JP4731861B2 - Laser oscillator manufacturing method - Google Patents
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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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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、MoOx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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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.
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 (6)
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.
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