光は、前記フォトニッ
クバンドギャップによって１次元または２次元での自然
放出が制約されて射出する。

【０００６】この発光装置によれば、一対の電極層、す
なわち陰極と陽極とからそれぞれ電子とホールとが発光
層内に注入され、この電子とホールとを発光層で再結合
させて、分子が励起状態から基底状態に戻るときに光が
発生する。このとき、前記フォトニックバンドギャップ
に相当する波長帯域の光は、光学部材内を伝搬できず、
前記欠陥に起因するエネルギー準位に相当する波長帯域
の光のみが光学部材内を伝搬できる。したがって、前記
欠陥に起因するエネルギー準位の幅を規定することによ
り、１次元または２次元で自然放出が制約された発光ス
ペクトル幅の非常に狭い光を高効率で得ることができ
る。

【０００７】本発明において、光伝播部とは、発光素子
部の一部分であって、かつ、発光素子部の発光層におい
て得た光を導波路部側に供給する部分であって、少なく
とも光学部材と、導波路部のコア層と結合するための部
材（例えば一方の電極層）とを含む。このことは、後述
する第２の発光装置についても同様である。

【０００８】第１の発光装置によれば、前記発光素子部
において、前記絶縁層が電流狭窄層として機能するた
め、前記発光層に供給される電流の領域を規定できる。
したがって、発光させたい領域で電流強度や電流分布を
コントロールでき、高い発光効率で光を発生できる。

【０００９】そして、前記絶縁層がクラッドとして機能
する場合には、コアとしての発光層とクラッドとしての
絶縁層からなる導波路を想定すると、絶縁層の開口部を
規定することで、光伝播部を介して導波路部側に伝播さ
れる光の導波モードをコントロールできる。すなわち、
前記絶縁層（クラッド）により、光が閉じ込められる領
域の幅（光の進行方向に対して垂直な面における幅）を
規定することで、発光層（コア）内を伝播する光の導波
モードを所定の値に設定できる。導波モードと導波路と
は、一般に以下の式で示す関係を有する。Ｎｍａｘ＋１ ≧ Ｋ₀・ａ・（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）^1/2／（π
／２）ここで、Ｋ₀：２π／λ、ａ：導波路のコアの幅の１／２、ｎ₁：導波路のコアの屈折率、ｎ₂：導波路のクラッドの屈折率、Ｎｍａｘ：取り得る導波モードの最大値である。

【００１０】したがって、得たい導波モードによって、
上記式のパラメータ、例えばコアおよびクラッドの屈折
率が特定されている場合、電流狭窄層の開口部の幅で規
定される発光層（コア）の幅を選択すればよい。すなわ
ち、電流狭窄層の内部に設けられる発光層の屈折率およ
び電流狭窄層となる絶縁層の屈折率を、それぞれ上記式
の導波路のコアの屈折率およびクラッドの屈折率とし、
得たい導波モードを定めて上記式によってコアに相当す
る発光層の幅（２ａ）を求めることができる。そして、
発光素子部からの光が供給される導波路部側のコア層の
幅についても、上述したように求めた発光層の幅、およ
び得たい導波モードに基づいて上記式によって得られた
計算値などを考慮して、好ましい値を求めることが好ま
しい。このように発光層の幅およびコア層の幅などを適
正な値とすることにより、優れた結合効率で発光素子部
から導波路部側に所望のモードでの光が伝播される。な
お、発光素子部においては、絶縁層で形成された電流狭
窄層内における発光層が必ずしも均一な発光状態となら
ないこともあるため、これを考慮して、上記式で求めた
コア（発光層）の幅（２ａ）を基準として、各部材の結
合効率が良好となるように、発光層、光伝播部および導
波路部などの各部材の設計値が最適に調整されることが
好ましい。

【００１１】発光装置として、導波モードは好ましくは
０〜１０００、特に通信用途では０〜１０程度であるこ
とが好ましい。このように発光層での光の導波モードを
規定できれば、所定の導波モードの光を効率よく得るこ
とができる。

【００１２】以上のように、本発明によれば、発光波長
のスペクトル幅が従来のＥＬ発光素子に比べて格段に狭
く、かつ指向性があり、表示体だけでなく光通信などに
も適用できる、発光装置を提供することができる。

【００１３】（第２の発光装置）本発明に係る第２の発
光装置は、基板上に、発光素子部と、該発光素子部から
の光を伝達する導波路部とを一体的に含み、前記発光素
子部は、エレクトロルミネッセンスによって発光可能な
発光層と、前記発光層に電界を印加するための一対の電
極層と、前記発光層において発生した光を伝播するため
の光伝播部と、前記光伝播部に接して配置され、クラッ
ド層として機能しうる絶縁層と、前記光伝播部を伝播す
る光のための光学部材と、を含み、前記導波路部は、前
記光伝播部の少なくとも一部と一体的に連続するコア層
と、前記絶縁層と一体的に連続するクラッド層と、を含
み、前記光学部材は、１次元または２次元のフォトニッ
クバンドギャップを構成し、かつ、欠陥に起因するエネ
ルギー準位が所定の発光スペクトル内に存在するように
設定された欠陥部を有し、前記発光層で発生した光は、
前記フォトニックバンドギャップによって１次元または
２次元での自然放出が制約されて射出する。

【００１４】第２の発光装置によれば、発光素子部の光
伝播部の少なくとも一部と、導波路部のコア層とが一体
的に連続し、かつ、発光素子部の絶縁層（クラッド層）
と、導波路部のクラッド層とが一体的に連続しているこ
とにより、発光素子部と導波路部とが、高い結合効率で
光学的に結合され、効率のよい光の伝播ができる。

【００１５】この構成の場合、前記絶縁層は、前記光伝
播部に対してクラッド層として機能する材質が選択され
る。また、この構成の発光装置によれば、発光素子部の
光伝播部の少なくとも一部と、導波路部のコア層とは、
同一の工程で成膜およびパターニングできるので、製造
が簡易となる利点を有する。同様に、発光素子部の絶縁
層（クラッド層）と、導波路部のクラッド層とは、同一
の工程で成膜およびパターニングできるので、製造が簡
易となる利点を有する。

【００１６】そして、本発明によれば、第１の発光装置
と同様に、１次元または２次元のフォトニックバンドギ
ャップを有し、発光波長のスペクトル幅が従来のＥＬ発
光素子に比べて格段に狭く、かつ指向性があり、表示体
だけでなく光通信などにも適用できる、発光装置を提供
することができる。

【００１７】第１および第２の発光装置において、電流
狭窄層およびクラッド層として機能する、前記絶縁層に
形成された前記開口部は、前記光学部材の周期方向、つ
まり光の導波方向に延びるスリット形状を有することが
望ましい。また、前記発光層は、少なくとも一部が前記
絶縁層に形成された開口部に存在することが望ましい。
この構成によれば、電流を供給したい発光層の領域と、
電流狭窄層によって規定される領域とを自己整合的に位
置決めできる。

【００１８】本発明の第１および第２の発光装置におい
て、前記光学部材は、１次元または２次元の周期的な屈
折率分布を有し、１次元または２次元のフォトニックバ
ンドギャップを構成しうるものであればよい。前記光学
部材としては、たとえば回折格子状の構造、多層膜構
造、円柱またはその他の柱状構造、あるいはこれらの構
造の組合せから構成することができる。前記光学部材の
好適な例として以下のものを挙げることができる。

【００１９】（Ａ）前記光学部材は、第１の方向に周期
的な屈折率分布を有し、交互に配列される、第１の媒質
層と第２の媒質層とを有する。このような光学部材を用
いる場合は、本発明に係る発光装置は、この光学部材に
よって構成される１次元の第１のフォトニックバンドギ
ャップと組み合わされて、２次元での光の自然放出を制
約できる第２のフォトニックバンドギャップを有するこ
とが望ましい。前記光学部材と第２のフォトニックバン
ドギャップとによって、２次元方向の自然放出が制約さ
れた発光スペクトル幅の非常に狭い光を高効率で得るこ
とができる。

【００２０】（Ｂ）前記光学部材は、第１および第２の
方向に周期的な屈折率分布を有し、正方格子状に配列さ
れた柱状の第１の媒質層と、該第１の媒質層の間に形成
される第２の媒質層とを有する。この光学部材によっ
て、２次元で２方向の自然放出が制約されたフォトニッ
クバンドギャップを構成でき、その結果、発光スペクト
ル幅の非常に狭い光を高効率で得ることができる。

【００２１】（Ｃ）前記光学部材は、一平面内で第１、
第２および第３の方向に周期的な屈折率分布を有し、例
えば三角格子状、あるいは蜂の巣状に配列された柱状の
第１の媒質層と、該第１の媒質層の間に形成される第２
の媒質層とを有する。この光学部材によって、２次元で
少なくとも３方向の自然放出が制約されたフォトニック
バンドギャップを構成でき、その結果、発光スペクトル
幅の非常に狭い光を高効率で得ることができる。

【００２２】前記発光層は、発光材料として有機発光材
料を含むことが好ましい。有機発光材料を用いることに
より、例えば半導体材料や無機材料を用いた場合に比べ
て材料の選択の幅が広がり、種々の波長の光を発光する
ことが可能となる。

【００２３】このような発光装置は、種々の態様をとる
ことができ、例えば以下に代表的な態様を記載する。

【００２４】（ａ）第１の態様の発光装置は、前記発光
素子部は、前記基板上に形成され、前記光伝播部の少な
くとも一部として機能しうる透明な陽極と、前記陽極の
一部に形成された前記光学部材と、前記光学部材に面し
て開口部を有する前記絶縁層と、少なくとも一部が前記
絶縁層の開口部に存在する前記発光層と、陰極と、を含
む。

【００２５】（ｂ）第２の態様の発光装置は、前記発光
素子部は、前記基板上に配置され、一部に前記光学部材
が形成された中間基板と、前記中間基板の前記光学部材
上に形成され、前記光伝播部の少なくとも一部として機
能しうる透明な陽極と、前記陽極に面して開口部を有す
る前記絶縁層と、少なくとも一部が前記絶縁層の開口部
に存在する前記発光層と、陰極と、を含む。

【００２６】次に、本発明に係る発光装置の各部分に用
いることができる材料の一部を例示する。これらの材料
は、公知の材料の一部を示したにすぎず、例示したもの
以外の材料を選択できることはもちろんである。

【００２７】（発光層）発光層の材料は、所定の波長の
光を得るために公知の化合物から選択される。発光層の
材料としては、有機化合物および無機化合物のいずれで
もよいが、種類の豊富さや成膜性の点から有機化合物で
あることが望ましい。

【００２８】このような有機化合物としては、例えば、
特開平１０−１５３９６７号公報に開示された、アロマ
ティックジアミン誘導体（ＴＰＤ）、オキシジアゾール
誘導体（ＰＢＤ）、オキシジアゾールダイマー（ＯＸＤ
−８）、ジスチルアリーレン誘導体（ＤＳＡ）、ベリリ
ウム−ベンゾキノリノール錯体（Ｂｅｂｑ）、トリフェ
ニルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴＡ）、ルブレン、キナク
リドン、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリア
ルキルフルオレン、ポリアルキルチオフェン、アゾメチ
ン亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ベンゾオキサゾー
ル亜鉛錯体、フェナントロリンユウロピウム錯体などが
使用できる。

【００２９】また、有機発光層の材料としては、特開昭
６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公
報、特開平２−１３５３６１号公報、同２−１３５３５
９号公報、同３−１５２１８４号公報、さらに、同８−
２４８２７６号公報および同１０−１５３９６７号公報
に記載されているものなど、公知のものが使用できる。
これらの化合物は単独で用いてもよく、２種類以上を混
合して用いてもよい。

【００３０】無機化合物としては、ＺｎＳ：Ｍｎ（赤色
領域）、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ（緑色領域）、ＳｒＳ：Ｃ
ｕ、ＳｒＳ：Ａｇ、ＳｒＳ：Ｃｅ（青色領域）などが例
示される。

【００３１】（光導波路）ここで光導波路とは、コアと
して機能する層、および該コアより屈折率が小さくクラ
ッドとして機能する層を含む。これらの層は、具体的に
は、発光素子部の光伝播部（コア）および絶縁層（クラ
ッド）、導波路部のコア層およびクラッド層、さらに基
板（クラッド）などを含む。光導波路を構成する層は、
公知の無機材料および有機材料を用いることができる。

【００３２】代表的な無機材料としては、例えば特開平
５−２７３４２７号公報に開示されているような、Ｔｉ
Ｏ2、ＴｉＯ2−ＳｉＯ2混合物、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓ
ｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2またはＺｒＯ2などを例示す
ることができる。

【００３３】また、代表的な有機材料としては、各種の
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および光硬化性樹脂な
ど、公知の樹脂を用いることができる。これらの樹脂
は、層の形成方法などを考慮して適宜選択される。例え
ば、熱および光の少なくとも一方のエネルギーによって
硬化することができる樹脂を用いることで、汎用の露光
装置やベイク炉、ホットプレートなどが利用できる。

【００３４】このような物質としては、例えば、本願出
願人による特願平１０−２７９４３９号に開示された紫
外線硬化型樹脂がある。紫外線硬化型樹脂としては、ア
クリル系樹脂が好適である。様々な市販の樹脂や感光剤
を利用することで、透明性に優れ、また、短期間の処理
で硬化可能な紫外線硬化型のアクリル系樹脂を得ること
ができる。

【００３５】紫外線硬化型のアクリル系樹脂の基本構成
の具体例としては、プレポリマー、オリゴマー、または
モノマーがあげられる。

【００３６】プレポリマーまたはオリゴマーとしては、
例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレー
ト類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアク
リレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のア
クリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメ
タクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリ
エーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利
用できる。

【００３７】モノマーとしては、例えば、２−エチルヘ
キシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリ
ルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロ
ペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアク
リレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオ
ールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタ
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレング
リコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジア
クリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の
二官能性モノマー、トリメチロールプロバントリアクリ
レート、トリメチロールプロバントリメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが
利用できる。

【００３８】以上、光の閉じ込めのみを考慮した無機材
料あるいは有機材料を例示した。光導波路を構成する層
としては、発光素子部の構造が、発光層、ホール輸送
層、電子輸送層および電極層を備える場合に、これらの
少なくとも一層がコアあるいはクラッドとして機能する
場合には、これらの層を構成する材料も採用し得る。

【００３９】（ホール輸送層）発光素子部において有機
発光層を用いる場合、必要に応じて電極層（陽極）と発
光層との間にホール輸送層を設けることができる。ホー
ル輸送層の材料としては、公知の光伝導材料のホール注
入材料として用いられているもの、あるいは有機発光装
置のホール注入層に使用されている公知のものの中から
選択して用いることができる。ホール輸送層の材料は、
ホールの注入あるいは電子の障壁性のいずれかの機能を
有するものであり、有機物あるいは無機物のいずれでも
よい。その具体例としては、例えば、特開平８−２４８
２７６号公報に開示されているものを例示することがで
きる。

【００４０】（電子輸送層）発光素子部において有機発
光層を用いる場合、必要に応じて電極層（陰極）と発光
層との間に電子輸送層を設けることができる。電子輸送
層の材料としては、陰極より注入された電子を有機発光
層に伝達する機能を有していればよく、その材料は公知
の物質から選択することができる。その具体例として
は、例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示され
たものを例示することができる。

【００４１】（電極層）陰極としては、仕事関数の小さ
い（例えば４ｅＶ以下）電子注入性金属、合金電気伝導
性化合物およびこれらの混合物を用いることができる。
このような電極物質としては、例えば特開平８−２４８
２７６号公報に開示されたものを用いることができる。

【００４２】陽極としては、仕事関数の大きい（例えば
４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれ
らの混合物を用いることができる。陽極として光学的に
透明な材料を用いる場合には、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ
2，ＺｎＯなどの導電性透明材料を用いることができ、
透明性を必要としない場合には金などの金属を用いるこ
とができる。

【００４３】本発明において、光学部材の形成方法は特
に限定されるものではなく、公知の方法を用いることが
できる。その代表例を以下に例示する。

【００４４】リソブラフィーによる方法ポジまたはネガレジストを紫外線やＸ線などで露光およ
び現像して、レジスト層をパターニングすることによ
り、光学部材を作成する。ポリメチルメタクリレートあ
るいはノボラック系樹脂などのレジストを用いたパター
ニングの技術としては、例えば特開平６−２２４１１５
号公報、同７−２０６３７号公報などがある。

【００４５】また、ポリイミドをフォトリソブラフィー
によりパターニングする技術としては、例えば特開平７
−１８１６８９号公報および同１−２２１７４１号公報
などがある。さらに、レーザアブレーションを利用し
て、ガラス基板上にポリメチルメタクリレートあるいは
酸化チタンの光学部材を形成する技術として、例えば特
開平１０−５９７４３号公報がある。

【００４６】光照射による屈折率分布の形成による方
法光導波路の光導波部に屈折率変化を生じさせる波長の光
を照射して、光導波部に屈折率の異なる部分を周期的に
形成することにより光学部材を形成する。このような方
法としては、特に、ポリマーあるいはポリマー前駆体の
層を形成し、光照射などにより部分的に重合を行い、屈
折率の異なる領域を周期的に形成させて光学部材とする
ことが好ましい。この種の技術として、例えば、特開平
９−３１１２３８号公報、同９−１７８９０１号公報、
同８−１５５０６号公報、同５−２９７２０２号公報、
同５−３２５２３号公報、同５−３９４８０号公報、同
９−２１１７２８号公報、同１０−２６７０２号公報、
同１０−８３００号公報、および同２−５１１０１号公
報などがある。

【００４７】スタンピングによる方法熱可塑性樹脂を用いたホットスタンピング（特開平６−
２０１９０７号公報）、紫外線硬化型樹脂を用いたスタ
ンピング（特願平１０−２７９４３９号）、電子線硬化
型樹脂を用いたスタンピング（特開平７−２３５０７５
号公報）などのスタンピングによって光学部材を形成す
る。

【００４８】エッチングによる方法リソグラフィーおよびエッチング技術を用いて、薄膜を
選択的に除去してパターニングし、光学部材を形成す
る。

【００４９】以上、光学部材の形成方法について述べた
が、要するに、光学部材は互いに異なる屈折率を有する
少なくとも２領域から構成されていればよく、例えば、
屈折率の異なる２種の材料により２領域を形成する方
法、一種の材料を部分的に変性させるなどして、屈折率
の異なる２領域を形成する方法、などにより形成するこ
とができる。

【００５０】また、発光装置の各層は、公知の方法で形
成することができる。たとえば、発光装置の各層は、そ
の材質によって好適な成膜方法が選択され、具体的に
は、蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェット
法などを例示できる。

【００５１】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］（デバイス）図１は、本実施の形態に係る発光装置１０
００を模式的に示す斜視図であり、図２は、発光装置１
０００を模式的に示す平面図であり、図３は、図２にお
けるＸ１−Ｘ１線に沿った断面図であり、図４は、図２
のＸ２−Ｘ２に沿った断面図であり、図５は、図２のＸ
３−Ｘ３に沿った断面図であり、図６は、図２のＹ−Ｙ
線に沿った断面図である。

【００５２】発光装置１０００は、基板１０と、この基
板１０上に形成された、発光素子部１００と、導波路部
２００とを有する。

【００５３】発光素子部１００は、基板１０上に、第１
の誘電体多層膜１１ａ、光伝播部となる陽極２０および
１次元のフォトニックバンドギャップを構成しうる光学
部材１２、さらに発光層１４、陰極２２および第２の誘
電体多層膜１１ｂが、この順序で配置されている。第１
および第２の誘電体多層膜１１ａ，１１ｂによって、光
学部材１２の膜厚方向（基板１０に対して垂直方向，図
２のＺ方向）に１次元のフォトニックバンドギャップが
構成されている。そして、光学部材１２の周囲には、そ
の一部を除いて、クラッド層および電流狭窄層としても
機能する絶縁層１６が形成されている。図６では、誘電
体多層膜１１ａおよび１１ｂを強調して示している。

【００５４】導波路部２００は、基板１０上に、第１の
誘電体多層膜１１ａ、コア層３０、このコア層３０の露
出部分を覆うクラッド層３２、および第２の誘電体多層
膜１１ｂが配置されている。この導波路部２００に隣接
して、第１の電極取出部２４と、第２の電極取出部２６
とが配置されている。

【００５５】さらに、本実施の形態では、発光素子部１
００を覆うように、保護層６０が形成されている。保護
層６０によって発光素子部１００を覆うことにより、陰
極２２および発光層１４の劣化を防止することができ
る。本実施の形態では、電極取出部２４，２６を形成す
るために、保護層６０を発光装置全体に形成せず、導波
路部２００の表面を露出させている。保護層６０は、必
要に応じ、発光装置の全体を覆うように形成してもよ
い。

【００５６】次に、発光素子部１００の各構成部分につ
いて詳細に説明する。

【００５７】発光素子部１００の陽極２０は、光学的に
透明な導電材料で構成され、光伝播部を構成する。そし
て、この陽極２０と導波路部２００のコア層３０とは一
体的に連続して形成されている。これらの陽極２０およ
びコア層３０を構成する透明導電材料としては、ＩＴＯ
などの前述したものを用いることができる。また、発光
素子部１００の絶縁層（クラッド層）１６と、導波路部
２００のクラッド層３２とは一体的に連続して形成され
ている。これらの絶縁層１６およびクラッド層３２を構
成する材料としては、絶縁性であって、かつ陽極２０お
よびコア層３０より屈折率が小さく、光の閉じ込めが可
能な材料であれば特に限定されない。

【００５８】発光素子部１００において、絶縁層１６
は、図２および図４に示すように、少なくとも回折格子
状の光学部材１２の露出部分を覆うように形成されてい
る。そして、絶縁層１６は、光学部材１２の周期方向、
すなわち屈折率の異なる媒質層が周期的に配列される方
向に伸びるスリット状の開口部１６ａを有する。この開
口部１６ａにおいて、光学部材１２および発光層１４を
介在させた状態で、陽極２０と陰極２２とが配置されて
いる。また、開口部１６ａ以外の領域においては、陽極
２０と陰極２２との間に絶縁層１６が介在する。そのた
め、絶縁層１６は、電流狭窄層として機能する。したが
って、陽極２０および陰極２２に所定の電圧が印加され
ると、開口部１６ａに対応する領域ＣＡにおいて主とし
て電流が流れる。このように絶縁層（電流狭窄層）１６
を設けることにより、光の導波方向に沿って電流を集中
させることができ、発光効率をあげることができる。

【００５９】光学部材１２は、図４および図６に示すよ
うに、光伝播部を構成する陽極２０の上部に形成され、
かつ、異なる屈折率を有する２つの媒質層が周期的に配
列して構成されている。光学部材１２は、その形状（寸
法）や媒体の組合せに基づいて、光の伝播方向（図２の
Ｙ方向）に周期的な屈折率分布を有し、所定の波長帯域
に対して１次元のフォトニックバンドギャップを構成す
る。

【００６０】たとえば、光学部材１２は、図６に示すよ
うに、屈折率の異なる第１の媒質層１２０ａと第２の媒
質層１２０ｂとが、交互に配列されている。第１の媒質
層１２０ａと第２の媒質層１２０ｂとは、それぞれ周期
的な分布によってフォトニックバンドギャップを形成し
うる物質であればよく、その材質は特に限定されない。
本実施の形態では、第１の媒質層１２０ａおよび第２の
媒質層１２０ｂは、それぞれ陽極２０および発光層１４
を構成する物質からなる。

【００６１】光学部材１２は、欠陥部１３を有し、この
欠陥部１３は発光層１４によって構成されている。欠陥
部１３は、その欠陥に起因するエネルギー準位が、発光
層１４の電流励起による発光スペクトル内に存在するよ
うに形成される。

【００６２】本実施の形態では、光学部材１２の欠陥部
１３より一方の光学部材と他方の側の光学部材との光の
閉じ込め状態に差を設けることにより、出射光の方向を
規定できる。たとえば、図１に示すように、導波露部２
００を介して光を出射させたい場合には、導波路部２０
０側の光学部材の光の閉じ込め状態を他方の光学部材の
光の閉じ込め状態より弱くすればよい。光学部材の光の
閉じ込めの強弱は、光学部材の媒質層のペア数、光学部
材の媒質層の屈折率差等を考慮することによって、好ま
しくは光学部材のペア数によってコントロールできる。

【００６３】本実施の形態の発光装置１０００は、図２
のＹ方向（導波路部２００のコア層３０に沿った方法）
のフォトニックバンドギャップを有する光学部材１２に
よって、光を閉じ込めるので、Ｙ方向の１次元での光伝
搬が制御される。そして、図２のＺ方向（紙面に対して
垂直方向）では、第１および第２の誘電体多層膜１１
ａ，１１ｂによって、発光スペクトルにて対してフォト
ニックバンドギャップが構成され、Ｚ方向での光伝播が
制御される。したがって、本実施の形態では、光学部材
１２および第１，第２の誘電体多層膜１１ａ，１１ｂに
よって、Ｙ方向およびＺ方向の２次元で光の伝播が制御
される。

【００６４】その他の方向には漏れモードの光の伝搬が
許容される。これらの漏れモードの光の伝搬を制御する
ために、必要に応じて、光の閉じ込めを目的として、ク
ラッド層あるいは誘電体多層ミラーを設けることもでき
る。

【００６５】導波路部２００に隣接する第１の電極取出
部２４と第２の電極取出部２６とは、図２に示すよう
に、絶縁層１６と連続する絶縁性のクラッド層３２によ
って電気的に分離されている。第１の電極取出部２４
は、発光素子部１００の陽極２０と一体的に連続し、陽
極２０の取出電極として機能する。また、第２の電極取
出部２６は、発光素子部１００側に伸びるように形成さ
れ、その一部は陰極２２と電気的に接続されている。し
たがって、第２の電極取出部２６は陰極２２の取出電極
として機能する。本実施の形態では、第１および第２の
電極取出部２４および２６は、陽極２０と同一の成膜工
程で形成される。

【００６６】発光装置１０００の光学部材１２の製造方
法および各層を構成する材料などについては、前述した
方法あるいは材料などを適宜用いることができる。これ
らの製造方法、材料および構成については、以下に述べ
る他の実施の形態でも同様である。

【００６７】さらに、光学部材１２を構成する第１の媒
質層１２０ａあるいは第２の媒質層１２０ｂのいずれか
は、空気などの気体の層であってもよい。このように、
気体の層で光学部材を形成する場合には、発光装置に用
いる一般的な材料の選択範囲で、光学部材を構成する二
媒質の屈折率差を大きくすることができ、所望の光の波
長に対して効率のよい光学部材を得ることができる。こ
の変形例は、他の実施の形態についても同様に適用でき
る。

【００６８】また、発光素子部において、必要に応じ
て、ホール輸送層および電子輸送層の少なくとも一方を
設けることもできる。この変形例は、他の実施の形態に
ついても同様に適用できる。

【００６９】（デバイスの動作）次に、この発光装置１
０００の動作および作用について説明する。

【００７０】陽極２０と陰極２２とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極２２から電子が、陽極２０から
ホールが、それぞれ発光層１４内に注入される。発光層
１４内では、この電子とホールとが再結合されることに
より励起子が生成され、この励起子が失活する際に蛍光
や燐光などの光が発生する。そして、前述したように、
陽極２０と陰極２２との間に介在する絶縁層１６によっ
て電流の流れる領域ＣＡ（図４参照）が規定されている
ので、発光させたい領域に効率よく電流を供給すること
ができる。

【００７１】発光層１４において発生した光は、陽極２
０および光学部材１２を含む光伝播部内に導入される。
そして、光学部材１２では、欠陥部１３の欠陥に起因す
るエネルギー準位の光が伝搬する。すなわち、光学部材
１２のフォトニックバンドギャップに相当する波長帯域
の光は、光学部材１２内を伝搬できないが、欠陥部１３
で発生した励起子は、欠陥に起因するエネルギー準位で
基底状態に戻り、このエネルギー準位に相当する波長帯
域の光のみが発生する。光伝播部内に導入された光は、
光伝播部をその端面（導波路部２００側）に向けて伝播
し、さらに、光伝播部の一部（陽極２０）に連続して一
体的に形成された導波路部２００のコア層３０内を伝播
し、その端面より出射する。この出射光は、光伝播部の
光学部材１２および第１,第２の誘電体多層膜１１ａ，
１１ｂより構成される２次元のフォトニックバンドギャ
ップによって特定波長帯域の光のみが出射されるため、
波長選択性があり、発光スペクトル幅が狭く、かつ優れ
た指向性を有する。

【００７２】（作用効果）本実施の形態の主要な作用効
果を、以下にあげる。

【００７３】（ａ）本実施の形態の発光装置１０００に
よれば、絶縁層１６の開口部１６ａに充填された発光部
１４ａを介して陽極２０と陰極２２とが電気的に接続さ
れ、この開口部１６ａによって電流の流れる領域が規定
される。したがって、絶縁層１６は、電流狭窄層として
機能し、発光領域に効率よく電流を供給し、発光効率を
高めることができる。そして、電流を供給する領域を電
流狭窄層（絶縁層１６）で規定することにより、発光領
域をコア層３０と位置合わせした状態で設定でき、この
点からも導波路部２００に対する光の結合効率を高める
ことができる。

【００７４】（ｂ）発光装置１０００によれば、陰極２
２と陽極２０とからそれぞれ電子とホールとが発光層１
４内に注入され、この電子とホールとを発光層で再結合
させて、分子が励起状態から基底状態に戻るときに光が
発生する。このとき、光学部材１２と第１，第２の誘電
体多層膜１１ａ，１１ｂによって構成されるフォトニッ
クバンドギャップに相当する波長帯域の光は、光学部材
内を伝搬できず、欠陥１３に起因するエネルギー準位に
相当する波長帯域の光のみが光学部材内を伝搬できる。
したがって、欠陥１３に起因するエネルギー準位の幅を
規定することにより、２次元（Ｙ方向−Ｚ方向）で自然
放出が制約された発光スペクトル幅の非常に狭い光を高
効率で得ることができる。

【００７５】（ｃ）発光素子部１００の光伝播部の少な
くとも一部（陽極２０）と、導波路部２００のコア層３
０とが一体的に連続している。このことにより、発光素
子部１００と導波路部２００とが、高い結合効率で光学
的に結合され、効率のよい光の伝播ができる。また、陽
極２０を含む光伝播部とコア層３０とは、同一の工程で
成膜およびパターニングできるので、製造が簡易となる
利点を有する。

【００７６】また、発光素子部１００の絶縁層（クラッ
ド層）１６と、導波路部２００のクラッド層３２とが一
体的に連続している。このことにより、発光素子部１０
０（特に光伝播部）と導波路部２００とが、高い結合効
率で光学的に結合され、効率のよい光の伝播ができる。
また、絶縁層１６とクラッド層３２とは、同一の工程で
成膜およびパターニングできるので、製造が簡易となる
利点を有する。

【００７７】このように、本実施の形態に係る発光装置
１０００によれば、発光素子部１００と導波路部２００
とが、高い結合効率で接続されることにより、高効率な
出射光を得ることができる。

【００７８】（ｄ）本実施の形態では、光学部材１２は
有機材料または無機材料から構成でき、光学部材の材料
として半導体を用いた場合のように、光学部材の媒質層
の界面が不規則な状態になったり、あるいは、不純物の
影響を受けやすい難点を有さないため、優れたフォトニ
ックバンドギャップによる特性が得られる。

【００７９】以上の作用効果は、他の実施の形態でも同
様である。

【００８０】（製造プロセス）次に、図７〜図１４を参
照しながら、本実施の形態に係る発光装置１０００の製
造例を説明する。図７〜図１４の各図において、（Ａ）
は平面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は（Ａ）に示す平面図
におけるＡ−Ａ線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線のいずれかに沿
った断面図である。図７〜図１１における、符号１００
ａおよび２００ａは、それぞれ発光素子部１００および
導波路部２００が形成される領域を示す。

【００８１】（１）第１の誘電体多層膜の形成図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、フォトニックバンド
ギャップを構成する誘電体多層膜１１ａを形成する。こ
の誘電体多層膜１１ａは、所定の波長帯域の光すなわち
発光スペクトル内の光に対してフォトニックバンドギャ
ップとして機能するように形成される。具体的には、誘
電体多層膜１１ａは、２種の屈折率の異なる媒質層を交
互に形成して、基板１０の膜厚方向に周期的な屈折率分
布を有する。

【００８２】（２）導電層および光学部材の形成ついで、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基板１０上
に形成された第１の誘電体多層膜１１ａ上に、光学的に
透明な導電材料によって導電層２０ａを形成する。導電
層２０ａの形成方法は、導電層２０ａの材料などによっ
て選択され、前述した方法を用いることができる。例え
ば、導電層２０ａをＩＴＯで形成する場合には、蒸着法
を好ましく用いることができる。

【００８３】次いで、発光素子部１００が形成される領
域１００ａの導電層２０ａの表面部に、フォトニックバ
ンドギャップを構成する光学部材の一方の媒質層を構成
するための凹凸部１２ａを形成する。凹凸部１２ａの形
成方法は、導電層２０ａの材質などによって選択され、
リソグラフィーやスタンピングなどの前述した方法を用
いることができる。例えば導電層２０ａがＩＴＯから構
成される場合には、リソグラフィーおよびエッチング、
あるいは液状のＩＴＯを用いたインクジェット法などの
液相法によって形成することができる。光学部材のため
の凹凸部１２ａは、図８において、Ｙ方向に所定のピッ
チを有する凹凸が連続するように形成される。

【００８４】次いで、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すよう
に、導電層２０ａを例えばリソグラフィーによってパタ
ーニングすることにより、陽極２０、第１および第２の
電極取出部２４，２６およびコア層３０を形成する。

【００８５】陽極２０と第１の電極取出部２４とは連続
して形成されている。第２の電極取出部２６は、開口部
２８によって、陽極２０および第１の電極取出部２４と
分離されている。光学部材のための凹凸部１２ａは陽極
２０と一体に形成され、凹凸部１２ａを含む陽極２０の
一部は光伝播部としても機能する。さらに、コア層３０
は、陽極２０（凹凸部１２ａ）と一体に連続して形成さ
れ、かつ第１および第２の電極取出部２４および２６と
開口部２８を介して分離されている。

【００８６】このように、屈折率などの光学特性を考慮
して導電層２０ａの材料を選択することにより、電極
（この例の場合、陽極および電極取出部）とともに、光
学部材を含む光伝播部およびコア層などの光学部を同時
に形成することができる。

【００８７】（３）絶縁層の形成図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、開口部２８を埋め
る状態で、所定のパターンを有する絶縁層１６を形成す
る。絶縁層１６は、光学部材のための凹凸部１２ａの一
部が露出する開口部１６ａを有する。開口部１６ａは、
光の導波方向に沿って伸びるスリット形状を有する。こ
の開口部１６ａによって、電流の流れる領域が規定され
るため、開口部１６ａの長さや幅は、得たい電流密度や
電流分布などを考慮して設定される。また、絶縁層１６
は、電流狭窄層の機能とともに、光を閉じこめるための
クラッド層としても機能するため、絶縁性とともに屈折
率などの光学特性を考慮してその材料が選択される。さ
らに、絶縁層１６を構成する材料は光学部材のための凹
凸部１２ａの凹部に充填され、光学部材１２を構成す
る。従って、絶縁層１６を構成するための材料として
は、絶縁機能とともにフォトニックバンドギャップを構
成する光学部材１２のひとつの媒質層を構成するための
光学的機能を有するものが選択される。

【００８８】導電層として例えばＩＴＯを用いた場合に
は、絶縁層１６としては、例えばポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホ
ン、ケイ素ポリマーなどを用いることができる。

【００８９】絶縁層１６は、陽極２０および第１の電極
取出部２４と、第２の電極取出部２６とを電気的に分離
するとともに、光学部材のための凹凸部１２ａの一部を
覆ってクラッド層として機能し、さらに、コア層３０の
露出部を覆って、クラッド層３２を構成している。

【００９０】（４）発光層の形成図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、発光素子部１００
が形成される領域１００ａの所定領域に、発光層１４を
形成する。発光層１４は、少なくとも絶縁層１６に形成
された開口部１６ａに発光材料が充填された発光部１４
ａを有する。さらに、発光層１４を構成する材料は光学
部材のための凹凸部１２ａの凹部に充填され、光学部材
１２を構成する。従って、発光層１４を構成するための
材料としては、発光機能とともにフォトニックバンドギ
ャップを構成する光学部材１２のひとつの媒質層を構成
するための光学的機能を有するものが選択される。

【００９１】（５）陰極の形成図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、発光素子部１
００が形成される領域１００ａに陰極２２を形成する。
陰極２２は、発光層１４の発光部１４ａを覆う状態で形
成され、かつ、その一端は第２の電極取出部２６と重な
る状態で形成される。このようにして、発光素子部１０
０および導波路部２００が形成される。

【００９２】（６）第２の誘電体多層膜の形成図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、フォトニック
バンドギャップを構成する誘電体多層膜１１ｂを形成す
る。この誘電体多層膜１１ｂは、誘電体多層膜１１ａと
同様に、所定の波長帯域の光すなわち発光スペクトル内
の光に対してフォトニックバンドギャップとして機能す
るように形成される。具体的には、誘電体多層膜１１ｂ
は、２種の屈折率の異なる媒質層を交互に形成して、基
板１０の膜厚方向に周期的な屈折率分布を有する。

【００９３】（７）保護層の形成図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、少なくとも発光素
子部１００が覆われるように、保護層６０が形成され
る。この保護層６０は、陰極２２，発光層１４および陽
極（光伝播部）２０が外部と接触しないように形成され
ることが望ましい。特に、通常活性な金属から構成され
る陰極２２および有機材料からなる発光層１４は雰囲気
や水分で劣化しやすので、保護層６０はこれらの劣化を
防止できるように形成される。保護層６０は、エポキシ
樹脂、シリコーン系樹脂、紫外線硬化性樹脂などの樹脂
材料を用いることが好ましい。

【００９４】以上の工程によって、発光装置１０００が
形成される。この製造方法によれば、屈折率などの光学
特性を考慮して導電層２０ａの材料を選択することによ
り、電極部材（この例の場合、陽極２０および電極取出
部２４，２６）とともに、光学部材のための凹凸部１２
ａを含む光伝播部（陽極２０の一部）およびコア層３０
などの光学部材を同一の工程で形成することができ、製
造工程を簡易にすることができる。

【００９５】［第２の実施の形態］図１５は、本実施の
形態に係る発光装置２０００を模式的に示す断面図であ
り、第１の実施の形態を説明するために用いた図６に相
当する部分を示す。

【００９６】発光装置２０００は、光学部材の形成位置
が第１の実施の形態に係る発光装置１０００と異なる。
発光装置１０００と実質的に同様な機能を有する部分に
は同一の符号を付し、主として、発光装置１０００と異
なる発光装置２０００の主要な特徴部分のみを説明す
る。

【００９７】発光装置２０００は、基板１０と、この基
板１０上に形成された、発光素子部１００と、導波路部
２００とを有する。

【００９８】発光素子部１００は、第１の基板１０上
に、第１の誘電体多層膜１１ａ、第２の基板１５、光伝
播部を構成する光学部材１２および陽極２０、発光層１
４、陰極２２および第２の誘電体多層膜１１ｂが、この
順序で配置されている。本実施の形態では、第１の誘電
体多層膜１１ａの上に、光学部材１２を形成するための
第２の基板（中間基板）１５が配置されている点で、第
１の実施の形態と異なる。

【００９９】第２の基板１５は、第１の基板１０に比べ
て光学部材１２が形成しやすい材料や、第１の基板より
屈折率の高い材料を選択することが望ましい。このよう
な第２の基板１５としては、前述したように、リソグラ
フィー、光照射による屈折率分布の形成、スタンピング
などの方法を適用できる樹脂、例えば紫外線や電子線の
照射で硬化する樹脂を用いて形成することができる。図
示の例では、フォトニックバンドギャップを構成する光
学部材１２において、第１の媒質層は第２の基板１５を
構成する材料からなり、第２の媒質層は陽極２０を構成
する材料からなる。

【０１００】この実施の形態では、第２の基板１５の材
質として光学部材１２の形成に有利な材質を選択でき、
光学部材１２の形成が容易となる利点がある。例えば、
第１の基板１０とは異なりフレキシブルな基板材料を用
いることができる。特に、剛性のある型を用いて、第２
の基板１５の材料を第１の基板１０上に塗布し加熱によ
り硬化した後、型を剥離して凹凸部分を形成する場合に
は、型の剥離工程が容易となり光学部材の精度も向上す
る。また、第２の基板１５上に発光素子部のみならず他
の部材やデバイスを設ける場合には、この基板として最
適な材料を選択でき、最終的な発光装置において最適な
特性を得ることができる。

【０１０１】本実施の形態に係る発光装置２０００のそ
の他の部分の構成および作用効果は、第１の実施の形態
に係る発光装置１０００と同様であるので、記載を省略
する。

【０１０２】［第３の実施の形態］図１６は、本実施の
形態に係る発光装置３０００を模式的に示す断面図であ
り、第１の実施の形態を説明するために用いた図４に相
当する部分を示す。図１７は、図１６の符号Ａで示す部
分を拡大して示す断面図であり、図１８は、光学部材を
模式的に示す平面図である。

【０１０３】発光装置３０００は、光学部材が第１の実
施の形態に係る発光装置１０００と異なる。発光装置１
０００と実質的に同様な機能を有する部分には同一の符
号を付し、主として、発光装置１０００と異なる発光装
置３０００の主要な特徴部分のみを説明する。

【０１０４】発光装置３０００は、基板１０と、この基
板１０上に形成された、発光素子部１００と、図示しな
い導波路部とを有する。また、本実施の形態では、発光
装置３０００は、フォトニックバンドギャップとして機
能する第１および第２の誘電体多層膜を有さない。以
下、主として第１の実施の形態と異なる発光素子部１０
０について説明する。

【０１０５】発光素子部１００は、第１の基板１０上
に、光伝播部を構成する、光学部材１２０および陽極２
０、発光層１４、陰極２２および保護層６０が、この順
序で配置されている。また、そして、光学部材１２０の
周囲には、その一部を除いて、クラッド層および電流狭
窄層としても機能する絶縁層１６が形成されている。

【０１０６】本実施の形態では、光学部材１２０は、三
角格子状に形成されている。この光学部材１２０は、図
１８に示すように、屈折率の異なる、第１の媒質層１２
２ａ，１２２ｂと第２の媒質層１２４とが、所定のパタ
ーン、すなわち、第１の媒質層１２２ａ，１２２ｂが三
角格子状に配列されている。第１の媒質層１２２ａ，１
２２ｂと第２の媒質層１２４とは、それぞれ周期的な分
布によってフォトニックバンドギャップを形成しうる物
質であればよく、その材質は特に限定されない。本実施
の形態では、第１の媒質層１２２ａは絶縁層１６を構成
する物質からなり、第１の媒質層１２２ｂは発光層１４
（発光部１４ａ）を構成する物質からなり、および第２
の媒質層１２４は陽極２０を構成する物質からなる。

【０１０７】光学部材１２は、欠陥部１３を有し、この
欠陥部１３は第１の媒質層１２２ｂの一部を不規則にし
て形成されている。具体的には、欠陥部１３は、格子点
に他の媒質層１２２ｂの形状と異なる媒質層からなり、
この媒質層は発光層１４を構成する物質からなる。欠陥
部１３は、その欠陥に起因するエネルギー準位が、発光
層１４の電流励起による発光スペクトル内に存在するよ
うに形成される。

【０１０８】この光学部材１２０においては、少なくと
も２次元の３方向（ａ，ｂおよびｃ方向）において、光
の伝搬が規制されるので、第１および第２の実施の形態
で用いられた光学部材１２の１方向に比べてさらに光の
閉じ込めが大きく、出射光の効率をさらに高めることが
できる。

【０１０９】本実施の形態に係る発光装置３０００のそ
の他の部分の構成および作用効果は、第１の実施の形態
に係る発光装置１０００と同様であるので、記載を省略
する。

【０１１０】また、本実施の形態では、基板１０の膜厚
方向の光を閉じ込めるため、必要に応じて、陰極２２の
外側に反射率の大きな反射膜、例えば誘電体多層膜ミラ
ーやクラッド層などを形成することもできる。例えば、
陰極２２の膜厚が薄い場合には、発光層１４において発
生した光が陰極２２を透過することができる。この場合
には、陰極２２の外側に、反射膜を形成することが望ま
しい。また、基板１０と陽極２０との間に反射膜を形成
することもできる。このような反射膜を形成することに
より、光の閉じ込めをより確実に行うことができるの
で、出射効率を高めることができる。この構成は、他の
実施の形態についても同様に適用できる。

【０１１１】［第４の実施の形態］図１９は、本実施の
形態に係る発光装置４０００を模式的に示す断面図であ
り、第１の実施の形態を説明するために用いた図４に相
当する部分を示す。図２０は、図１９の符号Ｂで示す部
分を拡大して示す断面図であり、図２１は、光学部材を
模式的に示す平面図である。

【０１１２】発光装置４０００は、光学部材が第１およ
び第２の実施の形態に係る発光装置１０００，２０００
と異なる。発光装置１０００，２０００と実質的に同様
な機能を有する部分には同一の符号を付し、主として、
発光装置１０００，２０００と異なる発光装置４０００
の主要な特徴部分のみを説明する。

【０１１３】発光装置４０００は、基板１０と、この基
板１０上に形成された、発光素子部１００と、図示しな
い導波路部とを有する。以下、主として第１および第２
の実施の形態と異なる発光素子部１００について説明す
る。本実施の形態の発光装置４０００は、第２の実施の
形態の発光装置２０００と基板の構造が共通している。

【０１１４】発光素子部１００は、第１の基板１０上
に、第２の基板（中間基板）１５、光伝播部を構成す
る、光学部材１２０および陽極２０、発光層１４、陰極
２２および保護層６０が、この順序で配置されている。
そして、光学部材１２０の周囲には、その一部を除い
て、クラッド層および電流狭窄層としても機能する絶縁
層１６が形成されている。本実施の形態では、基板１０
上に、光学部材１２を形成するための第２の基板（中間
基板）１５が配置されている点、および光学部材の構造
の点で、第３の実施の形態と異なる。

【０１１５】本実施の形態では、光学部材１２０は、三
角格子状に形成されている。この光学部材１２０は、図
２１に示すように、屈折率の異なる第１の媒質層１２２
と第２の媒質層１２４とが、所定のパターン、すなわ
ち、第１の媒質層１２２が三角格子状に配列されてい
る。第１の媒質層１２２と第２の媒質層１２４とは、そ
れぞれ周期的な分布によってフォトニックバンドギャッ
プを形成しうる物質であればよく、その材質は特に限定
されない。本実施の形態では、第１の媒質層１２２は第
２の基板１５を構成する物質からなり、第２の媒質層１
２４は陽極２０を構成する物質からなる。第１および第
２の媒質層の材料は上記の場合と逆でもよい。

【０１１６】光学部材１２は、欠陥部１３を有し、この
欠陥部１３は第１の媒質層１２２の一部を不規則にして
形成されている。具体的には、欠陥部１３は、格子点に
第１の媒質層を形成しないことで構成される。欠陥部１
３は、その欠陥に起因するエネルギー準位が、発光層１
４の電流励起による発光スペクトル内に存在するように
形成される。

【０１１７】この光学部材１２０においては、２次元の
３方向（ａ，ｂおよびｃ方向）において、光の伝搬が規
制されるので、第１および第２の実施の形態で用いられ
た光学部材１２の１方向に比べてさらに光の閉じ込めが
大きく、出射光の効率をさらに高めることができる。

【０１１８】本実施の形態に係る発光装置４０００のそ
の他の部分の構成および作用効果は、第１および第２の
実施の形態に係る発光装置１０００，２０００と同様で
あるので、記載を省略する。また、第１の実施の形態と
同様に、基板１０の膜厚方向の光を閉じ込めるためのフ
ォトニックバンドギャップを構成する誘電体多層膜１１
ａ，１１ｂを設けてもよい。

【０１１９】（光学部材の変形例）第３および第４の実
施の形態では、光学部材として、図２２および図２３に
例示する構造を採用することもできる。これらの図にお
いて、図１８および図２１に示す部材と同様な部材に
は、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【０１２０】（Ａ）図２２は、光学部材を蜂の巣状に
形成した例を示す。この光学部材の場合、２次元におい
て、３方向（ａ，ｂおよびｃ方向）において、光の伝搬
が規制されるので、第１および第２の実施の形態で用い
られた光学部材の１方向に比べてさらに光の閉じ込めが
大きく、出射光の効率をさらに高めることができる。特
に、図２２に示す蜂の巣状の光学部材の場合には、任意
の偏波での閉じ込めが可能である。

【０１２１】（Ｂ）図２３（ａ）および（ｂ）は、光
学部材を正方格子状に形成した例を示す。同図（ａ）に
示す光学部材は、欠陥部１３を第２の媒質層１２４の一
部に形成した構造を有する。同図（ｂ）に示す光学部材
は、第１の媒質層１２２の一部を不規則にして、たとえ
ば第１の媒質層を一部形成しないことなどで、欠陥部を
構成する。

【０１２２】このような正方格子状の光学部材において
も、２次元の２方向（ａおよびｂ方向）において、光の
伝搬が規制されるので、第１および第２の実施の形態で
用いられた光学部材の１方向に比べてさらに光の閉じ込
めが大きく、出射光の効率をさらに高めることができ
る。

【０１２３】この他、光学部材として、欠陥部を構成す
る媒質層を中心にして、その周囲に第１の媒質層と第２
の媒質層とが交互に同心円状に配置されたものを用いて
もよい。この光学部材では、２次元方向の全てにおいて
光の伝播が規制され、光の閉じ込めをさらに強くでき
る。

【０１２４】上、本発明の好適な実施の形態について述
べたが、本発明はこれらに限定されず、発明の要旨の範
囲内で種々の改変が可能である。例えば、発光装置は、
第１および第２の実施の形態における誘電体多層膜１１
ａ，１１ｂを有さなくともよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を模
式的に示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を模
式的に示す平面図である。

【図３】図２のＸ１−Ｘ１線に沿った断面図である。

【図４】図２のＸ２−Ｘ２線に沿った断面図である。

【図５】図２のＸ３−Ｘ３線に沿った断面図である。

【図６】図２のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。

【図７】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発
光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）
は、（Ａ）に示す平面図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ
−Ｃ線にそった断面図である。

【図８】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発
光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）
は、（Ａ）に示す平面図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ
−Ｃ線にそった断面図である。

【図９】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発
光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）
は、（Ａ）に示す平面図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ
−Ｃ線にそった断面図である。

【図１０】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
発光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）〜
（Ｄ）は、（Ａ）に示す平面図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線お
よびＣ−Ｃ線にそった断面図である。

【図１１】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
発光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）および
（Ｃ）は、（Ａ）に示す平面図のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ
線にそった断面図である。

【図１２】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
発光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）は、
（Ａ）に示す平面図のＢ−Ｂ線にそった断面図である。

【図１３】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
発光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）は、
（Ａ）に示す平面図のＢ−Ｂ線にそった断面図である。

【図１４】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
発光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）および
（Ｃ）は、（Ａ）に示す平面図のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ
線にそった断面図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を
模式的に示す断面図である。

【図１６】図１６は、第３の形態に係る発光装置を模式
的に示す断面図である。

【図１７】図１６の符号Ａで示す部分の拡大断面図であ
る。

【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る光学部材を
示す平面図である。

【図１９】図１９は、第４の形態に係る発光装置を模式
的に示す断面図である。

【図２０】図１９の符号Ｂで示す部分の拡大断面図であ
る。

【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る光学部材を
示す平面図である。

【図２２】光学部材の変形例を示す図である。

【図２３】（ａ），（ｂ）は、光学部材のさらに他の変
形例を示す図である。

【符号の説明】

１０基板１１ａ，１１ｂ誘電体多層膜１２光学部材１３欠陥部１４発光層１５第２の基板（中間基板）１６絶縁層（クラッド層、電流狭窄層）２０陽極２２陰極２４，２６電極取出部３０コア層３２クラッド層６０保護層１００発光素子部２００導波路部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、発光素子部と、を含み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスによって発光可能な発光層
と、前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、前記発光層において発生した光を伝播するための光伝播
部と、前記一対の電極層の間に配置され、かつ、一部に開口部
を有し、該開口部を介して前記発光層に供給される電流
の流れる領域を規定する電流狭窄層として機能しうる絶
縁層と、前記光伝播部を伝播する光のための光学部材と、を含
み、前記光学部材は、１次元または２次元のフォトニックバ
ンドギャップを構成し、かつ、欠陥に起因するエネルギ
ー準位が所定の発光スペクトル内に存在するように設定
された欠陥部を有し、前記発光層で発生した光は、前記フォトニックバンドギ
ャップによって１次元または２次元での自然放出が制約
されて射出する、発光装置。
【請求項２】請求項１において、前記発光素子部と一体的に形成された導波路部を有し、前記導波路部は、前記光伝播部の少なくとも一部と光学的に連続するコア
層と、前記絶縁層と光学的に連続するクラッド層と、を含む発
光装置。
【請求項３】基板上に、発光素子部と、該発光素子部
からの光を伝達する導波路部とを一体的に含み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスによって発光可能な発光層
と、前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、前記発光層において発生した光を伝播するための光伝播
部と、前記光伝播部に接して配置され、クラッド層として機能
しうる絶縁層と、前記光伝播部を伝播する光のための光学部材と、を含
み、前記導波路部は、前記光伝播部の少なくとも一部と一体的に連続するコア
層と、前記絶縁層と一体的に連続するクラッド層と、を含み、前記光学部材は、１次元または２次元のフォトニックバ
ンドギャップを構成し、かつ、欠陥に起因するエネルギ
ー準位が所定の発光スペクトル内に存在するように設定
された欠陥部を有し、前記発光層で発生した光は、前記フォトニックバンドギ
ャップによって１次元または２次元での自然放出が制約
されて射出する、発光装置。
【請求項４】請求項３において、前記絶縁層は、前記光学部材に面して開口部を有する、
発光装置。
【請求項５】請求項１，２または４において、前記絶縁層の前記開口部は、前記光学部材の周期方向に
延びるスリット形状を有する発光装置。
【請求項６】請求項１，２，４または５において、前記発光層は、少なくとも一部が前記絶縁層に形成され
た前記開口部に存在する発光装置。
【請求項７】請求項２〜６のいずれかにおいて、前記一対の電極層の一方は、透明な導電材料からなり、
該電極層は前記光伝播部の少なくとも一部および前記コ
ア層としても機能しうる、発光装置。
【請求項８】請求項２〜７のいずれかにおいて、前記コア層は、少なくとも前記光学部材の形成領域に連
続する、発光装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかにおいて、前記光学部材は、前記光伝播部に形成される、発光装
置。
【請求項１０】請求項１または３において、前記発光素子部は、前記基板上に形成され、前記光伝播部の少なくとも一部
として機能しうる透明な陽極と、前記陽極の一部に形成された前記光学部材と、前記光学部材に面して開口部を有する前記絶縁層と、少なくとも一部が前記絶縁層の開口部に存在する前記発
光層と、陰極と、を含む発光装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記発光素子部と一体的に形成され、該発光素子部から
の光を伝達する導波路部を有し、前記導波路部は、前記基板上に形成され、前記陽極と光学的に連続するコ
ア層と、前記コア層の露出部分を覆い、前記絶縁層と光学的に連
続するクラッド層と、を含む発光装置。
【請求項１２】請求項１または３において、前記発光素子部は、前記基板上に配置され、一部に前記光学部材が形成され
た中間基板と、前記中間基板の前記光学部材上に形成され、前記光伝播
部の少なくとも一部として機能しうる透明な陽極と、前記陽極に面して開口部を有する前記絶縁層と、少なくとも一部が前記絶縁層の開口部に存在する前記発
光層と、陰極と、を含む発光装置。
【請求項１３】請求項１２において、前記発光素子部と一体的に形成され、該発光素子部から
の光を伝達する導波路部を有し、前記導波路部は、前記基板上に配置された前記中間基板上に形成され、前
記陽極と光学的に連続するコア層と、前記コア層の露出部分を覆い、前記絶縁層と光学的に連
続するクラッド層と、を含む発光装置。
【請求項１４】請求項１〜１３のいずれかにおいて、前記光学部材は、１つの方向に周期的な屈折率分布を有
する１次元の第１のフォトニックバンドギャップを構成
し、さらに、該光学部材の第１のフォトニックバンドギ
ャップとの組合せによって２次元での光の自然放出を制
約することができる第２のフォトニックバンドギャップ
を有する、発光装置。
【請求項１５】請求項１〜１３のいずれかにおいて、前記光学部材は、第１および第２の方向に周期的な屈折
率分布を有する２次元のフォトニックバンドギャップを
構成し、該フォトニックバンドギャップは、正方格子状
に配列された柱状の第１の媒質層と、該第１の媒質層の
間に形成される第２の媒質層とを有する、発光装置。
【請求項１６】請求項１〜１３のいずれかにおいて、前記光学部材は、一平面内で第１、第２および第３の方
向に周期的な屈折率分布を有する２次元のフォトニック
バンドギャップを構成し、該フォトニックバンドギャッ
プは、柱状の第１の媒質層と、該第１の媒質層の間に形
成される第２の媒質層とを有する、発光装置。
【請求項１７】請求項１６において、前記光学部材の前記第１の媒質層は、三角格子状に配列
された、発光装置。
【請求項１８】請求項１６において、前記光学部材の前記第１の媒質層は、蜂の巣状に配列さ
れた、発光装置。
【請求項１９】請求項１５〜１８のいずれかにおい
て、前記光学部材を構成する第１の媒質層は、基板に対して
垂直に形成された、発光装置。
【請求項２０】請求項１〜１９のいずれかにおいて、前記光伝播部を伝播する光は、前記フォトニックバンド
ギャップによって光の伝播が制約されない方向におい
て、該光の伝播を規制する層が設けられる、発光装置。
【請求項２１】請求項２０において、前記光の伝播を規制する層は、クラッド層または誘電体
多層膜である、発光装置。
【請求項２２】請求項１〜２１のいずれかにおいて、少なくとも前記発光素子部は、保護層によって覆われ
た、発光装置。
【請求項２３】請求項１〜２２のいずれかにおいて、前記発光層は、発光材料として有機発光材料を含む、発
光装置。