JP4731861B2

JP4731861B2 - Laser oscillator manufacturing method

Info

Publication number: JP4731861B2
Application number: JP2004264885A
Authority: JP
Inventors: 亮二野村; 明久下村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2024-09-13
Also published as: JP2005109468A

Description

本発明は、レーザ光を発振することができる電界発光材料を用いたレーザ発振器に関する。 The present invention relates to a laser oscillator using an electroluminescent material capable of oscillating laser light.

半導体レーザは、他のガスまたは固体レーザと比較してレーザ発振器を飛躍的に小型化、軽量化できるというメリットを有している。そのため、光集積回路において光インターコネクションにより信号の送受を行なうための光源として、光ディスク、光メモリーなどの記録媒体への記録を行なう際の光源として、さらには光ファイバーなどを光導波路として用いる光通信の光源として、様々な分野で実用化されている。そして半導体レーザの発振波長は青色から赤外までと広範囲に及ぶが、一般的に実用化されている半導体レーザは、例えばＧａＡｓレーザ（波長０．８４μｍ）、ＩｎＡｓレーザ（波長３．１１μｍ）、ＩｎＳｂレーザ（波長５．２μｍ）、ＧａＡｌＡｓ（波長０．７２μｍ〜０．９μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．０μｍ〜１．７μｍ）のように、その発振波長が赤外領域に存在するものが多い。 The semiconductor laser has an advantage that the laser oscillator can be remarkably reduced in size and weight as compared with other gas or solid state lasers. Therefore, as a light source for transmitting and receiving signals by optical interconnection in an optical integrated circuit, as a light source for recording on a recording medium such as an optical disk and an optical memory, and for optical communication using an optical fiber as an optical waveguide As a light source, it is put into practical use in various fields. The oscillation wavelengths of semiconductor lasers range widely from blue to infrared. Generally, semiconductor lasers that are put into practical use include, for example, GaAs lasers (wavelength 0.84 μm), InAs lasers (wavelength 3.11 μm), and InSb. In many cases, such as a laser (wavelength: 5.2 μm), GaAlAs (wavelength: 0.72 μm to 0.9 μm), and InGaAsP (wavelength: 1.0 μm to 1.7 μm), the oscillation wavelength exists in the infrared region.

近年では、発振波長を可視領域に有する半導体レーザの実用化に関する研究が数多くなされており、その流れから、電場を加えることでルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が得られる電界発光材料を用い、レーザ光を発振することができるレーザ発振器（有機半導体レーザ）に注目が集まりつつある。有機半導体レーザは、波長が可視領域に存在するレーザ光を得ることができ、また安価なガラス基板上に作製することができるため、様々な用途が期待される。 In recent years, there have been many studies on the practical application of semiconductor lasers having an oscillation wavelength in the visible region, and the laser light is oscillated using an electroluminescent material that can obtain luminescence (Electroluminescence) by applying an electric field from the flow. Attention is being focused on laser oscillators (organic semiconductor lasers) that can be used. Since an organic semiconductor laser can obtain laser light having a wavelength in the visible region and can be manufactured on an inexpensive glass substrate, various uses are expected.

下記特許文献１には、ピーク波長λが５１０ｎｍである有機半導体レーザに関して記載がされている。
特開２０００−１５６５３６号公報（第１１頁） The following Patent Document 1 describes an organic semiconductor laser having a peak wavelength λ of 510 nm.
JP 2000-156536 A (page 11)

しかし有機半導体レーザから発振されるレーザ光は、一般的に他のレーザに比べて指向性が低く、拡散しやすい傾向がある。レーザ光の指向性が低くなると、光インターコネクションにおける信号の送受がディスクリネーションにより不安定になり、光集積回路の高集積化が妨げられるという問題が生じ好ましくない。またレーザ光の拡散が著しい場合、レーザ光のエネルギー密度を確保しにくくなる。光源から発振されるレーザ光の強度を高めるか、レーザ光の光源と該所定の領域との距離を縮めるか、いずれか一方の手段を講じることで所望のエネルギー密度を確保することは可能であるが、前者は消費電力が嵩んでしまうというデメリットを有しており、また後者は、該有機半導体レーザの用途が制限されてしまうとうデメリットを有している。 However, laser light oscillated from an organic semiconductor laser generally has a lower directivity than other lasers and tends to diffuse. If the directivity of the laser beam is lowered, signal transmission / reception in the optical interconnection becomes unstable due to disclination, which causes a problem that high integration of the optical integrated circuit is hindered. Further, when the diffusion of the laser beam is significant, it is difficult to ensure the energy density of the laser beam. It is possible to secure a desired energy density by either increasing the intensity of the laser light oscillated from the light source or reducing the distance between the light source of the laser light and the predetermined region. However, the former has a demerit that power consumption increases, and the latter has a demerit that the use of the organic semiconductor laser is limited.

なお光源となる有機半導体レーザに、別途用意した光学系を設置することで、レーザ光の指向性を高めることは可能である。しかし光学系が複雑になるほど、メンテナンス時における光学系の調整や光学系と有機半導体レーザとの位置合わせが煩雑となり、また物理的な衝撃に対する耐性に劣ってしまうという欠点がある。 In addition, it is possible to improve the directivity of laser light by installing a separately prepared optical system in the organic semiconductor laser serving as the light source. However, the more complicated the optical system, the more complicated the adjustment of the optical system at the time of maintenance and the alignment between the optical system and the organic semiconductor laser, and the poorer the resistance to physical impact.

本発明は上述した問題に鑑み、発振されるレーザ光の指向性を高めることができ、なおかつ物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる、電界発光材料を用いたレーザ発振器の提供を課題とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a laser oscillator using an electroluminescent material that can increase the directivity of the oscillated laser light and can increase the resistance to physical shock. .

本発明者らは、電界発光材料が用いられた発光素子を支持するための基板や下地膜などの層、或いは発光素子を覆っている層に、光学系としての機能を付加することで、該発光素子によって得られるレーザ光の指向性を高めることができるのではないかと考えた。 The present inventors have added a function as an optical system to a layer such as a substrate or a base film for supporting a light emitting element using an electroluminescent material, or a layer covering the light emitting element. We thought that the directivity of the laser light obtained by the light emitting element could be improved.

具体的に本発明のレーザ発振器は、凹部を有する第１の層と、前記凹部を覆うように前記第１の層上に形成された第２の層と、前記第２の層上に前記凹部と重なるように形成された発光素子とを有し、前記第２の層は平坦化されており、前記発光素子から得られるレーザ光の光軸は、前記第２の層の平坦化された面と交差しており、前記第１の層は前記凹部において曲面を有し、前記第１の層は前記第２の層に比べて屈折率が低いことを特徴とする。 Specifically, the laser oscillator of the present invention includes a first layer having a recess, a second layer formed on the first layer so as to cover the recess, and the recess on the second layer. The second layer is planarized, and the optical axis of the laser light obtained from the light emitting element is the planarized surface of the second layer. The first layer has a curved surface in the recess, and the first layer has a lower refractive index than the second layer.

また発光素子は第１の電極（陽極）と、第２の電極（陰極）と、該２つの電極間に設けられた発光層とを有しており、本発明では該発光層に含まれる電界発光材料がレーザ媒質として機能する。なお発光層と陽極の間にホール注入層、ホール輸送層等、発光層と陰極の間に電子注入層、電子輸送層等が設けられていても良い。この場合、発光層を含む、陽極と陰極の間に設けられた全ての層を、電界発光層と呼ぶ。電界発光層を構成する層の中に、無機化合物を含んでいる場合もある。 The light-emitting element has a first electrode (anode), a second electrode (cathode), and a light-emitting layer provided between the two electrodes. In the present invention, an electric field included in the light-emitting layer is included. The light emitting material functions as a laser medium. Note that a hole injection layer, a hole transport layer, and the like may be provided between the light emitting layer and the anode, and an electron injection layer, an electron transport layer, and the like may be provided between the light emitting layer and the cathode. In this case, all layers provided between the anode and the cathode including the light emitting layer are called electroluminescent layers. In some cases, the layer constituting the electroluminescent layer contains an inorganic compound.

また、本発明のレーザ発振器が有する光共振器は平行平面系であり、光を反射及び共振させるための平面を有する、２つの反射材が用いられている。具体的には、第１の電極と第２の電極の一部を反射材として用い、光共振器を形成することができる。なお、光共振器を形成するための反射材として、必ずしも第１の電極と第２の電極の一部を用いる必要はない。例えば、別途形成した光を反射するための膜（反射膜）を反射材として用いても良い。また、電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等で、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。 Further, the optical resonator included in the laser oscillator of the present invention is a parallel plane system, and two reflecting materials having a plane for reflecting and resonating light are used. Specifically, an optical resonator can be formed by using a part of the first electrode and the second electrode as a reflecting material. Note that it is not always necessary to use a part of the first electrode and the second electrode as the reflecting material for forming the optical resonator. For example, a separately formed film for reflecting light (reflection film) may be used as the reflecting material. In addition, a layer other than the light emitting layer included in the electroluminescent layer, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, or the like reflects light generated in the light emitting layer to form an optical resonator. Also good.

また本発明のレーザ発振器は、必ずしも凹部を有する第１の層を必要としない。例えば、第１の層上に形成された発光素子と、前記発光素子を覆うように形成された第２の層とを有し、前記第２の層は前記発光素子と重なるように凸部を有し、前記発光素子から得られるレーザ光の光軸は、前記第２の層と交差しており、前記第２の層は前記凸部において曲面を有するようにしても良い。 The laser oscillator of the present invention does not necessarily require the first layer having a recess. For example, a light emitting element formed on the first layer and a second layer formed so as to cover the light emitting element, and the second layer has a convex portion so as to overlap the light emitting element. And the optical axis of the laser beam obtained from the light emitting element may intersect the second layer, and the second layer may have a curved surface at the convex portion.

また、発光素子を間に挟んで、凹部と凸部が向かい合うように形成されていても良い。いずれにしても、上述した凹部と凸部は、共に曲率中心を発光素子側に有する。 In addition, the concave portion and the convex portion may be formed to face each other with the light emitting element interposed therebetween. In any case, both the concave portion and the convex portion described above have the center of curvature on the light emitting element side.

本発明では、発光素子を支持するための層が有する凹部、或いは発光素子を覆っている層が有する凸部によって、光共振器から発振されるレーザ光の指向性を高めることができる。そして、層の一部が光学系として機能するため、別途光学系を設ける場合とは異なり、メンテナンス時における光学系の調整や光学系と有機半導体レーザとの位置合わせ等の煩雑さを回避することができ、物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。 In the present invention, the directivity of the laser light oscillated from the optical resonator can be increased by the concave portion of the layer for supporting the light emitting element or the convex portion of the layer covering the light emitting element. And since a part of the layer functions as an optical system, unlike the case where a separate optical system is provided, it is possible to avoid the trouble of adjusting the optical system at the time of maintenance and aligning the optical system with the organic semiconductor laser. And increase the resistance to physical impact.

図１を用いて、本発明のレーザ発振器の一形態について説明する。図１（Ａ）は本発明のレーザ発振器の断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すレーザ発振器の上面図である。図１（Ｂ）のＡ−Ａ’における断面図が図１（Ａ）に相当する。図１に示すように本発明のレーザ発振器は、凹部１００を有する第１の層１０１と、凹部１００を覆うように第１の層１０１上に形成された第２の層１０２とを有する。第２の層１０２は、凹部１００に充填される程度の膜厚で形成する。第１の層１０１は第２の層１０２に比べて屈折率が低く、第２の層１０２は透光性を有している。 An embodiment of the laser oscillator of the present invention will be described with reference to FIG. 1A is a cross-sectional view of the laser oscillator of the present invention, and FIG. 1B is a top view of the laser oscillator shown in FIG. A cross-sectional view taken along A-A ′ in FIG. 1B corresponds to FIG. As shown in FIG. 1, the laser oscillator of the present invention includes a first layer 101 having a recess 100 and a second layer 102 formed on the first layer 101 so as to cover the recess 100. The second layer 102 is formed with a thickness sufficient to fill the recess 100. The first layer 101 has a lower refractive index than the second layer 102, and the second layer 102 has a light-transmitting property.

なお、図１（Ａ）では、第１の層１０１と第２の層１０２が、それぞれ１つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただしこの場合、第１の層１０１のうち最も第２の層１０２に近い層の屈折率を、第２の層１０２のうち最も第１の層１０１に近い層の屈折率よりも低くする。 Note that although FIG. 1A illustrates an example in which each of the first layer 101 and the second layer 102 is formed of one layer, the first layer 101 and the second layer 102 may be formed of a plurality of layers. However, in this case, the refractive index of the layer closest to the second layer 102 in the first layer 101 is set lower than the refractive index of the layer closest to the first layer 101 in the second layer 102.

また図１では、第２の層１０２上に、凹部１００と重なるように発光素子１０３が形成されている。発光素子１０３は、２つの電極１０４、１０５と、電極１０４、１０５間に設けられた電界発光層１０６とを有する。なお電極１０４、１０５は、一方が陽極であり他方は陰極である。図１では電極１０４を陽極、電極１０５を陰極とする例を示すが、電極１０４を陰極、電極１０５を陽極としても良い。電極１０４、１０５間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層１０６に電流が供給され、電界発光層１０６を発光させることができる。 In FIG. 1, the light emitting element 103 is formed on the second layer 102 so as to overlap the concave portion 100. The light emitting element 103 includes two electrodes 104 and 105 and an electroluminescent layer 106 provided between the electrodes 104 and 105. Note that one of the electrodes 104 and 105 is an anode and the other is a cathode. Although FIG. 1 shows an example in which the electrode 104 is an anode and the electrode 105 is a cathode, the electrode 104 may be a cathode and the electrode 105 may be an anode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 104 and 105, a current is supplied to the electroluminescent layer 106, and the electroluminescent layer 106 can emit light.

なお第１の層１０１は凹部１００において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、発光素子１０３側に存在している。 Note that the first layer 101 has a curved surface in the concave portion 100, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 103 side.

そして図１に示すレーザ発振器は、発光素子１０３が有する電極１０４、１０５によって光共振器が形成されている。電界発光層１０６から発せられた光は、電極１０４、１０５によって共振され、レーザ光として発振される。そして該光共振器は、発振されるレーザ光の光軸が第２の層１０２と交差しており、なおかつ発振されるレーザ光が第１の層１０１に向くように形成されている。 In the laser oscillator illustrated in FIG. 1, an optical resonator is formed by the electrodes 104 and 105 included in the light emitting element 103. Light emitted from the electroluminescent layer 106 is resonated by the electrodes 104 and 105 and oscillated as laser light. The optical resonator is formed so that the optical axis of the oscillated laser beam intersects the second layer 102 and the oscillated laser beam faces the first layer 101.

図２に、図１に示すレーザ発振器において、電極１０４、１０５間に順方向バイアスの電圧を印加している様子を示す。破線の矢印で示すように、電極１０４、１０５間に電圧を印加することで、電極１０４側から第１の層１０１の凹部１００に向かってレーザ光が発振される。発振されたレーザ光はある程度発散しているが、凹部１００において反射及び集光されることで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凹部１００に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凹部１００の焦点距離を光学設計すれば良い。 FIG. 2 shows a state in which a forward bias voltage is applied between the electrodes 104 and 105 in the laser oscillator shown in FIG. As indicated by the dashed arrows, laser light is oscillated from the electrode 104 side toward the concave portion 100 of the first layer 101 by applying a voltage between the electrodes 104 and 105. The oscillated laser beam is diverged to some extent, but is reflected and condensed in the recess 100, so that the divergence angle is suppressed and the directivity is increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the recess 100 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser light irradiated to the recess 100.

なお図１、図２では、発振されたレーザ光を凹部において反射及び集光することで、レーザ光の指向性を高める形態について説明したが、凸部において屈折及び集光することで、レーザ光の指向性を高めるようにしても良い。図３を用いて、凸部において屈折及び集光することで、レーザ光の指向性を高めることができる、本発明のレーザ発振器の形態について説明する。 In FIGS. 1 and 2, the mode in which the directivity of the laser beam is improved by reflecting and condensing the oscillated laser beam at the concave portion is described. However, the laser beam is refracted and condensed at the convex portion. You may make it improve the directivity of. The form of the laser oscillator of the present invention that can improve the directivity of the laser light by refraction and condensing at the convex portion will be described with reference to FIG.

図３（Ａ）は本発明のレーザ発振器の断面図である。図３（Ａ）に示すように本発明のレーザ発振器は、第１の層２００と、第１の層２００上に形成された発光素子２０１と、発光素子２０１を覆うように形成された第２の層２０２とを有する。第２の層２０２は透光性を有しており、なおかつ発光素子２０１と重なるように凸部２０３を有している。 FIG. 3A is a cross-sectional view of the laser oscillator of the present invention. As shown in FIG. 3A, the laser oscillator of the present invention includes a first layer 200, a light emitting element 201 formed on the first layer 200, and a second layer formed so as to cover the light emitting element 201. Layer 202. The second layer 202 has a light-transmitting property and has a convex portion 203 so as to overlap with the light-emitting element 201.

また、図３（Ａ）では、第１の層２００と第２の層２０２が、それぞれ１つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。 FIG. 3A illustrates an example in which each of the first layer 200 and the second layer 202 is formed of one layer, but may be formed of a plurality of layers.

そして第２の層２０２は凸部２０３において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、の発光素子２０１側に存在している。 The second layer 202 has a curved surface at the convex portion 203, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 201 side.

また発光素子２０１は、２つの電極２０４、２０５と、電極２０４、２０５間に設けられた電界発光層２０６とを有する。なお電極２０４、２０５は、一方が陽極であり他方は陰極である。図３では電極２０４を陽極、電極２０５を陰極とする例を示すが、電極２０４を陰極、電極２０５を陽極としても良い。電極２０４、２０５間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層２０６に電流が供給され、電界発光層２０６を発光させることができる。 The light-emitting element 201 includes two electrodes 204 and 205 and an electroluminescent layer 206 provided between the electrodes 204 and 205. Note that one of the electrodes 204 and 205 is an anode and the other is a cathode. Although FIG. 3 shows an example in which the electrode 204 is an anode and the electrode 205 is a cathode, the electrode 204 may be a cathode and the electrode 205 may be an anode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 204 and 205, a current is supplied to the electroluminescent layer 206, and the electroluminescent layer 206 can emit light.

そして図３（Ａ）に示すレーザ発振器は、図１に示したレーザ発振器と同様に、発光素子２０１が有する電極２０４、２０５によって光共振器が形成されている。電界発光層２０６から発せられた光は、電極２０４、２０５によって共振され、レーザ光として発振される。そして該光共振器は、発振されるレーザ光の光軸が第２の層２０２と交差しており、なおかつ発振されるレーザ光が第２の層２０２に向くように形成されている。 In the laser oscillator illustrated in FIG. 3A, an optical resonator is formed by the electrodes 204 and 205 included in the light-emitting element 201, similarly to the laser oscillator illustrated in FIG. Light emitted from the electroluminescent layer 206 is resonated by the electrodes 204 and 205 and oscillated as laser light. The optical resonator is formed so that the optical axis of the oscillated laser light intersects the second layer 202 and the oscillated laser light faces the second layer 202.

図３（Ｂ）に、図３（Ａ）に示すレーザ発振器において、電極２０４、２０５間に順方向バイアスの電圧を印加している様子を示す。破線の矢印で示すように、電極２０４、２０５間に電圧を印加することで、電極２０５側から第２の層２０２の凸部２０３に向かってレーザ光が発振される。発振されたレーザ光はある程度発散しているが、凸部２０３において屈折及び集光されることで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凸部２０３の方に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凸部２０３の焦点距離を光学設計すれば良い。 FIG. 3B illustrates a state in which a forward bias voltage is applied between the electrodes 204 and 205 in the laser oscillator illustrated in FIG. As indicated by the dashed arrow, laser light is oscillated from the electrode 205 side toward the convex portion 203 of the second layer 202 by applying a voltage between the electrodes 204 and 205. Although the oscillated laser beam diverges to some extent, the refracting angle is suppressed and the directivity increases by being refracted and condensed by the convex portion 203. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the convex portion 203 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser beam irradiated toward the convex portion 203.

また本発明のレーザ発振器は、発光素子を間に挟んで、レーザ光を反射及び集光するための凹部と、屈折及び集光するための凸部とが向かい合うように形成されていても良い。図４を用いて、凹部と凸部が向かい合っている本発明のレーザ発振器の形態について説明する。 The laser oscillator of the present invention may be formed such that a concave portion for reflecting and condensing laser light and a convex portion for refracting and condensing face each other with a light emitting element interposed therebetween. The form of the laser oscillator of the present invention in which the concave portion and the convex portion face each other will be described with reference to FIG.

図４（Ａ）は本発明のレーザ発振器の断面図である。図４（Ａ）に示すように本発明のレーザ発振器は、凹部３００を有する第１の層３０１と、凹部３００を覆うように第１の層３０１上に形成された第２の層３０２とを有する。第２の層３０２は、凹部３００に充填される程度の膜厚で形成する。第１の層３０１は第２の層３０２に比べて屈折率が低く、第２の層３０２は透光性を有している。 FIG. 4A is a cross-sectional view of the laser oscillator of the present invention. As shown in FIG. 4A, the laser oscillator of the present invention includes a first layer 301 having a recess 300 and a second layer 302 formed on the first layer 301 so as to cover the recess 300. Have. The second layer 302 is formed with a thickness sufficient to fill the recess 300. The first layer 301 has a lower refractive index than the second layer 302, and the second layer 302 has a light-transmitting property.

なお、図４（Ａ）では、第１の層３０１と第２の層３０２が、それぞれ１つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただしこの場合、第１の層３０１のうち最も第２の層３０２に近い層の屈折率を、第２の層３０２のうち最も第１の層３０１に近い層の屈折率よりも低くする。 Note that FIG. 4A illustrates an example in which the first layer 301 and the second layer 302 are each formed using one layer; however, the first layer 301 and the second layer 302 may be formed using a plurality of layers. However, in this case, the refractive index of the layer closest to the second layer 302 in the first layer 301 is set lower than the refractive index of the layer closest to the first layer 301 in the second layer 302.

また図４（Ａ）では、平坦化された第２の層３０２上に、凹部３００と重なるように発光素子３０３が形成され、また発光素子３０３を覆うように第３の層３０４が形成されている。発光素子３０３は、２つの電極３０５、３０６と、電極３０５、３０６間に設けられた電界発光層３０７とを有する。なお電極３０５、３０６は、一方が陽極であり他方は陰極である。図４（Ａ）では電極３０５を陽極、電極３０６を陰極とする例を示すが、電極３０５を陰極、電極３０６を陽極としても良い。電極３０５、３０６間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層３０７に電流が供給され、電界発光層３０７を発光させることができる。 In FIG. 4A, the light-emitting element 303 is formed over the planarized second layer 302 so as to overlap with the concave portion 300, and the third layer 304 is formed so as to cover the light-emitting element 303. Yes. The light-emitting element 303 includes two electrodes 305 and 306 and an electroluminescent layer 307 provided between the electrodes 305 and 306. One of the electrodes 305 and 306 is an anode and the other is a cathode. Although FIG. 4A illustrates an example in which the electrode 305 is an anode and the electrode 306 is a cathode, the electrode 305 may be a cathode and the electrode 306 may be an anode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 305 and 306, current is supplied to the electroluminescent layer 307, and the electroluminescent layer 307 can emit light.

また第３の層３０４は透光性を有しており、なおかつ発光素子３０３と重なるように凸部３０８を有している。 In addition, the third layer 304 has a light-transmitting property and has a convex portion 308 so as to overlap with the light-emitting element 303.

そして第１の層３０１は凹部３００において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、発光素子３０３側に存在している。第３の層３０４は凸部３０８において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、発光素子３０３側に存在している。 The first layer 301 has a curved surface in the recess 300, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 303 side. The third layer 304 has a curved surface at the convex portion 308, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 303 side.

また、図４（Ａ）では、第３の層３０４が１つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。 FIG. 4A illustrates an example in which the third layer 304 is formed using one layer, but the third layer 304 may be formed using a plurality of layers.

そして図４（Ａ）に示すレーザ発振器は、発光素子３０３が有する電極３０５、３０６によって光共振器が形成されている。電界発光層３０７から発せられた光は、電極３０５、３０６によって共振され、レーザ光として発振される。そして該光共振器は、発振されるレーザ光の光軸が第２の層３０２と交差しており、なおかつ発振されるレーザ光が第１の層３０１に向くように形成されている。 In the laser oscillator illustrated in FIG. 4A, an optical resonator is formed by electrodes 305 and 306 included in the light-emitting element 303. The light emitted from the electroluminescent layer 307 is resonated by the electrodes 305 and 306 and oscillated as laser light. The optical resonator is formed so that the optical axis of the oscillated laser light intersects with the second layer 302 and the oscillated laser light faces the first layer 301.

図４（Ｂ）に、図４（Ａ）に示すレーザ発振器において、電極３０５、３０６間に順方向バイアスの電圧を印加している様子を示す。破線の矢印で示すように、電極３０５、３０６間に電圧を印加することで、電極３０５側から第１の層３０１の凹部３００に向かってレーザ光が発振される。発振されたレーザ光はある程度発散しているが、凹部３００において反射及び集光されることで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凹部３００に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凹部３００の焦点距離を光学設計すれば良い。そして図４に示すレーザ発振器では、凹部３００において反射された光を、第３の層３０４の凸部３０８において集光することができる。 FIG. 4B illustrates a state in which a forward bias voltage is applied between the electrodes 305 and 306 in the laser oscillator illustrated in FIG. As indicated by a broken arrow, a laser beam is oscillated from the electrode 305 side toward the concave portion 300 of the first layer 301 by applying a voltage between the electrodes 305 and 306. Although the oscillated laser beam diverges to some extent, it is reflected and collected by the recess 300, so that the divergence angle is suppressed and the directivity is increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the recess 300 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser beam irradiated to the recess 300. In the laser oscillator shown in FIG. 4, the light reflected by the concave portion 300 can be collected by the convex portion 308 of the third layer 304.

なお凸部３０８は、第３の層３０４を形成した後に、図１１に示すように液滴吐出法を用いて形成しても良い。図１１に示す３００〜３０８は図４に対応している。３０９は液滴吐出装置のノズルを示す。この凸部３０８の作成に用いることが出来る材料としては、高分子材料であって、使用する光、特に可視光に対して透明なものであり、室温で固体の高分子材料を融点以上に加熱して用いることが好ましい。例えば、ポリ（アルキルアクリラート）、ポリ（アルキルメタクリラート）、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びその誘導体などを用いることができる。または、上記ポリマーの原料であるモノマーを塗布した後、光照射による加熱によって硬化させたものを用いてもよい。 Note that the convex portion 308 may be formed using a droplet discharge method as shown in FIG. 11 after the third layer 304 is formed. 300 to 308 shown in FIG. 11 correspond to FIG. Reference numeral 309 denotes a nozzle of the droplet discharge device. A material that can be used to create the convex portion 308 is a polymer material that is transparent to the light used, particularly visible light, and heats the solid polymer material to a melting point or higher at room temperature. And preferably used. For example, poly (alkyl acrylate), poly (alkyl methacrylate), polystyrene, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, and derivatives thereof can be used. Or you may use the thing hardened | cured by the heating by light irradiation, after apply | coating the monomer which is the raw material of the said polymer.

上述したように本発明では、発光素子を支持するための層が有する凹部、或いは発光素子を覆っている層が有する凸部によって、光共振器から発振されるレーザ光の指向性を高めることができる。そして、層の一部が光学系として機能するため、別途光学系を設ける場合とは異なり、物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。 As described above, in the present invention, the directivity of the laser light oscillated from the optical resonator can be increased by the concave portion of the layer for supporting the light emitting element or the convex portion of the layer covering the light emitting element. it can. And since a part of layer functions as an optical system, unlike the case where an optical system is provided separately, the tolerance with respect to a physical impact can be improved.

なお、図１〜図４に示したレーザ発振器は、発光素子が有する２つの電極間で光を共振させているが、本発明はこの構成に限定されない。別途形成した反射膜で光を共振させても良いし、電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等で、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。 1 to 4, the light is resonated between two electrodes of the light emitting element, but the present invention is not limited to this configuration. Light may be caused to resonate with a reflection film formed separately, or generated in the light emitting layer in a layer other than the light emitting layer included in the electroluminescent layer, such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer The reflected light may be reflected to form an optical resonator.

本実施例では、本発明のレーザ発振器に用いられる発光素子の構成について説明する。 In this example, a structure of a light emitting element used in the laser oscillator of the present invention will be described.

図５に、本発明で用いる発光素子の、素子構造の一形態を示す。図５に示す発光素子は、陽極４０１と陰極４０７の間に電界発光層４０８を挟んだ構造を有している。電界発光層４０８は、陽極４０１側から順次積層された、ホール注入層４０２、ホール輸送層４０３、発光層４０４、電子輸送層４０５、電子注入層４０６を有している。 FIG. 5 shows one mode of an element structure of a light-emitting element used in the present invention. The light emitting element shown in FIG. 5 has a structure in which an electroluminescent layer 408 is sandwiched between an anode 401 and a cathode 407. The electroluminescent layer 408 includes a hole injection layer 402, a hole transport layer 403, a light emitting layer 404, an electron transport layer 405, and an electron injection layer 406, which are sequentially stacked from the anode 401 side.

なお本発明のレーザ発振器に用いる発光素子は、電界発光層に少なくとも発光層を含んでいれば良い。発光以外の機能を示す層（ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層）は適宜組み合わせることができる。上記各層に用いることのできる材料を、以下に具体的に例示する。ただし、本発明に適用できる材料は、これらに限定されるものではない。 Note that the light-emitting element used in the laser oscillator of the present invention only needs to include at least a light-emitting layer in the electroluminescent layer. Layers having functions other than light emission (a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer) can be appropriately combined. Specific examples of materials that can be used for each of the above layers are given below. However, materials applicable to the present invention are not limited to these.

陽極４０１としては、仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。陽極４０１において光を透過させる場合は、透光性の高い材料を用いる。この場合、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含むインジウム−スズ酸化物（ＩＴＳＯ）等の透明導電性材料を用いればよい。陽極４０１を反射材として用いる場合は、光を反射することができる材料を用いる。この場合、例えばＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｇ等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を用いることができる。また、上記光を反射することができる材料の上に、上述した透明導電性材料を積層して、陽極４０１として用いてもよい。 As the anode 401, a conductive material having a high work function is preferably used. When light is transmitted through the anode 401, a highly light-transmitting material is used. In this case, a transparent conductive material such as indium-tin oxide (ITO), indium-zinc oxide (IZO), or indium-tin oxide containing silicon oxide (ITSO) may be used. When the anode 401 is used as a reflecting material, a material that can reflect light is used. In this case, for example, in addition to a single layer film made of one or more of TiN, ZrN, Ti, W, Ni, Pt, Cr, Ag, etc., a laminate of titanium nitride and a film mainly composed of aluminum, a titanium nitride film For example, a three-layer structure of a film mainly containing aluminum and a titanium nitride film can be used. Alternatively, the above-described transparent conductive material may be stacked over the material that can reflect light, and used as the anode 401.

ホール注入層４０２に用いることができるホール注入材料としては、イオン化ポテンシャルの比較的小さな材料であって、可視光領域の吸収が小さいものが好ましい。大別すると金属酸化物、低分子系有機化合物、および高分子系有機化合物に分けられる。金属酸化物であれば、例えば、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用いることができる。低分子系有機化合物あれば、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡに代表されるスターバースト型アミン、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）に代表される金属フタロシアニン、フタロシアニン（略称：Ｈ₂−Ｐｃ）、２，３−ジオキシエチレンチオフェン誘導体などを用いることができる。低分子系有機化合物と上記金属酸化物とを共蒸着させた膜であっても良い。高分子系有機化合物であれば、例えば、ポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）、ポリビニルカルバゾール（略称：ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体などの高分子を用いることができる。ポリチオフェン誘導体の一つであるポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたものを用いても良い。 As a hole injection material that can be used for the hole injection layer 402, a material having a relatively small ionization potential and a small absorption in the visible light region is preferable. Broadly divided into metal oxides, low-molecular organic compounds, and high-molecular organic compounds. As the metal oxide, for example, vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, aluminum oxide, or the like can be used. If low molecular weight organic compound, for example, starburst amine typified by m-MTDATA, copper phthalocyanine (abbreviation: Cu-Pc) in the metal phthalocyanine represented, phthalocyanine (abbreviation: H ₂ -Pc), _2, A 3-dioxyethylenethiophene derivative or the like can be used. A film in which a low molecular organic compound and the metal oxide are co-evaporated may be used. As a high molecular organic compound, for example, a polymer such as polyaniline (abbreviation: PAni), polyvinyl carbazole (abbreviation: PVK), or a polythiophene derivative can be used. Polyethylene dioxythiophene (abbreviation: PEDOT), which is one of polythiophene derivatives, doped with polystyrene sulfonic acid (abbreviation: PSS) may be used.

ホール輸送層４０３に用いることができるホール輸送材料としては、ホール輸送性が高く、結晶性が小さい公知の材料を用いることができる。芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適であり、例えば、４，４−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）や、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）などがある。４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）や、ＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物も用いることができる。また４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）を用いても良い。また高分子材料としては、良好なホール輸送性を示すポリ（ビニルカルバゾール）などを用いることができる。また、ＭｏＯ_xなどの無機物を用いていても良い。 As a hole transport material that can be used for the hole transport layer 403, a known material that has high hole transportability and low crystallinity can be used. Aromatic amine-based compounds (that is, those having a benzene ring-nitrogen bond) are preferred, for example, 4,4-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] biphenyl (TPD) And 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD) which is a derivative thereof. Starburst type aromatic amine compounds such as 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenylamino) triphenylamine (TDATA) and MTDATA can also be used. Alternatively, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA) may be used. As the polymer material, poly (vinyl carbazole) or the like showing good hole transportability can be used. Further, an inorganic material such as MoO _x may be used.

発光層４０４には公知の材料を用いることができる。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｍｑ₃）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［η］−キノリナト）ベリリウム（ＢｅＢｑ₂）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＯＸ）₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）₂）などの金属錯体を用いることができる。また、各種蛍光色素（クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン、４，４−ジシアノメチレン、１−ピロン誘導体、スチルベン誘導体、各種縮合芳香族化合物など）も用いることができる。白金オクタエチルポルフィリン錯体、トリス（フェニルピリジン）イリジウム錯体、トリス（ベンジリデンアセトナート）フェナントレンユーロピウム錯体などの燐光材料も用いることができる。特に燐光材料は、蛍光材料と比較して励起寿命が長いため、レーザー発振に不可欠な反転分布、すなわち、基底状態にある分子数よりも励起状態にある分子数が多い状態を作り出すことが容易になる。上記材料は、ドーパントとしても、単層膜としても用いることができる。 A known material can be used for the light emitting layer 404. For example, tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq ₃ ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (Almq ₃ ), bis (10-hydroxybenzo [η] -quinolinato) beryllium (BeBq ₂ ), bis ( 2-methyl-8-quinolinolato)-(4-hydroxy-biphenylyl) -aluminum (BAlq), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (Zn (BOX) ₂ ), bis [2 A metal complex such as — (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (Zn (BTZ) ₂ ) can be used. Various fluorescent dyes (coumarin derivatives, quinacridone derivatives, rubrene, 4,4-dicyanomethylene, 1-pyrone derivatives, stilbene derivatives, various condensed aromatic compounds, etc.) can also be used. Phosphorescent materials such as platinum octaethylporphyrin complex, tris (phenylpyridine) iridium complex, tris (benzylideneacetonato) phenanthrene europium complex can also be used. In particular, phosphorescent materials have a longer excitation lifetime than fluorescent materials, so it is easy to create an inversion distribution that is essential for laser oscillation, that is, a state in which the number of molecules in the excited state is larger than the number of molecules in the ground state. Become. The above materials can be used both as a dopant and as a single layer film.

また、発光層４０４に用いるホスト材料としては、上述した例に代表されるホール輸送材料や電子輸送材料を用いることができる。また、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾリルビフェニル（略称：ＣＢＰ）などのバイポーラ性の材料も用いることができる。 As a host material used for the light-emitting layer 404, a hole transport material or an electron transport material typified by the above example can be used. Alternatively, a bipolar material such as 4,4′-N, N′-dicarbazolylbiphenyl (abbreviation: CBP) can be used.

電子輸送層４０５に用いることができる電子輸送材料としては、Ａｌｑ₃に代表されるような、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体やその混合配位子錯体などを用いることができる。具体的には、Ａｌｑ₃、Ａｌｍｑ₃、ＢｅＢｑ₂、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）₂、Ｚｎ（ＢＴＺ）₂などの金属錯体が挙げられる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（ＯＸＤ−７）などのオキサジアゾール誘導体、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（ｐ−ＥｔＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体、ＴＰＢＩのようなイミダゾール誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（ＢＣＰ）などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。 As an electron transporting material that can be used for the electron transporting layer 405, a metal complex having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton, a mixed ligand complex thereof, or the like represented by Alq ₃ can be used. Specifically, metal complexes such as Alq ₃ , Almq ₃ , BeBq ₂ , BAlq, Zn (BOX) ₂ , and Zn (BTZ) ₂ can be given. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 1,3-bis [5- (p Oxadiazole derivatives such as -tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5 -(4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2, Triazole derivatives such as 4-triazole (p-EtTAZ), imidazole derivatives such as TPBI, phenanthroyl such as bathophenanthroline (BPhen) and bathocuproin (BCP) It can be used derivatives.

電子注入層に用いることができる電子注入材料としては、上述した電子輸送材料を用いることができる。その他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ₂のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ₂Ｏなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ）や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。 As the electron injecting material that can be used for the electron injecting layer, the above-described electron transporting material can be used. In addition, an ultra-thin film of an insulator such as an alkali metal halide such as LiF or CsF, an alkaline earth halide such as CaF ₂ , or an alkali metal oxide such as Li ₂ O is often used. In addition, alkali metal complexes such as lithium acetylacetonate (abbreviation: Li (acac) and 8-quinolinolato-lithium (abbreviation: Liq) are also effective.

また陰極４０７は、通常の発光素子で用いられるような仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉなど）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いて形成することもできる。また、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ₂、Ｌｉ₂Ｏ等の電子注入層を用いる場合は、アルミニウム等の通常の導電性薄膜を用いることができる。また、陰極４０７において光を透過させる場合は、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属を含む超薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）との積層構造を用いればよい。あるいは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と電子輸送材料を共蒸着した電子注入層を形成し、その上に透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）を積層してもよい。 For the cathode 407, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function as used in a normal light emitting element can be used. Specifically, in addition to alkaline metals such as Li and Cs, alkaline earth metals such as Mg, Ca and Sr, and alloys containing these (Mg: Ag, Al: Li, etc.), rare earths such as Yb and Er It can also be formed using a metal. Further, LiF, CsF, in the case of using an electron injecting layer such as CaF _{_2,} Li ₂ O, may be used usual conductive thin film such as aluminum. When light is transmitted through the cathode 407, an ultrathin film containing an alkali metal such as Li or Cs and an alkaline earth metal such as Mg, Ca, or Sr, and a transparent conductive film (ITO, IZO, ZnO, etc.) The stacked structure may be used. Alternatively, an electron injection layer in which an alkali metal or an alkaline earth metal and an electron transport material are co-evaporated may be formed, and a transparent conductive film (ITO, IZO, ZnO, or the like) may be stacked thereon.

光共振器は、２つの反射材のうち、一方は反射率をできる限り高くし、他方はある程度の透過率を持たせることで、透過率の高い方の反射材から、レーザ光を発振させることができる。例えば陽極４０１と陰極４０７をレーザ光が発振される側の反射材として用いる場合、透過率が５〜７０％程度となるように、材料あるいは膜厚を選択する。また、反射材を別途形成する場合は、陽極４０１または陰極４０７において光を透過させる材料を選択する。 The optical resonator allows laser light to oscillate from the reflective material having the higher transmittance by setting one of the two reflecting materials to have as high a reflectance as possible and the other having a certain degree of transmittance. Can do. For example, when the anode 401 and the cathode 407 are used as reflecting materials on the laser light oscillation side, the material or film thickness is selected so that the transmittance is about 5 to 70%. In the case where a reflective material is separately formed, a material that transmits light in the anode 401 or the cathode 407 is selected.

また反射材の間隔は、共振させたい波長λの半分の整数倍にする。そして、反射材において反射する光と、新たに発せられる光の位相とが一致するように、発光素子の積層構造を設計する。 The interval between the reflectors is set to an integral multiple of half the wavelength λ to be resonated. And the laminated structure of a light emitting element is designed so that the light reflected in a reflecting material and the phase of the newly emitted light may correspond.

なお、以上で述べた本発明の発光素子を作製するにあたっては、発光素子中の各層の積層法を限定されるものではない。積層が可能ならば、真空蒸着法やスピンコート法、インクジェット法、ディップコート法など、どの様な手法を選んでも良いものとする。 Note that in manufacturing the light-emitting element of the present invention described above, the stacking method of each layer in the light-emitting element is not limited. As long as lamination is possible, any method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, an ink jet method, or a dip coating method may be selected.

本実施例では、複数の発光素子を用いた、本発明のレーザ発振器の一形態について説明する。 In this example, one mode of a laser oscillator of the present invention using a plurality of light emitting elements will be described.

図６（Ａ）に、発光素子の陽極を作製した時点における、本実施例のレーザ発振器の上面図を示す。また図６（Ｂ）に、図６（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を示す。本実施例のレーザ発振器は、複数の凹部６００を有する第１の層６０１上に、複数の凹部６００を埋めるように第２の層６０２が形成されている。また第２の層６０２上に、反射材として用いる反射膜６０３が形成されている。反射膜６０３は、発光素子から発せられた光を反射することができ、なおかつ絶縁性を有する材料を用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどの屈折率の異なる絶縁膜を交互に積層した膜を用いても良い。 FIG. 6A shows a top view of the laser oscillator of this example at the time when the anode of the light emitting element is manufactured. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. In the laser oscillator of this embodiment, a second layer 602 is formed on a first layer 601 having a plurality of recesses 600 so as to fill the plurality of recesses 600. A reflective film 603 used as a reflective material is formed over the second layer 602. The reflective film 603 can reflect light emitted from the light-emitting element and can be formed using an insulating material. For example, a film in which insulating films having different refractive indexes such as silicon oxide, silicon nitride, and titanium oxide are alternately stacked may be used.

また陽極６０４が、反射膜６０３上に、複数の凹部６００と重なるように形成されている。陽極６０４は透光性を有する材料で形成されている。なお図６では陽極６０４に透光性をもたせ、反射膜６０３を反射材として用いているが、本実施例はこの形態に限定されない。反射膜６０３を設けずに、光を反射する材料で陽極６０４を形成するようにしても良い。 An anode 604 is formed on the reflective film 603 so as to overlap the plurality of recesses 600. The anode 604 is formed using a light-transmitting material. In FIG. 6, the anode 604 has translucency and the reflective film 603 is used as a reflective material. However, the present embodiment is not limited to this mode. The anode 604 may be formed of a material that reflects light without providing the reflective film 603.

次に、図７（Ａ）に発光素子が完成した時点における、本実施例のレーザ発振器の上面図を示す。また図７（Ｂ）に、図７（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を示す。図７では、複数の凹部６００と重なるように、陽極６０４上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色に対応する電界発光層６０５ａ〜６０５ｃが形成されている。なお図７（Ａ）では、電界発光層６０５ａ〜６０５ｃが分離して形成されているが、互いに一部重なるように形成されていても良い。また電界発光層６０５ａ〜６０５ｃ上に、複数の凹部６００と重なるように、陰極６０６が形成されている。 Next, FIG. 7A shows a top view of the laser oscillator of this example at the time when the light emitting element is completed. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. In FIG. 7, electroluminescent layers 605 a to 605 c corresponding to three colors of red (R), green (G), and blue (B) are formed on the anode 604 so as to overlap with the plurality of concave portions 600. In FIG. 7A, the electroluminescent layers 605a to 605c are formed separately, but may be formed so as to partially overlap each other. A cathode 606 is formed on the electroluminescent layers 605a to 605c so as to overlap with the plurality of recesses 600.

本実施例では、任意の陰極６０６は、全ての各陽極６０４と一部分重なっている。該重なっている部分は発光素子６０７に相当し、各発光素子６０７は凹部６００に位置している。そして、反射膜６０３の透過率を５〜７０％程度にし、電界発光層６０５ａ〜６０５ｃにおいて発生した光が、反射材として機能する反射膜６０３と陰極６０６間において共振し、反射膜６０３側から発振されるようにする。反射膜６０３側から発振されたレーザ光は、第１の層６０１の凹部６００において、反射して指向性が高められる。そして本実施例のレーザ発振器は、パッシブマトリクスの発光装置と同様に、陽極６０４と陰極６０６に印加する電圧を制御することで、選択した発光素子６０７からレーザ光を発振させることができる。 In this embodiment, an arbitrary cathode 606 partially overlaps all the anodes 604. The overlapping portion corresponds to the light emitting element 607, and each light emitting element 607 is located in the recess 600. Then, the transmittance of the reflective film 603 is set to about 5 to 70%, and the light generated in the electroluminescent layers 605a to 605c resonates between the reflective film 603 functioning as a reflective material and the cathode 606, and oscillates from the reflective film 603 side. To be. The laser light oscillated from the reflective film 603 side is reflected by the concave portion 600 of the first layer 601 to enhance directivity. The laser oscillator of this embodiment can oscillate laser light from the selected light emitting element 607 by controlling the voltage applied to the anode 604 and the cathode 606 as in the passive matrix light emitting device.

また本実施例では、陽極６０４を陰極６０６よりも凹部６００側に形成しているが、陰極６０６を陽極６０４よりも凹部６００側に形成しても良い。ただしこの場合、陽極６０４は反射材として機能するので、光を反射させることができる材料で形成する。 In this embodiment, the anode 604 is formed closer to the recess 600 than the cathode 606, but the cathode 606 may be formed closer to the recess 600 than the anode 604. However, in this case, since the anode 604 functions as a reflecting material, it is formed of a material that can reflect light.

なお本実施例では、レーザ光を反射して指向性を高めることができる凹部を、発光素子と重なるように設けているが、レーザ光を屈折させて指向性を高めることができる凸部を、発光素子と重なるように設けても良い。また上記凹部と凸部の両方を設けるようにしても良い。 In this embodiment, the concave portion that can reflect the laser light and enhance the directivity is provided so as to overlap the light emitting element, but the convex portion that can refract the laser light and enhance the directivity is provided. You may provide so that it may overlap with a light emitting element. Moreover, you may make it provide both the said recessed part and a convex part.

なお、本実施例のレーザ発振器を表示装置として用いてもよい。また、各発光素子に駆動素子を設けることにより、本実施例のレーザ発振器をアクティブマトリクス表示装置としてもよい。本実施例のレーザ発振器を設けた表示装置にはプロジェクター等が含まれる。 Note that the laser oscillator of this embodiment may be used as a display device. Further, by providing a driving element for each light emitting element, the laser oscillator of this embodiment may be an active matrix display device. The display device provided with the laser oscillator of this embodiment includes a projector and the like.

また本実施例では、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する電界発光層を設けているが、モノクロの表示を行なう場合、電界発光層は１つでよい。 In this embodiment, electroluminescent layers corresponding to R, G, and B are provided. However, when performing monochrome display, only one electroluminescent layer is required.

本実施例では、図８に示すレーザ発振器において、第１の層と第２の層との間に、光を反射させることができる反射膜を形成する形態について説明する。 In this embodiment, a mode in which a reflection film capable of reflecting light is formed between the first layer and the second layer in the laser oscillator shown in FIG. 8 will be described.

図８に、本実施例のレーザ発振器の断面図を示す。図８に示すように本実施例のレーザ発振器は、凹部８００を有する第１の層８０１上に、反射膜８０２が形成されている。反射膜８０２は光を反射することができる材料で形成することができ、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｒなどの金属元素を１つまたは複数含んでいる材料を用い、蒸着法で形成することができる。なお反射膜は上記材料に限定されず、光を反射することができる膜であればよい。例えば反射膜として、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどの屈折率の異なる絶縁膜を交互に積層した膜を用いても良い。 FIG. 8 shows a cross-sectional view of the laser oscillator of this embodiment. As shown in FIG. 8, in the laser oscillator of this embodiment, a reflective film 802 is formed on a first layer 801 having a recess 800. The reflective film 802 can be formed of a material that can reflect light. For example, a material including one or more metal elements such as Al, Ag, Ti, W, Pt, and Cr is used, and an evaporation method is used. Can be formed. Note that the reflective film is not limited to the above materials, and may be any film that can reflect light. For example, a film in which insulating films having different refractive indexes such as silicon oxide, silicon nitride, and titanium oxide are alternately stacked may be used as the reflective film.

また反射膜８０２を覆うように、第２の層８０３が形成されている。第２の層８０３は透光性を有しており、凹部８００に充填される程度の膜厚で形成されている。なお、図１の場合とは異なり、本実施例のレーザ発振器では、発振されたレーザ光を反射膜８０２で反射させているので、第１の層８０１の屈折率を第２の層８０３よりも必ずしも低くする必要はない。また、図８では、第１の層８０１と第２の層８０３が、それぞれ１つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。 A second layer 803 is formed so as to cover the reflective film 802. The second layer 803 has a light-transmitting property and has a thickness enough to fill the concave portion 800. Unlike the case of FIG. 1, in the laser oscillator of this embodiment, the oscillated laser light is reflected by the reflective film 802, so that the refractive index of the first layer 801 is higher than that of the second layer 803. It does not necessarily have to be low. 8 illustrates an example in which the first layer 801 and the second layer 803 are each formed of one layer, but may be formed of a plurality of layers.

第２の層８０３上には、凹部８００と重なるように発光素子８０４が形成されている。発光素子８０４は、２つの電極８０５、８０６と、電極８０５、８０６間に設けられた電界発光層８０７とを有する。なお電極８０５、８０６は、一方が陽極であり他方は陰極である。図８では電極８０５を陽極、電極８０６を陰極とする例を示すが、電極８０５を陰極、電極８０６を陽極としても良い。電極８０５、８０６間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層８０７に電流が供給され、電界発光層８０７を発光させることができる。 A light emitting element 804 is formed on the second layer 803 so as to overlap with the concave portion 800. The light-emitting element 804 includes two electrodes 805 and 806 and an electroluminescent layer 807 provided between the electrodes 805 and 806. Note that one of the electrodes 805 and 806 is an anode and the other is a cathode. Although FIG. 8 shows an example in which the electrode 805 is an anode and the electrode 806 is a cathode, the electrode 805 may be a cathode and the electrode 806 may be an anode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 805 and 806, current is supplied to the electroluminescent layer 807, and the electroluminescent layer 807 can emit light.

なお第１の層８０１は凹部８００において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、発光素子８０４側に存在している。 Note that the first layer 801 has a curved surface in the concave portion 800, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 804 side.

そして図８に示すレーザ発振器は、発光素子８０４が有する電極８０５、８０６によって光共振器が形成されている。電界発光層８０７から発せられた光は、電極８０５、８０６によって共振され、レーザ光として発振される。そして該光共振器は、発振されるレーザ光の光軸が第２の層８０３と交差しており、なおかつ発振されるレーザ光が第１の層８０１に向くように形成されている。 In the laser oscillator illustrated in FIG. 8, an optical resonator is formed by electrodes 805 and 806 included in the light emitting element 804. Light emitted from the electroluminescent layer 807 is resonated by the electrodes 805 and 806 and oscillated as laser light. The optical resonator is formed so that the optical axis of the oscillated laser light intersects with the second layer 803 and the oscillated laser light faces the first layer 801.

本実施例では、レーザ光を反射する凹部の作製方法について説明する。まず、図９（Ａ）に示すように、後に凹部が形成される第１の層９０１を形成する。第１の層９０１は、ガラス、石英、プラスチックなどの基板であっても良いし、該基板上に成膜された樹脂膜、絶縁膜であっても良い。次に、第１の層９０１上に、開口部９０２を有するマスク９０３を形成する。 In this embodiment, a method for manufacturing a recess that reflects laser light will be described. First, as shown in FIG. 9A, a first layer 901 in which a recess is formed later is formed. The first layer 901 may be a substrate such as glass, quartz, or plastic, or may be a resin film or an insulating film formed on the substrate. Next, a mask 903 having an opening 902 is formed over the first layer 901.

そして図９（Ｂ）に示すように、マスクの開口部９０２において第１の層９０１をウェットエッチングする。ウェットエッチングは、第１の層９０１の材料に合わせて最適なエッチャントを用いる。例えば、第１の層９０１としてガラスを用いる場合、エッチャントとしてフッ酸を用いることができる。等方性のウェットエッチングにより、曲面を有する開口部９０４を第１の層９０１に形成することができる。 Then, as shown in FIG. 9B, the first layer 901 is wet-etched in the opening 902 of the mask. In the wet etching, an etchant that is optimal for the material of the first layer 901 is used. For example, when glass is used for the first layer 901, hydrofluoric acid can be used as an etchant. An opening 904 having a curved surface can be formed in the first layer 901 by isotropic wet etching.

次に図９（Ｃ）に示すように、第１の層９０１上のマスク９０３を除去すると開口部９０４の部分に凹部９０６が残る。この開口部９０４を有する第１の層９０１上に、第２の層９０５を形成する。第２の層９０５は、透光性を有する材料で、なおかつ凹部９０６を充填することができる程度の膜厚で形成する。そして第２の層９０５は、第１の層９０１よりも屈折率の高くなるような材料、たとえば本実施例では、第１の層９０１がガラスだとすると、遷移金属酸化物や窒化物などで形成する。 Next, as shown in FIG. 9C, when the mask 903 over the first layer 901 is removed, a recess 906 remains in the portion of the opening 904. A second layer 905 is formed over the first layer 901 having the opening 904. The second layer 905 is formed using a light-transmitting material and has a thickness enough to fill the concave portion 906. The second layer 905 is formed of a material having a refractive index higher than that of the first layer 901, for example, in this embodiment, when the first layer 901 is made of glass, a transition metal oxide or a nitride. .

なお、本実施例では、第１の層９０１に接するように第２の層９０５を形成しているが、第１の層９０１と第２の層９０５との間に、レーザ光を反射することができる反射膜を形成しても良い。この場合、第２の層９０５は透光性を有していれば良く、必ずしも第１の層９０１よりも屈折率の高い材料を用いる必要はない。 Note that in this embodiment, the second layer 905 is formed so as to be in contact with the first layer 901, but the laser light is reflected between the first layer 901 and the second layer 905. A reflective film that can be formed may be formed. In this case, the second layer 905 only needs to have a light-transmitting property, and a material having a higher refractive index than that of the first layer 901 is not necessarily used.

なお本発明において、第１の層の作製方法は本実施例で示した形態に限定されない。 Note that in the present invention, the method for manufacturing the first layer is not limited to the mode shown in this embodiment.

本実施例では、第２の層に凸部を形成し、該凸部を用いて第１の層に凹部を形成する方法について説明する。 In this example, a method of forming a convex portion in the second layer and using the convex portion to form a concave portion in the first layer will be described.

まず、図１０（Ａ）に示すように、後に凸部が形成される第２の層１００１上に、加熱により溶融させることができる樹脂１００２を形成する。樹脂１００２は、島状にパターニングしておく。第２の層１００１は、ガラス、石英、プラスチックなどの基板を用いることができる。 First, as illustrated in FIG. 10A, a resin 1002 that can be melted by heating is formed over a second layer 1001 where a convex portion is to be formed later. The resin 1002 is patterned in an island shape. As the second layer 1001, a substrate such as glass, quartz, or plastic can be used.

次に図１０（Ｂ）に示すように、島状にパターニングされた樹脂１００２を、その端部に曲面が形成されるように、加熱により溶融する。溶融することで形成された曲面を有する樹脂を１００３に示す。 Next, as shown in FIG. 10B, the resin 1002 patterned into an island shape is melted by heating so that a curved surface is formed at the end portion. A resin 1003 having a curved surface formed by melting is shown.

そして図１０（Ｃ）に示すように、樹脂１００３をマスクとして、第２の層１００１をドライエッチングする。ドライエッチングは、第２の層１００１の材料に合わせて、最適なエッチングガスを用いる。例えば、第２の層１００１としてガラスを用いる場合、エッチングガスとしてＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃｌ₂などのフッ素系、塩素系のエッチングガスを用いることができる。ドライエッチングにより、図１０（Ｃ）に示すように樹脂１００３も共にエッチングされる。よって最終的に図１０（Ｄ）に示すように、曲面を有する樹脂１００３の形状に合わせて、第２の層１００１に凸部１００４を形成することができる。 Then, as shown in FIG. 10C, the second layer 1001 is dry-etched using the resin 1003 as a mask. In dry etching, an optimum etching gas is used in accordance with the material of the second layer 1001. For example, when glass is used for the second layer 1001, a fluorine-based or chlorine-based etching gas such as CF ₄ , CHF ₃ , or Cl ₂ can be used as an etching gas. By dry etching, the resin 1003 is also etched together as shown in FIG. Accordingly, finally, as illustrated in FIG. 10D, the convex portion 1004 can be formed in the second layer 1001 in accordance with the shape of the resin 1003 having a curved surface.

次に図１０（Ｅ）に示すように、第２の層１００１の凸部１００４が形成されている側に、レーザ光を反射させることができる反射膜１００５を形成する。そして、図１０（Ｆ）に示すように、反射膜１００５上に第１の層に相当する接着剤１００６を塗布し、基板１００７を貼り合わせる。上記構成により、第１の層に相当する接着剤１００６に、凹部を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 10E, a reflective film 1005 capable of reflecting laser light is formed on the second layer 1001 on the side where the convex portions 1004 are formed. Then, as illustrated in FIG. 10F, an adhesive 1006 corresponding to the first layer is applied over the reflective film 1005, and the substrate 1007 is attached. With the above structure, a recess can be formed in the adhesive 1006 corresponding to the first layer.

なお、本実施例ではレーザ光を反射させるために反射膜１００５を形成しているが、第２の層１００１と、第１の層に相当する接着剤１００６との間の屈折率の差を利用して、レーザ光を反射させるようにしても良い。この場合、接着剤１００６の屈折率を第２の層１００１よりも低くする。 In this embodiment, the reflective film 1005 is formed to reflect the laser beam, but the difference in refractive index between the second layer 1001 and the adhesive 1006 corresponding to the first layer is used. Then, the laser beam may be reflected. In this case, the refractive index of the adhesive 1006 is set lower than that of the second layer 1001.

本実施例では、本発明のレーザ発振器を用いた電子機器の一形態について説明する。 In this embodiment, one mode of an electronic device using the laser oscillator of the present invention will be described.

図１２（Ａ）に、本発明のレーザ発振器を用いたレーザポインタの外観図を示す。１２０１はレーザポインタの本体に相当する。本体１２０１の内部には、レーザ発振器が納められたパッケージ１２０２に電力を供給するための電池等が設けられている。また１２０３はパッケージ１２０２への電源の投入を制御するためのスイッチに相当する。 FIG. 12A shows an external view of a laser pointer using the laser oscillator of the present invention. 1201 corresponds to the main body of the laser pointer. Inside the main body 1201, a battery for supplying power to a package 1202 in which a laser oscillator is housed is provided. Reference numeral 1203 corresponds to a switch for controlling the power supply to the package 1202.

図１２（Ｂ）に、パッケージ１２０２の拡大図を示す。パッケージ１２０２は、レーザ光の不要輻射を遮蔽するための筐体１２０４内に、本発明のレーザ発振器１２０５が設けられている。筐体１２０４の一部は、レーザ発振器１２０５から発振されるレーザ光を取り出すための、透光性を有する窓１２０７を有する。そしてレーザ発振器１２０５は、リード１２０６を介して本体１２０１の内部に設けられている電池から、電力の供給を受けることができる。 FIG. 12B shows an enlarged view of the package 1202. The package 1202 is provided with a laser oscillator 1205 of the present invention in a housing 1204 for shielding unnecessary radiation of laser light. Part of the housing 1204 has a window 1207 having a light transmitting property for extracting laser light oscillated from the laser oscillator 1205. The laser oscillator 1205 can receive power from a battery provided inside the main body 1201 via the lead 1206.

図１２（Ｃ）に、レーザ発振器１２０５の拡大図を示す。レーザ発振器１２０５は、凹部を有する第１の層１２１５と、凹部を充填するように第１の層上に形成された第２の層１２０８と、第２の層１２０８上に形成された発光素子１２０９とを有する。発光素子１２０９は、２つの電極１２１０、１２１１と、電極１２１０、１２１１間に設けられた電界発光層１２１２とを有する。電極１２１０、１２１１は、ワイヤ１２１４によってリード１２０６と電気的に接続されている。また１２１３は、電界発光層１２１２を封止するための樹脂に相当し、電界発光層１２１２が水や酸素などの影響を受けて劣化するのを防ぐことができる。 FIG. 12C shows an enlarged view of the laser oscillator 1205. The laser oscillator 1205 includes a first layer 1215 having a recess, a second layer 1208 formed on the first layer so as to fill the recess, and a light-emitting element 1209 formed on the second layer 1208. And have. The light-emitting element 1209 includes two electrodes 1210 and 1211 and an electroluminescent layer 1212 provided between the electrodes 1210 and 1211. The electrodes 1210 and 1211 are electrically connected to the lead 1206 by wires 1214. 1213 corresponds to a resin for sealing the electroluminescent layer 1212 and can prevent the electroluminescent layer 1212 from being deteriorated by the influence of water, oxygen, or the like.

リード１２０６を介して電極１２１０、１２１１間に順方向バイアスの電圧が印加されると、電界発光層１２１２に電流が供給され、光が発生する。電界発光層１２１２において発生した光が電極１２１０、１２１１間で共振し、電極１２１０側からレーザ光が発振される。発振されたレーザ光は、第１の層１２１５の凹部において反射されることで指向性が高められて、破線の矢印で示すように発光素子１２０９側に向かって進む。 When a forward bias voltage is applied between the electrodes 1210 and 1211 through the lead 1206, a current is supplied to the electroluminescent layer 1212 to generate light. The light generated in the electroluminescent layer 1212 resonates between the electrodes 1210 and 1211, and laser light is oscillated from the electrode 1210 side. The oscillated laser light is reflected by the concave portion of the first layer 1215 to enhance the directivity, and proceeds toward the light emitting element 1209 side as indicated by the dashed arrow.

本発明では、発光素子１２０９を支持するための第１の層１２１５が有する凹部によって、発光素子１２０９から発振されるレーザ光の指向性を高めることができる。そして、第１の層１２１５の一部が光学系として機能するため、別途光学系を設ける場合とは異なり、電子機器の物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。 In the present invention, the directivity of the laser light oscillated from the light emitting element 1209 can be increased by the concave portion of the first layer 1215 for supporting the light emitting element 1209. In addition, since part of the first layer 1215 functions as an optical system, unlike the case where a separate optical system is provided, resistance to physical impact of the electronic device can be increased.

なお本実施例では、図１に示す構造を有するレーザ発振器を用いているが、本実施例はこの構成に限定されない。図３に示すように凸部においてレーザ光を屈折させ、指向性を高めるレーザ発振器を用いても良い。また図８に示すような、第１の層の凹部に反射膜を設けたレーザ発振器を用いていても良い。図４に示すように、凹部と凸部を両方用いた、レーザ光を集光させることができるレーザ発振器を用いていても良い。或いは、図７に示すように、パッシブマトリクス状に形成された複数の発光素子を有するレーザ発振器を用いていても良い。 In this embodiment, the laser oscillator having the structure shown in FIG. 1 is used, but this embodiment is not limited to this configuration. As shown in FIG. 3, a laser oscillator that refracts laser light at the convex portion and increases directivity may be used. Further, as shown in FIG. 8, a laser oscillator in which a reflective film is provided in the concave portion of the first layer may be used. As shown in FIG. 4, a laser oscillator that uses both concave and convex portions and can focus laser light may be used. Alternatively, as shown in FIG. 7, a laser oscillator having a plurality of light emitting elements formed in a passive matrix may be used.

図１３に、本発明で用いる発光素子の、素子構造の一形態を示す。図１３に示す発光素子は、陽極１３０１と陰極１３０２の間に２つの電界発光層１３０３、１３０４を挟んだ構造を有している。さらに図１３に示す発光素子は、２つの電界発光層１３０３、１３０４の間に、外部回路と接続していないフローティング状の電極である、電荷発生層１３０５を有している。電界発光層１３０３は、陽極１３０１側から順次積層された、ホール注入層１３０６、ホール輸送層１３０７、発光層１３０８、電子輸送層１３０９、電子注入層１３１０を有している。また電界発光層１３０４は、電荷発生層１３０５側から順次積層された、ホール注入層１３１５、ホール輸送層１３１１、発光層１３１２、電子輸送層１３１３、電子注入層１３１４を有している。 FIG. 13 illustrates one embodiment of an element structure of a light-emitting element used in the present invention. The light emitting element shown in FIG. 13 has a structure in which two electroluminescent layers 1303 and 1304 are sandwiched between an anode 1301 and a cathode 1302. Further, the light-emitting element illustrated in FIG. 13 includes a charge generation layer 1305 which is a floating electrode which is not connected to an external circuit between two electroluminescent layers 1303 and 1304. The electroluminescent layer 1303 includes a hole injection layer 1306, a hole transport layer 1307, a light emitting layer 1308, an electron transport layer 1309, and an electron injection layer 1310, which are sequentially stacked from the anode 1301 side. The electroluminescent layer 1304 includes a hole injection layer 1315, a hole transport layer 1311, a light emitting layer 1312, an electron transport layer 1313, and an electron injection layer 1314 which are sequentially stacked from the charge generation layer 1305 side.

なお本発明のレーザ発振器に用いる発光素子は、各電界発光層に少なくとも発光層を含んでいれば良い。発光以外の機能を示す層（ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層）は適宜組み合わせることができる。上記各層に用いることのできる材料は、実施例１に記載されている材料を参照することができる。ただし、本発明に適用できる材料は、実施例１に記載されている材料に限定されるものではない。 Note that the light-emitting element used in the laser oscillator of the present invention only needs to include at least a light-emitting layer in each electroluminescent layer. Layers having functions other than light emission (a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer) can be appropriately combined. The materials described in Example 1 can be referred to for the materials that can be used for the respective layers. However, the material applicable to the present invention is not limited to the material described in Example 1.

図１３に示す発光素子の、陽極１３０１と陰極１３０２間に順方向バイアスの電圧を印加すると、電界発光層１３０３には正孔が、電界発光層１３０４には電子がそれぞれ注入され、各電界発光層１３０３、１３０４においてキャリアの再結合が起こり、発光が得られる。上記構成により、陽極１３０１と陰極１３０２間の距離が一定の場合、電界発光層が１つのときに比べて、同じ電流値に対して得られる発光のエネルギーが高くなる。よって、レーザ光の発振効率を高めることができる。 When a forward bias voltage is applied between the anode 1301 and the cathode 1302 in the light-emitting element shown in FIG. 13, holes are injected into the electroluminescent layer 1303 and electrons are injected into the electroluminescent layer 1304. At 1303 and 1304, carrier recombination occurs and light emission is obtained. With the above structure, when the distance between the anode 1301 and the cathode 1302 is constant, the energy of light emission obtained for the same current value is higher than when the electroluminescent layer is one. Therefore, the laser beam oscillation efficiency can be increased.

電荷発生層１３０５は、光を透過させることができる材料で形成する。例えば、ＩＴＯ、Ｖ₂Ｏ₅とアリールアミン誘導体の混合物、ＭｏＯ₃とアリールアミン誘導体の混合物、Ｖ₂Ｏ₅とＦ４ＴＣＮＱ（テトラフルオロテトラチアフルバレン）の混合物などを用いることができる The charge generation layer 1305 is formed using a material that can transmit light. For example, ITO, a mixture of V ₂ O ₅ and an arylamine derivative, a mixture of MoO ₃ and an arylamine derivative, a mixture of V ₂ O ₅ and F4TCNQ (tetrafluorotetrathiafulvalene), or the like can be used.

また陽極１３０１と陰極１３０２を反射材として用いる場合、一方の反射率はできるだけ大きく、他方の透過率は５〜７０％程度になるように、材料または膜厚を選択する。また、反射材を別途形成する場合は、陽極１３０１または陰極１３０２において光を透過させる材料を選択する。また反射材の間隔は、共振させたい波長λの半分の整数倍にする。そして、反射材において反射する光と、新たに発せられる光の位相とが一致するように、発光素子の積層構造を設計する。 In the case where the anode 1301 and the cathode 1302 are used as reflecting materials, the material or the film thickness is selected so that the reflectance of one is as large as possible and the transmittance of the other is about 5 to 70%. In the case where a reflective material is separately formed, a material that transmits light in the anode 1301 or the cathode 1302 is selected. The interval between the reflectors is set to an integral multiple of half the wavelength λ to be resonated. And the laminated structure of a light emitting element is designed so that the light reflected in a reflecting material and the phase of the newly emitted light may correspond.

本実施例では、本発明のレーザ発振器の凹部の形状について説明する。 In this embodiment, the shape of the concave portion of the laser oscillator of the present invention will be described.

図１４に、光を反射するための凹部１５００を有する層（ここでは反射膜とする）１５０１と、レーザ光源１５０２との位置関係を示す。なおレーザ光源１５０２は、光共振器とレーザ媒質とを含んでおり、レーザ光源１５０２からレーザ光が凹部１５００に向かって発振されるものとする。そして該凹部１５００は、曲率中心Ｏ’をレーザ光源１５０２側に有している。 FIG. 14 shows a positional relationship between a laser light source 1502 and a layer 1501 having a recess 1500 for reflecting light (here, a reflective film). Note that the laser light source 1502 includes an optical resonator and a laser medium, and laser light is oscillated from the laser light source 1502 toward the concave portion 1500. The recess 1500 has a center of curvature O ′ on the laser light source 1502 side.

レーザ光源１５０２は、レーザ光を発振することができる領域がある程度の面積を有する面光源であり、該面光源から発振されたレーザ光は発散角θを有する。今ここで、発散角をθとする点光源が焦点Ｏの位置にあり、レーザ光源１５０２からの発光は、点光源からの発光と同様に発散するものと仮定する。この場合、凹部１５００の曲率中心Ｏ’側に存在する焦点Ｏと、該点光源とを一致させることで、凹部１５００において反射されたレーザ光の指向性を最も高くすることができる。 The laser light source 1502 is a surface light source in which a region where laser light can be oscillated has a certain area, and the laser light oscillated from the surface light source has a divergence angle θ. Here, it is assumed that a point light source having a divergence angle θ is at the position of the focal point O, and light emission from the laser light source 1502 diverges in the same manner as light emission from the point light source. In this case, the directivity of the laser light reflected by the recess 1500 can be maximized by matching the focal point O existing on the curvature center O ′ side of the recess 1500 with the point light source.

よって、凹部１５００の焦点距離をｆ、レーザ光源１５０２の幅を２ｔ、レーザ光源１５０２と凹部１５００との距離をＹとすると、発散角θと焦点距離ｆとの関係が、以下の（数１）に示す式を満たすときに、凹部１５００において反射されたレーザ光の指向性が最も高まると考えられる。 Therefore, if the focal length of the concave portion 1500 is f, the width of the laser light source 1502 is 2t, and the distance between the laser light source 1502 and the concave portion 1500 is Y, the relationship between the divergence angle θ and the focal length f is as follows: It is considered that the directivity of the laser beam reflected by the concave portion 1500 is the highest when the equation shown in FIG.

なお焦点距離ｆは、曲率半径Ｒの半分に相当するので、（数１）に示す式から下記の数２に示す式が導き出される。 Since the focal length f corresponds to half of the radius of curvature R, the following equation (2) is derived from the equation (1).

上記（数１）に示す式または（数２）に示す式を用いることで、レーザ光の指向性を高めるように凹部１５００の形状を光学設計することができる。 By using the equation shown in the above (Equation 1) or the equation shown in (Equation 2), the shape of the recess 1500 can be optically designed so as to improve the directivity of the laser beam.

なお、本発明のレーザ発振器を表示装置として用いてもよい。レーザ発振器を設けた表示装置にはプロジェクターや、レーザ発振器をバックライトとして用いたＬＣＤなどが含まれる。特に、フィールド・シーケンシャル液晶表示装置の場合には実施例２に示したＲ、Ｇ、Ｂの発光素子を使ってもよい。 Note that the laser oscillator of the present invention may be used as a display device. The display device provided with the laser oscillator includes a projector, an LCD using the laser oscillator as a backlight, and the like. In particular, in the case of a field sequential liquid crystal display device, the R, G, and B light emitting elements shown in the second embodiment may be used.

本発明のレーザ発振器の断面図及び上面図。Sectional drawing and top view of the laser oscillator of this invention. 本発明のレーザ発振器の断面図。Sectional drawing of the laser oscillator of this invention. 本発明のレーザ発振器の断面図。Sectional drawing of the laser oscillator of this invention. 本発明のレーザ発振器の断面図。Sectional drawing of the laser oscillator of this invention. 本発明のレーザ発振器に用いられる、発光素子の構造を示す図。FIG. 5 shows a structure of a light-emitting element used in a laser oscillator of the present invention. 本発明のレーザ発振器の作製過程における、上面図及び断面図。4A and 4B are a top view and a cross-sectional view in the manufacturing process of the laser oscillator of the present invention. 本発明のレーザ発振器の上面図及び断面図。The top view and sectional drawing of the laser oscillator of this invention. 本発明のレーザ発振器の断面図。Sectional drawing of the laser oscillator of this invention. 凹部の作製方法の一実施例を示す図。The figure which shows one Example of the preparation methods of a recessed part. 凹部の作製方法の一実施例を示す図。The figure which shows one Example of the preparation methods of a recessed part. 凸部の作製方法の一実施例を示す図。The figure which shows one Example of the production method of a convex part. 本発明のレーザ発振器を用いたレーザポインタの構造を示す図。The figure which shows the structure of the laser pointer using the laser oscillator of this invention. 本発明のレーザ発振器に用いられる、発光素子の構造を示す図。FIG. 5 shows a structure of a light-emitting element used in a laser oscillator of the present invention. レーザ光源と凹部との位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of a laser light source and a recessed part.

符号の説明Explanation of symbols

１００凹部
１０１第１の層
１０２第２の層
１０３発光素子
１０４電極
１０５電極
１０６電界発光層
２００第１の層
２０１発光素子
２０２第２の層
２０３凸部
２０４電極
２０５電極
２０６電界発光層
３００凹部
３０１第１の層
３０２第２の層
３０３発光素子
３０４第３の層
３０５電極
３０６電極
３０７電界発光層
３０８凸部
４０１陽極
４０２ホール注入層
４０３ホール輸送層
４０４発光層
４０５電子輸送層
４０６電子注入層
４０７陰極
４０８電界発光層
６００凹部
６０１第１の層
６０２第２の層
６０３反射膜
６０４陽極
６０５ａ電界発光層
６０５ｂ電界発光層
６０５ｃ電界発光層
６０６陰極
６０７発光素子
８００凹部
８０１第１の層
８０２反射膜
８０３第２の層
８０４発光素子
８０５電極
８０６電極
８０７電界発光層
９０１第１の層
９０２開口部
９０３マスク
９０４開口部
９０５第２の層
９０６凹部
１００１第２の層
１００２樹脂
１００３樹脂
１００４凸部
１００５反射膜
１００６接着剤
１００７基板
１２０１本体
１２０２パッケージ
１２０３スイッチ
１２０４筐体
１２０５レーザ発振器
１２０６リード
１２０７窓
１２０８第２の層
１２０９発光素子
１２１０電極
１２１１電極
１２１２電界発光層
１２１３樹脂
１２１４ワイヤ
１２１５第１の層
１３０１陽極
１３０２陰極
１３０３電界発光層
１３０４電界発光層
１３０５電荷発生層
１３０６ホール注入層
１３０７ホール輸送層
１３０８発光層
１３０９電子輸送層
１３１０電子注入層
１３１１ホール輸送層
１３１２発光層
１３１３電子輸送層
１３１４電子注入層
１３１５ホール注入層
１５００凹部
１５０１反射膜
１５０２レーザ光源

100 recessed portion 101 first layer 102 second layer 103 light emitting element 104 electrode 105 electrode 106 electroluminescent layer 200 first layer 201 light emitting element 202 second layer 203 raised portion 204 electrode 205 electrode 206 electroluminescent layer 300 recessed portion 301 First layer 302 Second layer 303 Light emitting element 304 Third layer 305 Electrode 306 Electrode 307 Electroluminescent layer 308 Convex 401 Anode 402 Hole injection layer 403 Hole transport layer 404 Light emitting layer 405 Electron transport layer 406 Electron injection layer 407 Cathode 408 Electroluminescent layer 600 Recess 601 First layer 602 Second layer 603 Reflective film 604 Anode 605a Electroluminescent layer 605b Electroluminescent layer 605c Electroluminescent layer 606 Cathode 607 Light emitting element 800 Concave 801 First layer 802 Reflective film 803 Second layer 804 Light-emitting element 805 Electrode 806 Electrode 807 Electric Field light emitting layer 901 First layer 902 Opening 903 Mask 904 Opening 905 Second layer 906 Concave 1001 Second layer 1002 Resin 1003 Resin 1004 Convex 1005 Reflective film 1006 Adhesive 1007 Substrate 1201 Main body 1202 Package 1203 Switch 1204 Housing 1205 Laser oscillator 1206 Lead 1207 Window 1208 Second layer 1209 Light emitting element 1210 Electrode 1211 Electrode 1212 Electroluminescent layer 1213 Resin 1214 Wire 1215 First layer 1301 Anode 1302 Cathode 1303 Electroluminescent layer 1304 Electroluminescent layer 1305 Charge generation layer 1306 hole injection layer 1307 hole transport layer 1308 light emission layer 1309 electron transport layer 1310 electron injection layer 1311 hole transport layer 1312 light emission layer 1313 electron transport layer 1314 electron injection layer 1315 Hole injection layer 1500 Recess 1501 Reflective film 1502 Laser light source

Claims

第１の電極と、前記第１の電極上に形成された電界発光層と、前記電界発光層上に形成された第２の電極とを有する発光素子を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間において光を共振するレーザ発振器の作製方法であって、A light-emitting element having a first electrode, an electroluminescent layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the electroluminescent layer, the first electrode and the A method of manufacturing a laser oscillator that resonates light with a second electrode,
第１の層上に開口部を有するマスクを形成し、Forming a mask having an opening on the first layer;
前記開口部において前記第１の層に等方性のウェットエッチングを行うことにより、凹部を有する第１の層を形成し、By performing isotropic wet etching on the first layer in the opening, a first layer having a recess is formed,
前記マスクを除去し、Removing the mask,
前記凹部を覆うように前記第１の層上に透光性を有し、かつ前記第１の層に比較して屈折率が高い第２の層を形成し、Forming a second layer having translucency on the first layer so as to cover the concave portion and having a higher refractive index than the first layer;
前記第２の層上において前記凹部と重なるように、前記発光素子を形成することを特徴とするレーザ発振器の作製方法。A method for manufacturing a laser oscillator, wherein the light-emitting element is formed so as to overlap the concave portion on the second layer.

第１の電極と、前記第１の電極上に形成された電界発光層と、前記電界発光層上に形成された第２の電極とを有する発光素子を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間において光を共振するレーザ発振器の作製方法であって、A light-emitting element having a first electrode, an electroluminescent layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the electroluminescent layer, the first electrode and the A method of manufacturing a laser oscillator that resonates light with a second electrode,
第２の層上に、加熱により溶融可能な樹脂を形成し、On the second layer, a resin that can be melted by heating is formed,
前記樹脂を島状にパターニングし、Patterning the resin into islands,
前記島状にパターニングされた前記樹脂を加熱により溶融することにより、端部に曲面を有する樹脂を形成し、By melting the resin patterned in the island shape by heating, a resin having a curved surface at the end is formed,
前記端部に曲面を有する樹脂をマスクとして、前記端部に曲面を有する樹脂とともに前記第２の層をドライエッチングすることにより、曲面を有する凸部を有する第２の層を形成し、Using the resin having a curved surface at the end as a mask, the second layer is dry-etched together with the resin having a curved surface at the end to form a second layer having a convex portion having a curved surface,
前記第２の層のうち前記曲面を有する凸部が設けられている側の面に、前記第２の層に比較して屈折率が低い接着剤を塗布して基板を貼り合わせることにより、凹部を有する第１の層を形成し、A concave portion is formed by applying an adhesive having a refractive index lower than that of the second layer and bonding the substrate to the surface of the second layer on which the convex portion having the curved surface is provided. Forming a first layer having
前記第２の層のうち前記曲面を有する凸部が設けられていない側の面に、前記凹部と重なるように、前記発光素子を形成することを特徴とするレーザ発振器の作製方法。A method for manufacturing a laser oscillator, wherein the light emitting element is formed on a surface of the second layer on which the convex portion having the curved surface is not provided so as to overlap the concave portion.

第１の電極と、前記第１の電極上に形成された第１の電界発光層と、前記第１の電界発光層上に形成された電荷発生層と、前記電荷発生層上に形成された第２の電界発光層と、前記第２の電界発光層上に形成された第２の電極とを有する発光素子を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間において光を共振するレーザ発振器の作製方法であって、A first electrode, a first electroluminescent layer formed on the first electrode, a charge generation layer formed on the first electroluminescent layer, and formed on the charge generation layer A light-emitting element having a second electroluminescent layer and a second electrode formed on the second electroluminescent layer, wherein light is transmitted between the first electrode and the second electrode; A method for producing a resonating laser oscillator, comprising:
第１の層上に開口部を有するマスクを形成し、Forming a mask having an opening on the first layer;
前記開口部において前記第１の層に等方性のウェットエッチングを行うことにより、凹部を有する第１の層を形成し、By performing isotropic wet etching on the first layer in the opening, a first layer having a recess is formed,
前記マスクを除去し、Removing the mask,
前記凹部を覆うように前記第１の層上に透光性を有し、かつ前記第１の層に比較して屈折率が高い第２の層を形成し、Forming a second layer having translucency on the first layer so as to cover the concave portion and having a higher refractive index than the first layer;
前記第２の層上において前記凹部と重なるように、前記発光素子を形成することを特徴とするレーザ発振器の作製方法。A method for manufacturing a laser oscillator, wherein the light-emitting element is formed so as to overlap the concave portion on the second layer.

第１の電極と、前記第１の電極上に形成された第１の電界発光層と、前記第１の電界発光層上に形成された電荷発生層と、前記電荷発生層上に形成された第２の電界発光層と、前記第２の電界発光層上に形成された第２の電極とを有する発光素子を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間において光を共振するレーザ発振器の作製方法であって、A first electrode, a first electroluminescent layer formed on the first electrode, a charge generation layer formed on the first electroluminescent layer, and formed on the charge generation layer A light-emitting element having a second electroluminescent layer and a second electrode formed on the second electroluminescent layer, wherein light is transmitted between the first electrode and the second electrode; A method for producing a resonating laser oscillator, comprising:
第２の層上に、加熱により溶融可能な樹脂を形成し、On the second layer, a resin that can be melted by heating is formed,
前記樹脂を島状にパターニングし、Patterning the resin into islands,
前記島状にパターニングされた前記樹脂を加熱により溶融することにより、前記端部に曲面を有する樹脂を形成し、By melting the resin patterned in the island shape by heating, forming a resin having a curved surface at the end,
前記端部に曲面を有する樹脂をマスクとして、前記端部に曲面を有する樹脂とともに前記第２の層をドライエッチングすることにより、曲面を有する凸部を有する第２の層を形成し、Using the resin having a curved surface at the end as a mask, the second layer is dry-etched together with the resin having a curved surface at the end to form a second layer having a convex portion having a curved surface,
前記第２の層のうち前記曲面を有する凸部が設けられている側の面に、前記第２の層に比較して屈折率が低い接着剤を塗布して基板を貼り合わせることにより、凹部を有する第１の層を形成し、A concave portion is formed by applying an adhesive having a refractive index lower than that of the second layer and bonding the substrate to the surface of the second layer on which the convex portion having the curved surface is provided. Forming a first layer having
前記第２の層のうち前記曲面を有する凸部が設けられていない側の面に、前記凹部と重なるように、前記発光素子を形成することを特徴とするレーザ発振器の作製方法。A method for manufacturing a laser oscillator, wherein the light emitting element is formed on a surface of the second layer on which the convex portion having the curved surface is not provided so as to overlap the concave portion.

請求項１または請求項３において、前記第１の層と前記第２の層との間に反射膜を形成することを特徴とするレーザ発振器の作製方法。4. The method for manufacturing a laser oscillator according to claim 1, wherein a reflective film is formed between the first layer and the second layer.

請求項２または請求項４において、前記第２の層と前記接着剤との間に反射膜を形成することを特徴とするレーザ発振器の作製方法。The method for manufacturing a laser oscillator according to claim 2, wherein a reflective film is formed between the second layer and the adhesive.