JP2001244066A

JP2001244066A - 発光装置

Info

Publication number: JP2001244066A
Application number: JP2000055491A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Koyama; 智子小山; Takeo Kaneko; 丈夫金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-09-07
Also published as: US20010043627A1; US6795463B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光波長のスペクトル幅が従来の有機ＥＬ発
光素子に比べて格段に狭く、波長選択性に優れ、かつ指
向性持って光を出射でき、表示体だけでなく光通信など
にも適用できる、発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０００は、基板１０上に発光
素子部１００を有する。発光素子部１００は、基板１０
上に形成され、誘電体多層膜１１ａと、陽極２０と、陽
極２０の一部に形成された第１の光学部材１２と、第１
の光学部材１２に面して開口部１６ａを有する絶縁層１
６と、少なくとも一部が絶縁層１６の開口部１６ａに存
在する発光層１４と、陰極２２と、誘電体多層膜１１ｂ
と、を有する。第１の光学部材１２は、２次元のフォト
ニックバンドギャップを構成し、かつ、欠陥に起因する
エネルギー準位が所定の発光スペクトル内に存在するよ
うに設定された欠陥部を有する。誘電体多層膜１１ａ，
１１ｂは、１次元のフォトニックバンドギャップを構成
する。光は、３次元での自然放出が制約されて出射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

【０００５】

【課題を解決するための手段】（第１の発光装置）本発
明に係る第１の発光装置は、基板と、発光素子部と、を
含み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスに
よって発光可能な発光層と、前記発光層に電界を印加す
るための一対の電極層と、前記発光層において発生した
光を所定の方向に伝搬するための光学部材と、前記一対
の電極層の間に配置され、かつ、一部に開口部を有し、
該開口部を介して前記発光層に供給される電流の流れる
領域を規定する電流狭窄層として機能しうる絶縁層と、
を含み、前記光学部材は、３次元での光の自然放出を制
約できるフォトニックバンドギャップを構成し、かつ、
欠陥に起因するエネルギー準位が所定の発光スペクトル
内に存在するように設定された欠陥部を有し、前記発光
層で発生した光は、前記フォトニックバンドギャップに
よって３次元での自然放出が制約されて出射する。

【０００６】この発光装置によれば、一対の電極層、す
なわち陰極と陽極とからそれぞれ電子とホールとが発光
層内に注入され、この電子とホールとを発光層で再結合
させて、分子が励起状態から基底状態に戻るときに光が
発生する。このとき、前記フォトニックバンドギャップ
に相当する波長帯域の光は、光学部材内を伝搬できず、
前記欠陥に起因するエネルギー準位に相当する波長帯域
の光のみが光学部材内を伝搬できる。したがって、前記
欠陥に起因するエネルギー準位の幅を規定することによ
り、３次元で自然放出が制約された発光スペクトル幅の
非常に狭い光を高効率で得ることができる。

【０００７】第１の発光装置によれば、前記発光素子部
において、前記絶縁層が電流狭窄層として機能するた
め、前記発光層に供給される電流の領域を規定できる。
したがって、発光させたい領域で電流強度や電流分布を
コントロールでき、高い発光効率で光を発生できる。

【０００８】そして、前記絶縁層がクラッドとして機能
する場合には、コアとしての発光層とクラッドとしての
絶縁層からなる導波路を想定すると、絶縁層の開口部を
規定することで、光学部材を介して導波路部側に伝搬さ
れる光の導波モードをコントロールできる。すなわち、
前記絶縁層（クラッド）により、光が閉じ込められる領
域の幅（光の進行方向に対して垂直な面における幅）を
規定することで、発光層（コア）内を伝搬する光の導波
モードを所定の値に設定できる。導波モードと導波路と
は、一般に以下の式で示す関係を有する。Ｎｍａｘ＋１ ≧ Ｋ₀・ａ・（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）^1/2／（π
／２）ここで、Ｋ₀：２π／λ、ａ：導波路のコアの幅の１／２、ｎ₁：導波路のコアの屈折率、ｎ₂：導波路のクラッドの屈折率、Ｎｍａｘ：取り得る導波モードの最大値である。

【０００９】したがって、得たい導波モードによって、
上記式のパラメータ、例えばコアおよびクラッドの屈折
率が特定されている場合、電流狭窄層の開口部の幅で規
定される発光層（コア）の幅を選択すればよい。すなわ
ち、電流狭窄層の内部に設けられる発光層の屈折率およ
び電流狭窄層となる絶縁層の屈折率を、それぞれ上記式
の導波路のコアの屈折率およびクラッドの屈折率とし、
得たい導波モードを定めて上記式によってコアに相当す
る発光層の幅（２ａ）を求めることができる。そして、
発光素子部からの光が供給される導波路部側のコア層の
幅についても、上述したように求めた発光層の幅、およ
び得たい導波モードに基づいて上記式によって得られた
計算値などを考慮して、好ましい値を求めることが好ま
しい。このように発光層の幅およびコア層の幅などを適
正な値とすることにより、優れた結合効率で発光素子部
から導波路部側に所望のモードでの光が伝搬される。な
お、発光素子部においては、絶縁層で形成された電流狭
窄層内における発光層が必ずしも均一な発光状態となら
ないこともあるため、これを考慮して、上記式で求めた
コア（発光層）の幅（２ａ）を基準として、各部材の結
合効率が良好となるように、発光層、光学部材および導
波路部などの各部材の設計値が最適に調整されることが
好ましい。

【００１０】発光装置として、導波モードは好ましくは
０〜１０００、特に通信用途では０〜１０程度であるこ
とが好ましい。このように発光層での光の導波モードを
規定できれば、所定の導波モードの光を効率よく得るこ
とができる。

【００１１】以上のように、本発明によれば、実質的に
３次元のフォトニックバンドギャップ構造を有し、発光
波長のスペクトル幅が従来のＥＬ発光素子に比べて格段
に狭く、かつ指向性があり、表示体だけでなく光通信な
どにも適用できる、発光装置を提供することができる。

【００１２】（第２の発光装置）本発明に係る第２の発
光装置は、基板上に、発光素子部と、該発光素子部から
の光を伝達する導波路部とを一体的に含み、前記発光素
子部は、エレクトロルミネッセンスによって発光可能な
発光層と、前記発光層に電界を印加するための一対の電
極層と、前記発光層において発生した光を所定の方向に
伝搬するための光学部材と、前記一対の電極層の間に配
置され、クラッド層として機能しうる絶縁層と、を含
み、前記導波路部は、前記光学部材の一部と一体的に連
続するコア層と、前記絶縁層と一体的に連続するクラッ
ド層と、を含み、前記光学部材は、３次元での光の自然
放出を制約できるフォトニックバンドギャップを構成
し、かつ、欠陥に起因するエネルギー準位が所定の発光
スペクトル内に存在するように設定された欠陥部を有
し、前記発光層で発生した光は、前記フォトニックバン
ドギャップによって３次元での自然放出が制約されて出
射する。

【００１３】第２の発光装置によれば、発光素子部の光
学部材の少なくとも一部と、導波路部のコア層とが一体
的に連続し、かつ、発光素子部の絶縁層（クラッド層）
と、導波路部のクラッド層とが一体的に連続しているこ
とにより、発光素子部と導波路部とが、高い結合効率で
光学的に結合され、効率のよい光の伝搬ができる。

【００１４】この構成の場合、前記絶縁層は、所定波長
の光に対してクラッド層として機能する材質が選択され
る。また、この構成の発光装置によれば、発光素子部の
光学部材の少なくとも一部と、導波路部のコア層とは、
同一の工程で成膜およびパターニングできるので、製造
が簡易となる利点を有する。同様に、発光素子部の絶縁
層（クラッド層）と、導波路部のクラッド層とは、同一
の工程で成膜およびパターニングできるので、製造が簡
易となる利点を有する。

【００１５】さらに、本発明によれば、第１の発光装置
と同様に、実質的に３次元のフォトニックバンドギャッ
プ構造を有し、発光波長のスペクトル幅が従来のＥＬ発
光素子に比べて格段に狭く、かつ指向性があり、表示体
だけでなく光通信などにも適用できる、発光装置を提供
することができる。

【００１６】第１および第２の発光装置において、電流
狭窄層およびクラッド層として機能する、前記絶縁層に
形成された前記開口部は、前記光学部材に面して形成さ
れることが望ましい。また、前記開口部は、前記第１の
光学部材の周期方向、つまり光の導波方向に延びるスリ
ット形状を有することが望ましい。また、前記発光層
は、少なくとも一部が前記絶縁層に形成された開口部に
存在することが望ましい。この構成によれば、電流を供
給したい発光層の領域と、電流狭窄層によって規定され
る領域とを自己整合的に位置決めできる。

【００１７】さらに、前記第１の光学部材は、前記開口
部内に形成されることができる。この場合、前記第１の
光学部材は、ひとつの媒質層が前記発光層と同じ材質を
有する。この構成によれば、電流を供給したい発光層の
領域と、第１の光学部材とが同じ領域になるので、電流
効率および発光効率が優れている。

【００１８】より具体的に、本発明に係る発光装置は、
以下の構成をとりうる。

【００１９】（Ａ）発光装置は、Ｘ−Ｙ面で、少なくと
も２方向に周期的な屈折率分布を有し、２次元のフォト
ニックバンドギャップを構成しうる第１の光学部材と、
少なくともＺ方向に周期的な屈折率分布を有し、少なく
とも１次元のフォトニックバンドギャップを構成しうる
第２の光学部材と、を含み、前記欠陥部は、前記第１の
光学部材に形成され、該第１の光学部材のＸ−Ｙ面でひ
とつの方向に光が出射する。

【００２０】この発光装置は、Ｘ−Ｙ面での２次元の光
の伝搬を規制する第１の光学部材と、少なくともＺ方向
での１次元の光の伝搬を規制する第２の光学部材との組
合せによって、３次元での自然放出が制約された発光ス
ペクトル幅の非常に狭い光を高効率で得ることができ
る。

【００２１】（Ｂ）前記第２の光学部材は、少なくとも
Ｚ方向に周期的な屈折率分布を有し、少なくとも１次元
のフォトニックバンドギャップを構成しうるものであれ
ばよい。第２の光学部材としては、たとえば回折格子状
の構造、多層膜構造、円柱またはモザイク状の柱状構
造、あるいはこれらの構造の組合せから構成することが
できる。

【００２２】具体的には、前記第２の光学部材は、交互
に配列される、第１の媒質層と第２の媒質層とを有し、
したがって、Ｚ方向に周期的な屈折率分布を有し、１次
元のフォトニックバンドギャップを構成することができ
る。前記第２の光学部材は、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方
向のそれぞれに、第１の媒質層と第２の媒質層とが交互
に配列されて周期的な屈折率分布を有し、３次元のフォ
トニックバンドギャップを構成することができる。ま
た、前記第２の光学部材は、複数の単位ダイヤモンド構
造体を含み、３次元のフォトニックバンドギャップを構
成することができる。

【００２３】（Ｃ）前記第１の光学部材は、２次元の周
期的な屈折率分布を有し、２次元のフォトニックバンド
ギャップを構成しうるものであればよい。

【００２４】具体的には、前記第１の光学部材は、正方
格子状に配列された柱状の第１の媒質層と、該第１の媒
質層の間に形成される第２の媒質層とを有し、第１およ
び第２の方向に周期的な屈折率分布を有する。この第１
の光学部材によって、Ｘ−Ｙ面で２方向の自然放出が制
約されたフォトニックバンドギャップを構成できる。

【００２５】あるいは、前記第１の光学部材は、例えば
三角格子状、あるいは蜂の巣状に配列された柱状の第１
の媒質層と、該第１の媒質層の間に形成される第２の媒
質層とを有し、Ｘ−Ｙ面で第１、第２および第３の方向
に周期的な屈折率分布を有する。この第１の光学部材に
よって、Ｘ−Ｙ面で少なくとも３方向の自然放出が制約
されたフォトニックバンドギャップを構成できる。

【００２６】本発明に係る発光装置は、第２の光学部材
によって構成されるフォトニックバンドギャップと、第
１の光学部材のフォトニックバンドギャップとが組み合
わされて、実質的に３次元のフォトニックバンドギャッ
プを構成できる。その結果、本発明の発光装置は、３次
元の自然放出が制約された発光スペクトル幅の非常に狭
い光を高効率で得ることができる。

【００２７】前記発光層は、発光材料として有機発光材
料を含むことが好ましい。有機発光材料を用いることに
より、例えば半導体材料や無機材料を用いた場合に比べ
て材料の選択の幅が広がり、種々の波長の光を発光する
ことが可能となる。

【００２８】次に、本発明に係る発光装置の各部分に用
いることができる材料の一部を例示する。これらの材料
は、公知の材料の一部を示したにすぎず、例示したもの
以外の材料を選択できることはもちろんである。

【００２９】（発光層）発光層の材料は、所定の波長の
光を得るために公知の化合物から選択される。発光層の
材料としては、有機化合物および無機化合物のいずれで
もよいが、種類の豊富さや成膜性の点から有機化合物で
あることが望ましい。

【００３０】このような有機化合物としては、例えば、
特開平１０−１５３９６７号公報に開示された、アロマ
ティックジアミン誘導体（ＴＰＤ）、オキシジアゾール
誘導体（ＰＢＤ）、オキシジアゾールダイマー（ＯＸＤ
−８）、ジスチルアリーレン誘導体（ＤＳＡ）、ベリリ
ウム−ベンゾキノリノール錯体（Ｂｅｂｑ）、トリフェ
ニルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴＡ）、ルブレン、キナク
リドン、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリア
ルキルフルオレン、ポリアルキルチオフェン、アゾメチ
ン亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ベンゾオキサゾー
ル亜鉛錯体、フェナントロリンユウロピウム錯体などが
使用できる。

【００３１】また、有機発光層の材料としては、特開昭
６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公
報、特開平２−１３５３６１号公報、同２−１３５３５
９号公報、同３−１５２１８４号公報、さらに、同８−
２４８２７６号公報および同１０−１５３９６７号公報
に記載されているものなど、公知のものが使用できる。
これらの化合物は単独で用いてもよく、２種類以上を混
合して用いてもよい。

【００３２】無機化合物としては、ＺｎＳ：Ｍｎ（赤色
領域）、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ（緑色領域）、ＳｒＳ：Ｃ
ｕ、ＳｒＳ：Ａｇ、ＳｒＳ：Ｃｅ（青色領域）などが例
示される。

【００３３】（光導波路）ここで光導波路とは、コアと
して機能する層、および該コアより屈折率が小さくクラ
ッドとして機能する層を含む。これらの層は、具体的に
は、発光素子部の光学部材（コア）および絶縁層（クラ
ッド）、導波路部のコア層およびクラッド層、さらに基
板（クラッド）などを含む。光導波路を構成する層は、
公知の無機材料および有機材料を用いることができる。

【００３４】代表的な無機材料としては、例えば特開平
５−２７３４２７号公報に開示されているような、Ｔｉ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂混合物、ＺｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｓ
ｉ₃Ｎ ₄、Ｔａ₂Ｏ₅、ＨｆＯ₂またはＺｒＯ₂などを例示す
ることができる。

【００３５】また、代表的な有機材料としては、各種の
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および光硬化性樹脂な
ど、公知の樹脂を用いることができる。これらの樹脂
は、層の形成方法などを考慮して適宜選択される。例え
ば、熱および光の少なくとも一方のエネルギーによって
硬化することができる樹脂を用いることで、汎用の露光
装置やベイク炉、ホットプレートなどが利用できる。

【００３６】このような物質としては、例えば、本願出
願人による特願平１０−２７９４３９号に開示された紫
外線硬化型樹脂がある。紫外線硬化型樹脂としては、ア
クリル系樹脂が好適である。様々な市販の樹脂や感光剤
を利用することで、透明性に優れ、また、短期間の処理
で硬化可能な紫外線硬化型のアクリル系樹脂を得ること
ができる。

【００３７】紫外線硬化型のアクリル系樹脂の基本構成
の具体例としては、プレポリマー、オリゴマー、または
モノマーがあげられる。

【００３８】プレポリマーまたはオリゴマーとしては、
例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレー
ト類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアク
リレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のア
クリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメ
タクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリ
エーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利
用できる。

【００３９】モノマーとしては、例えば、２−エチルヘ
キシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリ
ルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロ
ペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアク
リレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオ
ールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタ
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレング
リコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジア
クリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の
二官能性モノマー、トリメチロールプロバントリアクリ
レート、トリメチロールプロバントリメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが
利用できる。

【００４０】以上、光の閉じ込めのみを考慮した無機材
料あるいは有機材料を例示した。光導波路を構成する層
としては、発光素子部の構造が、発光層、ホール輸送
層、電子輸送層および電極層を備える場合に、これらの
少なくとも一層がコアあるいはクラッドとして機能する
場合には、これらの層を構成する材料も採用し得る。

【００４１】（ホール輸送層）発光素子部において有機
発光層を用いる場合、必要に応じて電極層（陽極）と発
光層との間にホール輸送層を設けることができる。ホー
ル輸送層の材料としては、公知の光伝導材料のホール注
入材料として用いられているもの、あるいは有機発光装
置のホール注入層に使用されている公知のものの中から
選択して用いることができる。ホール輸送層の材料は、
ホールの注入あるいは電子の障壁性のいずれかの機能を
有するものであり、有機物あるいは無機物のいずれでも
よい。その具体例としては、例えば、特開平８−２４８
２７６号公報に開示されているものを例示することがで
きる。

【００４２】（電子輸送層）発光素子部において有機発
光層を用いる場合、必要に応じて電極層（陰極）と発光
層との間に電子輸送層を設けることができる。電子輸送
層の材料としては、陰極より注入された電子を有機発光
層に伝達する機能を有していればよく、その材料は公知
の物質から選択することができる。その具体例として
は、例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示され
たものを例示することができる。

【００４３】（電極層）陰極としては、仕事関数の小さ
い（例えば４ｅＶ以下）電子注入性金属、合金電気伝導
性化合物およびこれらの混合物を用いることができる。
このような電極物質としては、例えば特開平８−２４８
２７６号公報に開示されたものを用いることができる。

【００４４】陽極としては、仕事関数の大きい（例えば
４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれ
らの混合物を用いることができる。陽極として光学的に
透明な材料を用いる場合には、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ
₂，ＺｎＯなどの導電性透明材料を用いることができ、
透明性を必要としない場合には金などの金属を用いるこ
とができる。

【００４５】本発明において、光学部材の形成方法は特
に限定されるものではなく、公知の方法を用いることが
できる。その代表例を以下に例示する。

【００４６】リソブラフィーによる方法ポジまたはネガレジストを紫外線やＸ線などで露光およ
び現像して、レジスト層をパターニングすることによ
り、光学部材を作成する。ポリメチルメタクリレートあ
るいはノボラック系樹脂などのレジストを用いたパター
ニングの技術としては、例えば特開平６−２２４１１５
号公報、同７−２０６３７号公報などがある。

【００４７】また、ポリイミドをフォトリソブラフィー
によりパターニングする技術としては、例えば特開平７
−１８１６８９号公報および同１−２２１７４１号公報
などがある。さらに、レーザアブレーションを利用し
て、ガラス基板上にポリメチルメタクリレートあるいは
酸化チタンの光学部材を形成する技術として、例えば特
開平１０−５９７４３号公報がある。

【００４８】光照射による屈折率分布の形成による方
法光導波路の光導波部に屈折率変化を生じさせる波長の光
を照射して、光導波部に屈折率の異なる部分を周期的に
形成することにより光学部材を形成する。このような方
法としては、特に、ポリマーあるいはポリマー前駆体の
層を形成し、光照射などにより部分的に重合を行い、屈
折率の異なる領域を周期的に形成させて光学部材とする
ことが好ましい。この種の技術として、例えば、特開平
９−３１１２３８号公報、同９−１７８９０１号公報、
同８−１５５０６号公報、同５−２９７２０２号公報、
同５−３２５２３号公報、同５−３９４８０号公報、同
９−２１１７２８号公報、同１０−２６７０２号公報、
同１０−８３００号公報、および同２−５１１０１号公
報などがある。

【００４９】スタンピングによる方法熱可塑性樹脂を用いたホットスタンピング（特開平６−
２０１９０７号公報）、紫外線硬化型樹脂を用いたスタ
ンピング（特願平１０−２７９４３９号）、電子線硬化
型樹脂を用いたスタンピング（特開平７−２３５０７５
号公報）などのスタンピングによって光学部材を形成す
る。

【００５０】エッチングによる方法リソグラフィーおよびエッチング技術を用いて、薄膜を
選択的に除去してパターニングし、光学部材を形成す
る。

【００５１】以上、光学部材の形成方法について述べた
が、要するに、光学部材は互いに異なる屈折率を有する
少なくとも２領域から構成されていればよく、例えば、
屈折率の異なる２種の材料により２領域を形成する方
法、一種の材料を部分的に変性させるなどして、屈折率
の異なる２領域を形成する方法、などにより形成するこ
とができる。

【００５２】また、発光装置の各層は、公知の方法で形
成することができる。たとえば、発光装置の各層は、そ
の材質によって好適な成膜方法が選択され、具体的に
は、蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェット
法などを例示できる。

【００５３】

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

【００５４】発光装置１０００は、発光素子部１００
と、導波路部２００とを有する。

【００５５】発光素子部１００は、図４および図６に示
すように、基板１０上に、誘電体多層膜１１ａ、陽極２
０、第１の光学部材１２、有機発光層１４、陰極２２、
および誘電体多層膜１１ｂを有する。後に詳述するよう
に、第１の光学部材１２および誘電体多層膜１１ａ，１
１ｂを含む積層体からなる第２の光学部材１１によって
光学部材３００が構成される。

【００５６】導波路部２００は、基板１０上に、誘電体
多層膜１１ａ、コア層３０、このコア層３０の露出部分
を覆うクラッド層３２、および誘電体多層膜１１ｂを有
する。この導波路部２００に隣接して、第１の電極取出
部２４と、第２の電極取出部２６とが配置されている。

【００５７】さらに、本実施の形態では、発光素子部１
００を覆うように、保護層６０が形成されている。保護
層６０によって発光素子部１００を覆うことにより、陰
極２２および発光層１４の劣化を防止することができ
る。本実施の形態では、電極取出部２４，２６を形成す
るために、保護層６０を発光装置全体に形成せず、導波
路部２００の表面を露出させている。保護層６０は、必
要に応じ、発光装置の全体を覆うように形成してもよ
い。

【００５８】次に、発光素子部１００の各構成部分につ
いて詳細に説明する。

【００５９】発光素子部１００の陽極２０は、光学的に
透明な導電材料で構成され、光学部材を構成する。そし
て、この陽極２０と導波路部２００のコア層３０とは一
体的に連続して形成されている。これらの陽極２０およ
びコア層３０を構成する透明導電材料としては、ＩＴＯ
などの前述したものを用いることができる。また、発光
素子部１００の絶縁層（クラッド層）１６と、導波路部
２００のクラッド層３２とは一体的に連続して形成され
ている。これらの絶縁層１６およびクラッド層３２を構
成する材料としては、絶縁性であって、かつ陽極２０お
よびコア層３０より屈折率が小さく、光の閉じ込めが可
能な材料であれば特に限定されない。

【００６０】発光素子部１００において、絶縁層１６
は、図２および図４に示すように、少なくとも第１の光
学部材１２の露出部分を覆うように形成されている。そ
して、絶縁層１６は、第１の光学部材１２の周期方向、
すなわち屈折率の異なる媒質層が周期的に配列されるひ
とつの方向（この例ではＹ方向）に伸びるスリット状の
開口部１６ａを有する。この開口部１６ａにおいて、第
１の光学部材１２および発光層１４を介在させた状態
で、陽極２０と陰極２２とが配置されている。また、開
口部１６ａ以外の領域においては、陽極２０と陰極２２
との間に絶縁層１６が介在する。そのため、絶縁層１６
は、電流狭窄層として機能する。したがって、陽極２０
および陰極２２に所定の電圧が印加されると、開口部１
６ａに対応する領域ＣＡにおいて主として電流が流れ
る。このように絶縁層（電流狭窄層）１６を設けること
により、光の導波方向に沿って電流を集中させることが
でき、発光効率をあげることができる。

【００６１】次に、光学部材３００について説明する。
図８は、光学部材３００を構成する積層体を模式的に示
す斜視図である。

【００６２】光学部材３００は、基板１０上に形成され
た部材であって、誘電体多層膜１１ａ、陽極２０、第１
の光学部材１２、絶縁層１６、発光層１４、陰極２２、
および誘電体多層膜１１ｂを有する積層体からなる。

【００６３】第１の光学部材１２は、その形状（寸法）
や媒質の組合せに基づいて、第１，第２および第３の方
向に周期的な屈折率分布を有し、所定の波長帯域に対し
て２次元のフォトニックバンドギャップを構成する。

【００６４】より具体的には、第１の光学部材１２は、
図７に示すように、三角格子状に形成されている。この
光学部材１２は、屈折率の異なる、第１の媒質層１２
０，１３０と第２の媒質層１１０とが、所定のパター
ン、すなわち、第１の媒質層１２２，１３０が三角格子
状に配列されている。第１の媒質層１２０，１３０と第
２の媒質層１１０とは、それぞれ周期的な分布によって
フォトニックバンドギャップを形成しうる物質であれば
よく、その材質は特に限定されない。本実施の形態で
は、一方の第１の媒質層１２０は絶縁層１６を構成する
物質からなり、他方の第１の媒質層１３０は発光層１４
（発光部１４ａ）を構成する物質からなり、および第２
の媒質層１１０は陽極２０を構成する物質からなる。

【００６５】第１の光学部材１２は、欠陥部１３を有
し、この欠陥部１３は第１の媒質層１３０の一部を不規
則にして形成されている。具体的には、欠陥部１３は、
格子点に配置された、第１の媒質層１３０の形状と異な
る媒質層からなり、この媒質層は発光層１４を構成する
物質からなる。欠陥部１３は、その欠陥に起因するエネ
ルギー準位が、発光層１４の電流励起による発光スペク
トル内に存在するように形成される。

【００６６】この第１の光学部材１２においては、少な
くとも２次元（Ｘ−Ｙ面）の３方向（ａ，ｂおよびｃ方
向）において、光の伝搬が規制されるので、光の閉じ込
めが大きく、出射光の効率を高めることができる。

【００６７】第２の光学部材１１は、その形状（寸法）
や媒質の組合せに基づいて、Ｚ方向に周期的な屈折率分
布を有し、所定の波長帯域に対して１次元のフォトニッ
クバンドギャップを構成する。そして、第１の光学部材
１２は、第２の光学部材１１の周期方向（異なる媒質層
が周期的に繰り返される方向）の中間に形成されてい
る。

【００６８】第２の光学部材１１は、屈折率の異なる第
１の媒質層２１０と第２の媒質層２２０とが交互に配列
された、下側の誘電体多層膜１１ａと上側の誘電体多層
膜１１ｂとを有する。

【００６９】そして、Ｚ方向についてみると、陽極２
０、第１の光学部材１２、有機発光層１４、絶縁層１６
および陰極２２から構成される積層部４００は、第２の
光学部材１１の欠陥部として機能しないように、第２の
光学部材１１の少なくとも１ペアの格子を構成すること
が望ましい。この場合、積層部４００を構成する各層
は、光学的にほぼ透明である。

【００７０】第１の媒質層１１０と第２の媒質層１２
０、および第１の媒質層２１０と第２の媒質層２２０と
は、それぞれ周期的な分布によってフォトニックバンド
ギャップを形成しうる物質であればよく、その材質は特
に限定されない。

【００７１】本実施の形態では、第１の光学部材１２の
欠陥部１３は、発光層としても機能している。そして、
第１の光学部材１２のＹ方向においては、欠陥に起因す
るエネルギー準位が、有機発光層１４の電流励起による
発光スペクトル内に存在するように形成される。これに
対し、第１の光学部材１２のＹ方向（図７のａ方向）以
外の方向（図７のｂ、ｃ方向）、および第２の光学部材
１１のＺ方向のフォトニックバンドギャップは、それぞ
れ少なくとも有機発光層１４の電流励起による発光スペ
クトルの波長帯域を含み、有機発光層１４で発生した光
がＸ−Ｙ面においてＹ方向以外の方向およびＺ方向を伝
搬しないように設定される。すなわち、Ｘ−Ｙ面のＹ方
向以外の方向においては、Ｙ方向以外の方向での光の閉
じ込め状態が、Ｙ方向の光の閉じ込め状態より強く設定
されることで、光の閉じ込めがなされる。そして、Ｚ方
向においては、第２の光学部材１１、特に、積層部４０
０の上下の誘電体多層膜１１ａおよび１１ｂによって光
の閉じ込めがなされる。

【００７２】本実施の形態では、例えばＹ方向におい
て、第１の光学部材１２を構成する、欠陥部１３より一
方の側の光学部材１２ａと他方の側の光学部材１２ｂと
の光の閉じ込め状態に差を設けることにより、出射光の
方向を規定できる。たとえば、図８に示すように、Ｙ方
向において、右側より光を出射させたい場合には、一方
の光学部材１２ａの光の閉じ込め状態を他方の光学部材
１２ｂの光の閉じ込め状態より弱くすればよい。また、
第１の光学部材１２を構成する光学部材１２ａおよび１
２ｂの光の閉じ込めを同程度にすれば、第１の光学部材
１２のＹ方向の両サイドから同じ程度の強度で光を出射
させることもできる。

【００７３】光学部材３００の光の閉じ込めの強弱は、
光学部材のペア数、光学部材を構成する媒質層の屈折率
差などを考慮することによって、好ましくは光学部材の
ペア数によってコントロールできる。

【００７４】本実施の形態の発光装置１０００は、Ｘ−
Ｙ面で第１，第２および第３の方向のフォトニックバン
ドギャップを有する第１の光学部材１２およびＺ方向の
フォトニックバンドギャップを有する第２の光学部材１
１によって、光を閉じ込めるので、３次元での光伝搬が
制御される。そして、その他の方向には漏れモードの光
の伝搬が許容される。これらの漏れモードの光の伝搬を
抑制するために、必要に応じて、光の閉じ込めを目的と
して、図示しないクラッド層や誘電体多層ミラーを設け
ることもできる。このことは、他の実施の形態でも同様
である。

【００７５】導波路部２００に隣接する第１の電極取出
部２４と第２の電極取出部２６とは、図２に示すよう
に、絶縁層１６と連続する絶縁性のクラッド層３２によ
って電気的に分離されている。第１の電極取出部２４
は、発光素子部１００の陽極２０と一体的に連続し、陽
極２０の取出電極として機能する。また、第２の電極取
出部２６は、発光素子部１００側に伸びるように形成さ
れ、その一部は陰極２２と電気的に接続されている。し
たがって、第２の電極取出部２６は陰極２２の取出電極
として機能する。本実施の形態では、第１および第２の
電極取出部２４および２６は、陽極２０と同一の成膜工
程で形成される。

【００７６】発光装置１０００の第１および第２の光学
部材１２，１１の製造方法および各層を構成する材料な
どについては、前述した方法あるいは材料などを適宜用
いることができる。これらの製造方法、材料および構成
については、以下に述べる他の実施の形態でも同様であ
る。

【００７７】また、発光素子部において、必要に応じ
て、ホール輸送層および電子輸送層の少なくとも一方を
設けることもできる。この変形例は、他の実施の形態に
ついても同様に適用できる。

【００７８】（デバイスの動作）次に、この発光装置１
０００の動作および作用について説明する。

【００７９】陽極２０と陰極２２とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極２２から電子が、陽極２０から
ホールが、それぞれ発光層１４内に注入される。発光層
１４内では、この電子とホールとが再結合されることに
より励起子が生成され、この励起子が失活する際に蛍光
や燐光などの光が発生する。そして、前述したように、
陽極２０と陰極２２との間に介在する絶縁層１６によっ
て電流の流れる領域ＣＡ（図４参照）が規定されている
ので、発光させたい領域に効率よく電流を供給すること
ができる。

【００８０】発光層１４において発生した光は、第１の
光学部材１２に導入される。そして、第１の光学部材１
２では、欠陥部１３の欠陥に起因するエネルギー準位の
光が伝搬する。すなわち、第１の光学部材１２のフォト
ニックバンドギャップに相当する波長帯域の光は、第１
の光学部材１２内を伝搬できないが、欠陥部１３で発生
した励起子は、欠陥に起因するエネルギー準位で基底状
態に戻り、このエネルギー準位に相当する波長帯域の光
のみが発生する。そして、この光は、第１の光学部材１
２をその端面（導波路部２００側）に向けて伝搬し、さ
らに、陽極２０に連続して一体的に形成された導波路部
２００のコア層３０内を伝搬し、その端面より出射す
る。この出射光は、第１の光学部材１２により構成され
る２次元のフォトニックバンドギャップ、および第２の
光学部材１１より構成される１次元のフォトニックバン
ドギャップによって、３次元の自然放出が規制される。
その結果、特定波長帯域の光のみが出射されて波長選択
性があり、発光スペクトル幅が狭く、かつ優れた指向性
を有する。

【００８１】（作用効果）本実施の形態の主要な作用効
果を、以下にあげる。

【００８２】（ａ）本実施の形態の発光装置１０００に
よれば、絶縁層１６の開口部１６ａに充填された発光部
１４ａを介して陽極２０と陰極２２とが電気的に接続さ
れ、この開口部１６ａによって電流の流れる領域が規定
される。したがって、絶縁層１６は、電流狭窄層として
機能し、発光領域に効率よく電流を供給し、発光効率を
高めることができる。そして、電流を供給する領域を電
流狭窄層（絶縁層１６）で規定することにより、発光領
域をコア層３０と位置合わせした状態で設定でき、この
点からも導波路部２００に対する光の結合効率を高める
ことができる。

【００８３】（ｂ）発光装置１０００によれば、上述し
たように、陰極２２と陽極２０とからそれぞれ電子とホ
ールとが発光層１４内に注入され、この電子とホールと
を発光層で再結合させて、分子が励起状態から基底状態
に戻るときに光が発生する。このとき、第１および第２
の光学部材１２，１１によって構成されるフォトニック
バンドギャップに相当する波長帯域の光は、光学部材３
００内を伝搬できず、欠陥１３に起因するエネルギー準
位に相当する波長帯域の光のみが第１の光学部材１２内
を所定方向（Ｙ方向）に伝搬できる。したがって、欠陥
１３に起因するエネルギー準位の幅を規定することによ
り、３次元で自然放出が制約された発光スペクトル幅の
非常に狭い光を高効率で得ることができる。

【００８４】（ｃ）第１の光学部材１２が形成された陽
極２０と、導波路部２００のコア層３０とが一体的に連
続している。このことにより、発光素子部１００と導波
路部２００とが、高い結合効率で光学的に結合され、効
率のよい光の伝搬ができる。また、陽極２０とコア層３
０とは、同一の工程で成膜およびパターニングできるの
で、製造が簡易となる利点を有する。

【００８５】また、発光素子部１００の絶縁層（クラッ
ド層）１６と、導波路部２００のクラッド層３２とが一
体的に連続している。このことにより、発光素子部１０
０と導波路部２００とが、高い結合効率で光学的に結合
され、効率のよい光の伝搬ができる。また、絶縁層１６
とクラッド層３２とは、同一の工程で成膜およびパター
ニングできるので、製造が簡易となる利点を有する。

【００８６】このように、本実施の形態に係る発光装置
１０００によれば、発光素子部１００と導波路部２００
とが、高い結合効率で接続されることにより、高効率な
出射光を得ることができる。

【００８７】（ｄ）本実施の形態では、第１の光学部材
１２および第２の光学部材１１は有機材料または無機材
料から構成でき、光学部材の材料として半導体を用いた
場合のように、光学部材の媒質層の界面が不規則な状態
になったり、あるいは、不純物の影響を受けやすい難点
を有さないため、優れたフォトニックバンドギャップに
よる特性が得られる。

【００８８】また、光学部材を構成する媒質層を有機材
料層により形成する場合には、製造が容易であり、か
つ、良好な屈折率の周期構造を得やすく、より優れたフ
ォトニックバンドギャップによる特性が得られる。

【００８９】（ｅ）本実施の形態では、有機発光層１４
を有しており、この発光装置１０００は、半導体を用い
た場合のように、発光層の界面が不規則な状態になった
り、あるいは、不純物の影響を受けやすい難点を有さな
いため、優れたフォトニックバンドギャップによる特性
が得られる。

【００９０】以上の作用効果は、他の実施の形態でも同
様である。

【００９１】（製造プロセス）次に、図９〜図１６を参
照しながら、本実施の形態に係る発光装置１０００の製
造例を説明する。図９〜図１３の各図において、（Ａ）
は平面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は（Ａ）に示す平面図
におけるＡ−Ａ線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線のいずれかに沿
った断面図である。図９〜図１６における、符号１００
ａおよび２００ａは、それぞれ発光素子部１００および
導波路部２００が形成される領域を示す。

【００９２】（１）誘電体多層膜の形成図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、１次元のフォトニッ
クバンドギャップを構成する誘電体多層膜１１ａを形成
する。この誘電体多層膜１１ａは、所定の波長帯域の光
すなわち発光スペクトル内の光に対してフォトニックバ
ンドギャップとして機能するように形成される。具体的
には、誘電体多層膜１１ａは、２種の屈折率の異なる媒
質層２１０、２２０を交互に形成して、基板１０の膜厚
方向に周期的な屈折率分布を有する。

【００９３】（２）導電層および光学部材の形成ついで、図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基板１０
上に形成された誘電体多層膜１１ａ上に、光学的に透明
な導電材料によって導電層２０ａを形成する。導電層２
０ａの形成方法は、導電層２０ａの材料などによって選
択され、前述した方法を用いることができる。例えば、
導電層２０ａをＩＴＯで形成する場合には、蒸着法を好
ましく用いることができる。

【００９４】次いで、発光素子部１００が形成される領
域１００ａの導電層２０ａの表面部に、フォトニックバ
ンドギャップを構成する光学部材の一つの媒質層を構成
するための凹凸部１２ａを形成する。図１０（Ａ）には
凹凸部１２ａのパターンは図示しないが、図７に示すパ
ターンに対応する。凹凸部１２ａの形成方法は、導電層
２０ａの材質などによって選択され、リソグラフィーや
スタンピングなどの前述した方法を用いることができ
る。例えば導電層２０ａがＩＴＯから構成される場合に
は、リソグラフィーおよびエッチング、あるいは液状の
ＩＴＯを用いたインクジェット法などの液相法によって
形成することができる。

【００９５】次いで、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示すよう
に、図１０に示した導電層２０ａを例えばリソグラフィ
ーによってパターニングすることにより、陽極２０、第
１および第２の電極取出部２４，２６およびコア層３０
を形成する。

【００９６】陽極２０と第１の電極取出部２４とは連続
して形成されている。第２の電極取出部２６は、開口部
２８によって、陽極２０および第１の電極取出部２４と
分離されている。第１の光学部材のための凹凸部１２ａ
は陽極２０と一体に形成され、凹凸部１２ａを含む陽極
２０の一部は光伝搬部としても機能する。さらに、コア
層３０は、陽極２０（凹凸部１２ａ）と一体に連続して
形成され、かつ第１および第２の電極取出部２４および
２６と開口部２８を介して分離されている。

【００９７】このように、屈折率などの光学特性を考慮
して導電層２０ａの材料を選択することにより、電極
（この例の場合、陽極および電極取出部）とともに、第
１の光学部材を含む光伝搬部およびコア層などの光学部
を同時に形成することができる。

【００９８】（３）絶縁層の形成図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、開口部２８を埋め
る状態で、所定のパターンを有する絶縁層１６を形成す
る。絶縁層１６は、第１の光学部材のための凹凸部１２
ａの一部が露出する開口部１６ａを有する。開口部１６
ａは、光の導波方向に沿って伸びるスリット形状を有す
る。この開口部１６ａによって、電流の流れる領域が規
定されるため、開口部１６ａの長さや幅は、得たい電流
密度や電流分布などを考慮して設定される。また、絶縁
層１６は、電流狭窄層の機能とともに、光を閉じこめる
ためのクラッド層としても機能するため、絶縁性ととも
に屈折率などの光学特性を考慮してその材料が選択され
る。さらに、絶縁層１６を構成する材料は第１の光学部
材のための凹凸部１２ａの凹部に充填され、第１の光学
部材１２を構成する。従って、絶縁層１６を構成するた
めの材料としては、絶縁機能とともにフォトニックバン
ドギャップを構成する第１の光学部材１２のひとつの媒
質層を構成する場合には、そのための光学的機能を有す
るものが選択される。

【００９９】導電層として例えばＩＴＯを用いた場合に
は、絶縁層１６としては、例えばポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホ
ン、ケイ素ポリマーなどを用いることができる。

【０１００】絶縁層１６は、陽極２０および第１の電極
取出部２４と、第２の電極取出部２６とを電気的に分離
するとともに、第１の光学部材のための凹凸部１２ａの
一部を覆ってクラッド層として機能し、さらに、コア層
３０の露出部を覆って、クラッド層３２を構成してい
る。

【０１０１】（４）有機発光層の形成図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、発光素子部１００
が形成される領域１００ａの所定領域に、発光層１４を
形成する。発光層１４は、少なくとも絶縁層１６に形成
された開口部１６ａに発光材料が充填された発光部１４
ａを有する。さらに、有機発光層１４を構成する材料は
第１の光学部材のための凹凸部１２ａの凹部に充填さ
れ、第１の光学部材１２を構成する。従って、有機発光
層１４を構成するための材料としては、発光機能ととも
にフォトニックバンドギャップを構成する第１の光学部
材１２のひとつの媒質層を構成するための光学的機能を
有するものが選択される。

【０１０２】（５）陰極の形成図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、発光素子部１
００が形成される領域１００ａに陰極２２を形成する。
陰極２２は、有機発光層１４の発光部１４ａを覆う状態
で形成され、かつ、その一端は第２の電極取出部２６と
重なる状態で形成される。このようにして、発光素子部
１００および導波路部２００が形成される。

【０１０３】（６）誘電体多層膜の形成図１５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、１次元のフォ
トニックバンドギャップを構成する誘電体多層膜１１ｂ
を形成する。この誘電体多層膜１１ｂは、誘電体多層膜
１１ａと同様に、所定の波長帯域の光すなわち発光スペ
クトル内の光に対してフォトニックバンドギャップとし
て機能するように形成される。具体的には、誘電体多層
膜１１ｂは、２種の屈折率の異なる媒質層２１０、２２
０を交互に形成して、基板１０の膜厚方向に周期的な屈
折率分布を有する。

【０１０４】（７）保護層の形成図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、少なくとも発光素
子部１００が覆われるように、必要に応じて保護層６０
が形成される。この保護層６０は、陰極２２，発光層１
４および陽極２０が外部と接触しないように形成される
ことが望ましい。特に、通常活性な金属から構成される
陰極２２および有機材料からなる有機発光層１４は雰囲
気や水分で劣化しやすので、保護層６０はこれらの劣化
を防止できるように形成される。保護層６０は、エポキ
シ樹脂、シリコーン系樹脂、紫外線硬化性樹脂などの樹
脂材料を用いることが好ましい。

【０１０５】以上の工程によって、発光装置１０００が
形成される。この製造方法によれば、屈折率などの光学
特性を考慮して導電層２０ａの材料を選択することによ
り、電極部材（この例の場合、陽極２０および電極取出
部２４，２６）とともに、第１の光学部材のための凹凸
部１２ａおよびコア層３０などの光学部を同一の工程で
形成することができ、製造工程を簡易にすることができ
る。

【０１０６】（第２の実施の形態）図１７は、本実施の
形態に係る発光装置２０００を模式的に示す平面図であ
り、図１８は、図１７におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図
であり、図１９は、図１７におけるＹ−Ｙ線に沿った断
面図である。本実施の形態において、第１の実施の形態
と同様の部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省
略する。本実施の形態では、光学部材の構成が第１の実
施の形態と異なる。以下、第１の実施の形態と異なる点
を主として説明する。

【０１０７】発光装置２０００は、発光素子部１００
と、導波路部２００とを有する。

【０１０８】発光素子部１００は、図１８および図１９
に示すように、基板１０上に、モザイク状３次元積層体
１５ａ、陽極２０、第１の光学部材１２、有機発光層１
４、陰極２２、およびモザイク状３次元積層体１５ｂを
有する。後に詳述するように、第１の光学部材１２およ
びモザイク状３次元積層体１５ａ，１５ｂを含む積層体
によって光学部材３００が構成される。下側のモザイク
状３次元積層体１５ａの周囲には、基板１０上に形成さ
れた第１の絶縁層１３が配置されている。そして、第１
の絶縁層１３上に陽極２０が配置されている。また、上
側のモザイク状３次元積層体１５ｂの周囲には、陽極２
０、絶縁層１６および陰極１４の露出面上に形成され
た、第２の絶縁層１７が配置されている。

【０１０９】導波路部２００は、基板１０上に、第１の
絶縁層１３、コア層３０、このコア層３０の露出部分を
覆うクラッド層３２、および第２の絶縁層１７を有す
る。この導波路部２００に隣接して、第１の電極取出部
２４と、第２の電極取出部２６とが配置されている。

【０１１０】次に、発光素子部１００の各構成部分につ
いて詳細に説明する。

【０１１１】発光素子部１００の陽極２０、導波路部２
００のコア層３０、クラッド層３２は、第１の実施の形
態と同様なので詳細な説明を省略する。

【０１１２】絶縁層（クラッド層）１６は、第１の光学
部材１２の周期方向、すなわち屈折率の異なる媒質層が
周期的に配列されるひとつの方向（この例ではＹ方向）
に伸びるスリット状の開口部１６ａを有する。そして、
この開口部１６ａ内に、第１の光学部材１２が形成され
ている点で、第１の実施の形態と異なる。また、開口部
１６ａ以外の領域においては、陽極２０と陰極２２との
間に絶縁層１６が介在する。そのため、絶縁層１６は、
第１の実施の形態と同様に電流狭窄層として機能する。
したがって、陽極２０および陰極２２に所定の電圧が印
加されると、開口部１６ａ内の第１の光学部材１２に電
流が流れる。このように絶縁層（電流狭窄層）１６を設
けることにより、光の導波方向に電流を集中させること
ができ、発光効率をあげることができる。

【０１１３】次に、光学部材３００について説明する。
図２０は、光学部材３００を構成する積層体を模式的に
示す斜視図である。

【０１１４】光学部材３００は、基板１０上に形成され
た部材であって、モザイク状３次元積層体１５ａ、陽極
２０、第１の光学部材１２、絶縁層１６、発光層１４、
陰極２２、およびモザイク状３次元積層体１５ｂを有す
る積層体からなる。

【０１１５】第１の光学部材１２は、その形状（寸法）
や媒質の組合せに基づいて、第１，第２および第３の方
向に周期的な屈折率分布を有し、所定の波長帯域に対し
て２次元のフォトニックバンドギャップを構成する。

【０１１６】より具体的には、第１の光学部材１２は、
第１の実施の形態と同様に、三角格子状に形成されてい
る。この光学部材１２は、屈折率の異なる、第１の媒質
層１２０と第２の媒質層１１０とが、所定のパターン、
すなわち、第１の媒質層１２０が三角格子状に配列され
ている。本実施の形態では、第１の媒質層１２０は発光
層を構成する物質からなり、発光層１４の一部となる。
第２の媒質層１１０は絶縁層１６を構成する物質からな
る。

【０１１７】第１の光学部材１２は、第１の実施の形態
と同様に欠陥部（図示せず）を有する。そして、欠陥部
は、その欠陥に起因するエネルギー準位が、発光層１４
の電流励起による発光スペクトル内に存在するように形
成される。

【０１１８】第２の光学部材１５を構成するモザイク状
３次元積層体１５ａ，１５ｂは、Ｘ方向、Ｙ方向および
Ｚ方向のそれぞれに、第１の媒質層２１０と第２の媒質
層２２０とが交互に配列された周期構造を有する。つま
り、どの面においても、第１の媒質層２１０と第２の媒
質層２２０とがモザイク状に配列されている。従って、
この第２の光学部材１５は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方
向に、それぞれ周期的な屈折率分布を有し、これらの３
方向において、所定の波長帯域に対してフォトニックバ
ンドギャップを構成する。モザイク状３次元積層体１５
ａ，１５ｂは、実質的に光の閉じ込めに寄与できる範囲
で形成されればよい。この例では、図１８に示すよう
に、モザイク状３次元積層体１５ａ，１５ｂは、たとえ
ばＸ方向で第１の光学部材１２の幅より少し大きな幅を
有する。

【０１１９】そして、Ｚ方向についてみると、陽極２
０、第１の光学部材１２、有機発光層１４、絶縁層１６
および陰極２２から構成される積層部４００は、第２の
光学部材１５の欠陥部として機能しないように、第２の
光学部材１５の少なくとも１ペアの格子を構成すること
が望ましい。この場合、積層部４００を構成する各層
は、光学的に透明である。

【０１２０】モザイク状３次元積層体１５ａ，１５ｂを
構成する第１の媒質層２１０と第２の媒質層２２０と
は、それぞれ周期的な分布によってフォトニックバンド
ギャップを形成しうる物質であればよく、その材質は特
に限定されない。また、第１および第２の絶縁層１３，
１７（図１８，１９参照）は、モザイク状３次元積層体
１５ａ，１５ｂを構成するひとつの媒質層と同じ材質で
あってもよい。そして、第１および第２の絶縁層１３，
１７が保護層として機能する場合には、さらに保護層を
設ける必要はない。

【０１２１】本実施の形態では、第１の光学部材１２
は、発光部１４ａとしても機能している。そして、第１
の光学部材１２のＹ方向においては、欠陥に起因するエ
ネルギー準位が、有機発光層１４の電流励起による発光
スペクトル内に存在するように形成される。これに対
し、第１の光学部材１２のＹ方向以外の方向、およびモ
ザイク状３次元積層体１５ａ，１５ｂのＸ，ＹおよびＺ
方向のフォトニックバンドギャップは、それぞれ少なく
とも有機発光層１４の電流励起による発光スペクトルの
波長帯域を含むように設定される。つまり、第１の光学
部材１２で発生した光が、Ｘ−Ｙ面においてＹ方向以外
の方向、およびモザイク状３次元積層体１５ａ，１５ｂ
でのＸ，ＹおよびＺ方向を伝搬しないように設定され
る。

【０１２２】このことを光の閉じ込めからみると、Ｘ−
Ｙ面のＹ方向以外の方向においては、Ｙ方向以外の方向
での光の閉じ込め状態が、Ｙ方向の光の閉じ込め状態よ
り強く設定されることで、光の閉じ込めがなされる。そ
して、Ｚ方向においては、第２の光学部材１５、特に、
積層部４００の上下のモザイク状３次元積層体１５ａお
よび１５ｂによって光の閉じ込めがなされる。

【０１２３】光学部材３００の光の閉じ込めの強弱は、
光学部材のペア数、光学部材を構成する媒質層の屈折率
差などを考慮することによって、好ましくは光学部材の
ペア数によってコントロールできる。

【０１２４】本実施の形態の発光装置２０００は、Ｘ−
Ｙ面で第１，第２および第３の方向のフォトニックバン
ドギャップを有する第１の光学部材１２および、Ｘ，Ｙ
およびＺ方向のフォトニックバンドギャップを有する第
２の光学部材１５によって、光を閉じ込めるので、３次
元での光伝搬が制御される。

【０１２５】導波路部２００に隣接する第１の電極取出
部２４および第２の電極取出部２６は、第１の実施の形
態と同様である。

【０１２６】（デバイスの動作）次に、この発光装置２
０００の動作および作用について説明する。

【０１２７】陽極２０と陰極２２とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極２２から電子が、陽極２０から
ホールが、それぞれ発光部１４ａ（第１の光学部材１
２）内に注入される。発光部１４ａ内で光が発生するメ
カニズムおよび第１の光学部材１２内での光の伝搬のメ
カニズムは、第１の実施の形態と同じなので記載を省略
する。

【０１２８】そして、第１の光学部材１２内で発生した
光は、導波路部２００側に向けて伝搬し、さらに、陽極
２０に連続して一体的に形成された導波路部２００のコ
ア層３０内を伝搬し、その端面より出射する。この出射
光は、第１の光学部材１２により構成される２次元のフ
ォトニックバンドギャップ、および第２の光学部材１５
より構成される３次元のフォトニックバンドギャップに
よって、３次元の自然放出が規制される。その結果、特
定波長帯域の光のみが出射されて波長選択性があり、発
光スペクトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有する。

【０１２９】（作用効果）本実施の形態の主要な作用効
果は、第１の実施の形態と同様であり、さらに以下の作
用効果を達成できる。

【０１３０】（ａ）第２の光学部材１５を構成するモザ
イク状３次元積層体１５ａ，１５ｂは、Ｘ方向、Ｙ方向
およびＺ方向のそれぞれに周期的な屈折率分布を有し、
これらの３方向において、所定の波長帯域に対してフォ
トニックバンドギャップを構成する。したがって、第１
の実施の形態に比べ、さらに上下方向での光の閉じこめ
が確実に行われ、高い効率を有する。

【０１３１】（ｂ）第１の光学部材１２は、開口部１６
ａ内に形成されている。そして、第１の光学部材１２
は、第１の媒質層１２０が有機発光層１４の一部を構成
する。この構成によれば、光が発生する発光部１４ａ
と、第１の光学部材１２とが同じ領域になるので、電流
効率および発光効率が優れている。

【０１３２】（第３の実施の形態）図２１は、本実施の
形態に係る発光装置３０００の要部（光学部材３００）
を模式的に示す斜視図である。本実施の形態の発光装置
３０００は、第２の実施の形態の発光装置２０００と基
本的な構成はよく似ており、モザイク状３次元積層体の
構造のみが異なる。第２の実施の形態の発光装置２００
０と同じ部材には同じ符号を付して、詳細な説明を省略
する。

【０１３３】光学部材３００は、Ｘ方向、Ｙ方向および
Ｚ方向のそれぞれに、異なる屈折率を有する複数の媒質
層が配列された周期構造を有する点で、第２の実施の形
態の光学部材３００と同様であるが、媒質層の形状およ
び配列が異なる。

【０１３４】具体的には、図２１に示す例においては、
光学部材３００を構成するモザイク状３次元積層体１５
ａ，１５ｂは、第１の層５０ａと第２の層５０ｂとが、
Ｚ方向に交互に配列された周期構造を有する。第１の層
５０ａは、Ｙ方向に、柱状の第１の媒質層２１０と柱状
の第２の媒質層２２０とが交互に配列されている。第２
の層５０ｂは、Ｘ方向に、柱状の第３の媒質層２３０と
柱状の第４の媒質層２４０とが交互に配列されている。
そして、隣り合う下の第１の層５０ａと上の第１の層５
０ａとを比べると、媒質層２１０および２２０の境界が
互いにシフトした状態で配置されている。同様に、隣り
合う下の第２の層５０ｂと上の第２の層５０ｂとを比べ
ると、媒質層２３０および２４０の境界が互いにシフト
した状態で配置されている。

【０１３５】従って、この光学部材３００は、Ｘ方向、
Ｙ方向およびＺ方向に、それぞれ周期的な屈折率分布を
有し、これらの３方向において、所定の波長帯域に対し
てフォトニックバンドギャップを構成する。なお、第１
および第２の媒質層２１０および２２０と、第３および
第４の媒質層２３０および２４０とは、少なくとも一方
は同一の材料から形成されていてもよいし、異なった材
料で形成されていてもよい。

【０１３６】この実施の形態の周期構造は、光学部材３
００を構成するモザイク状３次元積層体１５ａ，１５ｂ
のそれぞれで、これらを構成する各層ごとにＸ方向また
はＹ方向に周期的な屈折率分布が形成されている。

【０１３７】本実施の形態の発光装置においても、第１
および第２の実施の形態の発光装置と同様の作用効果を
有する。さらに、本実施の形態では、第１および第２の
実施の形態に比較して出射方向以外のほぼ全方向で光を
閉じ込めることができる。

【０１３８】（第４の実施の形態）図２４は、本実施の
形態に係る発光装置４０００を模式的に示す断面図であ
る。本実施の形態において、第２の実施の形態と同様の
部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
本実施の形態では、光学部材の構成が第１〜第３の実施
の形態と異なる。以下、第１〜第３の実施の形態と異な
る点を主として説明する。図２４は、図４および図１８
に対応する、発光素子部の断面図である。

【０１３９】発光素子部は、図２４に示すように、基板
１０上に、ダイヤモンド構造の光学部材３００が設けら
れている。この例では、光学部材３００は、Ｚ方向に３
層の単位ダイヤモンド構造体D1,D2,D1が積層され、か
つ、Ｘ−Ｙ面でみると、単位ダイヤモンド構造体が縦に
３列、横に３列、配置された構造を有する。そして、光
学部材３００の周囲は、陽極２０より下側では第１の絶
縁層１３によって、陽極２０より上側では第２の絶縁層
１７によって包囲されている。

【０１４０】光学部材３００は、第１の光学部材１２
と、これを含んでダイヤモンド構造を有する第２の光学
部材D100とからなる。

【０１４１】第２の光学部材D100は、欠陥のない第１の
単位ダイヤモンド構造体D1と、欠陥のある第２の単位ダ
イヤモンド構造体D2とを有する。そして、この例では、
第２の光学部材D100は、第１の単位ダイヤモンド構造体
D1（１層目に、９個の第１の単位ダイヤモンド構造D1を
有する。）、第２の単位ダイヤモンド構造体D2（２層目
に、９個の第２の単位ダイヤモンド構造D２を有す
る。）、および第１の単位ダイヤモンド構造体D1（３層
目に、９個の第１の単位ダイヤモンド構造D1を有す
る。）の順に積層されている。

【０１４２】第１の単位ダイヤモンド構造体D1は、図２
５に示すように、ダイヤモンド構造の格子点に相当する
部分に第１の媒質層２１０を有する。第１の媒質層２１
０の相互間は、第２の媒質層２２０で構成されている。

【０１４３】図２７および図２８は、単位ダイヤモンド
構造体を示す斜視図および格子点を平面的に示す図であ
る。図２５は、単位ダイヤモンド構造体D1を図２７の前
面からみた状態を示す図である。図２５には、各格子点
のレベルＬ１〜Ｌ５に相当する符号（図２８参照）を付
してある。単位ダイヤモンド構造体は、これらの図に示
すように、第１のレベル（Ｌ１）に５個の格子点１を、
第２のレベル（１／４ピッチ）（Ｌ２）に２個の格子点
２を、第３のレベル（２／４ピッチ）（Ｌ３）に４個の
格子点３を、第４のレベル（３／４ピッチ）（Ｌ４）に
２個の格子点４を、第５のレベル（４／４ピッチ）（Ｌ
５）に５個の格子点５を有する。

【０１４４】この単位ダイヤモンド構造体D1は、図２９
に示すブリルアンゾーンのГ−Ｋ−Ｌ−Ｋ−Ｘ’および
Г−Ｌ−Ｗ’−Ｋ’により定義される複数の面方向に、
それぞれ周期的な屈折率分布を有し、全方向において、
所定の波長帯域に対してフォトニックバンドギャップを
構成し、光の閉じ込めがなされる。

【０１４５】第２の単位ダイヤモンド構造体D2は、図２
６に示すように、一部の格子、具体的にはレベルＬ２お
よびＬ３の部分に積層部４００が形成されている。図２
６では、中央の第２の単位ダイヤモンド構造体D2を示
す。

【０１４６】第１の光学部材１２は、その形状（寸法）
や媒質の組合せに基づいて、所定の波長帯域に対して３
次元のフォトニックバンドギャップを構成するダイヤモ
ンド構造の一部となる。

【０１４７】より具体的には、第１の光学部材１２は、
図２６に示すように、屈折率の異なる、第１の媒質層１
２０と第２の媒質層１１０とが、所定のパターンで配列
されている。本実施の形態では、第１の媒質層１２０は
発光層１４を構成する物質からなり、発光層１４として
も機能する。第２の媒質層１１０は絶縁層１６を構成す
る物質からなる。

【０１４８】第１の光学部材１２は、第１〜第３の実施
の形態と同様に欠陥部（図示せず）を有する。そして、
欠陥部は、その欠陥に起因するエネルギー準位が、発光
層１４の電流励起による発光スペクトル内に存在するよ
うに形成される。

【０１４９】そして、光の出射方向（この例ではＸ方
向）以外の方向についてみると、陽極２０、第１の光学
部材１２、絶縁層１６および陰極２２から構成される積
層部４００は、第２の単位ダイヤモンド構造体D2の欠陥
部として機能しないように設定される。他の第２の単位
ダイヤモンド構造体D2も同様に構成される。

【０１５０】単位ダイヤモンド構造体D1、D2を構成する
第１の媒質層２１０と第２の媒質層２２０とは、それぞ
れ周期的な分布によってフォトニックバンドギャップを
形成しうる物質であればよく、その材質は特に限定され
ない。また、第１および第２の絶縁層１３，１７は、単
位ダイヤモンド構造体D1、D2を構成するひとつの媒質層
２２０と同じ材質であってもよい。

【０１５１】本実施の形態では、第１の光学部材１２
は、発光層１４としても機能している。そして、第１の
光学部材１２のひとつの方向（たとえばＸ方向）におい
ては、欠陥に起因するエネルギー準位が、有機発光層１
４の電流励起による発光スペクトル内に存在するように
形成される。これに対し、第１の光学部材１２のＸ方向
以外の方向、および第２の光学部材D100の前記ブリルア
ンゾーンの全方向のフォトニックバンドギャップは、そ
れぞれ少なくとも有機発光層１４の電流励起による発光
スペクトルの波長帯域を含むように設定される。つま
り、第１の光学部材１２で発生した光が、Ｘ方向以外の
３次元の全方向を伝搬しないように設定される。第２の
光学部材D100は、実質的に光の閉じ込めに寄与できる範
囲で形成されればよい。

【０１５２】光学部材３００の光の閉じ込めの強弱は、
光学部材のペア数、光学部材を構成する媒質層の屈折率
差などを考慮することによって、好ましくは光学部材の
ペア数によってコントロールできる。

【０１５３】（デバイスの動作）次に、この発光装置４
０００の動作および作用について説明する。

【０１５４】陽極２０と陰極２２とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極２２から電子が、陽極２０から
ホールが、それぞれ発光層１４（第１の光学部材１２）
内に注入される。発光層１４内で光が発生するメカニズ
ム、第１の光学部材１２および導波路部２００内での光
の伝搬のメカニズムは、第１〜第３の実施の形態と同じ
なので記載を省略する。

【０１５５】出射光は、第１の光学部材１２を含む第２
の光学部材D100より構成される３次元のフォトニックバ
ンドギャップによって、３次元の自然放出が規制され
る。その結果、特定波長帯域の光のみが出射されて波長
選択性があり、発光スペクトル幅が狭く、かつ優れた指
向性を有する。

【０１５６】（作用効果）本実施の形態の主要な作用効
果は、第１の実施の形態と同様であり、さらに以下の作
用効果を達成できる。

【０１５７】（ａ）第２の光学部材D100は、ダイヤモン
ド構造を有し、全方向において、所定の波長帯域に対し
てフォトニックバンドギャップを構成する。したがっ
て、第１の実施の形態に比べ、さらに３次元での光の閉
じこめが確実に行われ、高い効率を有する。

【０１５８】（ｂ）第１の光学部材１２は、開口部１６
ａ内に形成されている。そして、第１の光学部材１２
は、第１の媒質層１２０が有機発光層１４の一部を構成
する。この構成によれば、光が発生する有機発光層１４
と、第１の光学部材１２とが同じ領域になるので、電流
効率および発光効率が優れている。

【０１５９】（光学部材の変形例）前記実施の形態で
は、第１の光学部材１２として、図２２および図２３に
例示する構造を採用することもできる。これらの図にお
いて、図７に示す部材と同様な部材には、同一符号を付
し、詳細な説明は省略する。

【０１６０】（Ａ）図２２は、光学部材を蜂の巣状に
形成した例を示す。この光学部材の場合、２次元におい
て、３方向（ａ，ｂおよびｃ方向）において、光の伝搬
が規制される。特に、図２２に示す蜂の巣状の光学部材
の場合には、任意の偏波での閉じ込めが可能である。

【０１６１】（Ｂ）図２３（ａ）および（ｂ）は、光
学部材を正方格子状に形成した例を示す。同図（ａ）に
示す光学部材は、欠陥部１３を第２の媒質層１１０の一
部に形成した構造を有する。同図（ｂ）に示す光学部材
は、第１の媒質層１２０の一部を不規則にして、たとえ
ば第１の媒質層を一部形成しないことなどで、欠陥部を
構成する。

【０１６２】このような正方格子状の光学部材において
も、２次元の２方向（ａおよびｂ方向）において、光の
伝搬が規制される。

【図面の簡単な説明】

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

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

【図３】図２のＸ１−Ｘ１線に沿った断面図である。

【図４】図２のＸ２−Ｘ２線に沿った断面図である。

【図５】図２のＸ３−Ｘ３線に沿った断面図である。

【図６】図２のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を構
成する第１の光学部材を模式的に示す平面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を構
成する光学部材を模式的に示す斜視図である。

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

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

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

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

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

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

【図１５】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
発光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）は、
（Ａ）に示す平面図のＢ−Ｂ線にそった断面図である。

【図１６】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る
発光装置の製造工程を示す平面図であり、（Ｂ）および
（Ｃ）は、（Ａ）に示す平面図のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ
線にそった断面図である。

【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を
模式的に示す平面図である。

【図１８】図１７に示す平面図のＸ−Ｘ線に沿った断面
図である。

【図１９】図１７に示す平面図のＹ−Ｙ線に沿った断面
図である。

【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を
構成する光学部材を示す斜視図である。

【図２１】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を
構成する光学部材を示す斜視図である。

【図２２】光学部材の変形例を示す図である。

【図２３】（ａ），（ｂ）は、光学部材のさらに他の変
形例を示す図である。

【図２４】本発明の第４の実施の形態に係る発光装置を
模式的に示す断面図である。

【図２５】図２４に示す発光装置を構成する光学部材の
第１の単位ダイヤモンド構造体を模式的に示す図であ
る。

【図２６】図２４に示す発光装置を構成する光学部材の
第２の単位ダイヤモンド構造体を模式的に示す図であ
る。

【図２７】図２４に示す発光装置の単位ダイヤモンド構
造体を示す斜視図である。

【図２８】図２４に示す発光装置の単位ダイヤモンド構
造体を示す平面図である。

【図２９】ダイヤモンド構造のブリルアンゾーンを示す
図である。

【符号の説明】

１０基板１１ａ，１１ｂ誘電体多層膜１１第２の光学部材１２第１の光学部材１３欠陥部１４発光層１４ａ発光部１５第２の光学部材１５ａ，１５ｂモザイク状３次元積層体 D1 第１の単位ダイヤモンド構造体 D2 第２の単位ダイヤモンド構造体 D100 第２の光学部材１６絶縁層（クラッド層、電流狭窄層）２０陽極２２陰極２４，２６電極取出部３０コア層３２クラッド層６０保護層１００発光素子部２００導波路部３００光学部材４００積層部１０００，２０００，３０００，４０００発光装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB03 AB04 AB18 BA00 BA04 CB01 CC00 DA01 DB01 DB02 DB03 EA04 EB00 EC00 5F041 AA06 AA11 CA45 EE21 FF01 FF14 5F073 AA07 AA62 AB25 CA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、発光素子部と、を含み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスによって発光可能な発光層
と、前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、前記発光層において発生した光を所定の方向に伝搬する
ための光学部材と、前記一対の電極層の間に配置され、かつ、一部に開口部
を有し、該開口部を介して前記発光層に供給される電流
の流れる領域を規定する電流狭窄層として機能しうる絶
縁層と、を含み、前記光学部材は、３次元での光の自然放出を制約できる
フォトニックバンドギャップを構成し、かつ、欠陥に起
因するエネルギー準位が所定の発光スペクトル内に存在
するように設定された欠陥部を有し、前記発光層で発生した光は、前記フォトニックバンドギ
ャップによって３次元での自然放出が制約されて出射す
る、発光装置。
【請求項２】請求項１において、前記発光素子部と一体的に形成された導波路部を有し、前記導波路部は、前記光学部材の一部と光学的に連続するコア層と、前記絶縁層と光学的に連続するクラッド層と、を含む発
光装置。
【請求項３】基板上に、発光素子部と、該発光素子部
からの光を伝達する導波路部とを一体的に含み、前記発光素子部は、エレクトロルミネッセンスによって発光可能な発光層
と、前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、前記発光層において発生した光を所定の方向に伝搬する
ための光学部材と、前記一対の電極層の間に配置され、クラッド層として機
能しうる絶縁層と、を含み、前記導波路部は、前記光学部材の一部と一体的に連続するコア層と、前記絶縁層と一体的に連続するクラッド層と、を含み、前記光学部材は、３次元での光の自然放出を制約できる
フォトニックバンドギャップを構成し、かつ、欠陥に起
因するエネルギー準位が所定の発光スペクトル内に存在
するように設定された欠陥部を有し、前記発光層で発生した光は、前記フォトニックバンドギ
ャップによって３次元での自然放出が制約されて出射す
る、発光装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記光学部材は、Ｘ−Ｙ面で、少なくとも２方向に周期的な屈折率分布を
有し、２次元のフォトニックバンドギャップを構成しう
る第１の光学部材と、少なくともＺ方向に周期的な屈折率分布を有し、少なく
とも１次元のフォトニックバンドギャップを構成しうる
第２の光学部材と、を含み、前記欠陥部は、前記第１の光学部材に形成され、該第１
の光学部材のＸ−Ｙ面でひとつの方向に光が出射する発
光装置。
【請求項５】請求項４において、前記第２の光学部材は、Ｚ方向に周期的な屈折率分布を
有し、１次元のフォトニックバンドギャップを構成す
る、発光装置。
【請求項６】請求項４において、前記第２の光学部材は、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向に
周期的な屈折率分布を有し、３次元のフォトニックバン
ドギャップを構成する、発光装置。
【請求項７】請求項４において、前記第２の光学部材は、複数の単位ダイヤモンド構造体
を有し、３次元のフォトニックバンドギャップを構成す
る、発光装置。
【請求項８】請求項４〜７のいずれかにおいて、前記第１の光学部材、前記一対の電極および前記絶縁層
を含む積層部は、前記第２の光学部材の部分を構成す
る、発光装置。
【請求項９】請求項４〜８のいずれかにおいて、前記第１の光学部材は、Ｘ方向およびＹ方向に周期的な
屈折率分布を有する２次元のフォトニックバンドギャッ
プを構成し、該フォトニックバンドギャップを構成する
構造は、正方格子状に配列された柱状の第１の媒質層
と、該第１の媒質層の間に形成される第２の媒質層とを
有する、発光装置。
【請求項１０】請求項４〜８のいずれかにおいて、前記第１の光学部材は、Ｘ−Ｙ面で第１、第２および第
３の方向に周期的な屈折率分布を有する２次元のフォト
ニックバンドギャップを構成し、該フォトニックバンド
ギャップを構成する構造は、柱状の第１の媒質層と、該
第１の媒質層の間に形成される第２の媒質層とを有す
る、発光装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記光学部材の前記第１の媒質層は、三角格子状に配列
された、発光装置。
【請求項１２】請求項１０において、前記光学部材の前記第１の媒質層は、蜂の巣状に配列さ
れた、発光装置。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかにおいて、前記発光層は、少なくとも一部が前記絶縁層に形成され
た前記開口部に存在する発光装置。
【請求項１４】請求項４〜１３のいずれかにおいて、前記絶縁層は、前記第１の光学部材に面して前記開口部
を有し、かつ、該開口部は、前記第１の光学部材の周期
方向に延びるスリット形状を有する、発光装置。
【請求項１５】請求項４〜１３のいずれかにおいて、前記第１の光学部材は、前記開口部内に形成される、発
光装置。
【請求項１６】請求項１５において、前記第１の光学部材は、ひとつの媒質層が前記発光層の
一部を構成する、発光装置。
【請求項１７】請求項４〜１６のいずれかにおいて、前記コア層は、少なくとも前記第１の光学部材の形成領
域に連続する、発光装置。
【請求項１８】請求項１〜１７のいずれかにおいて、少なくとも前記発光素子部は、保護層によって覆われ
た、発光装置。
【請求項１９】請求項１〜１８のいずれかにおいて、前記発光層は、発光材料として有機発光材料を含む、発
光装置。