JP2001196162A - 発光装置 - Google Patents
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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
形例を示す図である。
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 (23)
- 【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。
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