JP2002110361A - Light emitting device - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device using EL (electroluminescence).
【0002】[0002]
【背景技術および発明が解決しようとする課題】EL
(エレクトロルミネッセンス)を用いたEL発光素子に
おいては、発光が等方的に行われて指向性が悪いため、
特定の方向についてみると、光の強度が弱く、出射光を
高い効率で利用することができないという難点を有す
る。[Background Art and Problems to be Solved by the Invention] EL
In an EL device using (electroluminescence), light is emitted isotropically and the directivity is poor.
When viewed in a specific direction, there is a disadvantage that the light intensity is low and the emitted light cannot be used with high efficiency.
【0003】本発明の目的は、特定の方向における光の
強度を大きくし、光を効率よく利用することができる発
光装置を提供することにある。[0003] An object of the present invention is to provide a light emitting device capable of increasing the light intensity in a specific direction and using light efficiently.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の発光装置は、基
板と、前記基板上に形成された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、回折格子と、光が伝播する方向を変え
るための部材と、を含む。A light-emitting device according to the present invention includes a substrate and a light-emitting element formed on the substrate, wherein the light-emitting element includes a light-emitting layer capable of emitting light by electroluminescence, The light emitting device includes a pair of electrode layers for applying an electric field to the light emitting layer, a diffraction grating, and a member for changing a direction in which light propagates.
【0005】本発明の発光装置によれば、前記発光素子
部に光が伝播する方向を変えるための部材が設けられて
いることにより、所定の方向に光を出射することができ
る。すなわち、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
電子とホールとが発光層で再結合して、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。この光が伝播
する方向を前記部材によって変えることにより、光を所
定の方向に出射することができる。また、発光した光の
うち少なくとも一部の光の伝播する方向を変えることに
より、2以上の方向に光を出射させることもできる。According to the light emitting device of the present invention, light is emitted in a predetermined direction by providing the light emitting element with a member for changing the direction in which light propagates. That is, when electrons and holes are injected into the light emitting layer from the pair of electrode layers, that is, the cathode and the anode, and the electrons and holes are recombined in the light emitting layer, and the molecules return from the excited state to the ground state. Light is generated. By changing the direction in which the light propagates by the member, the light can be emitted in a predetermined direction. Further, by changing the direction in which at least part of the emitted light propagates, light can be emitted in two or more directions.
【0006】この場合、前記回折格子によって、前記基
板の面方向に光を伝播させ、前記部材によって、前記基
板の面方向に伝播する光のうち少なくとも一部の光の伝
播する方向を変えて、前記基板と交差する方向に該光を
出射することができる。In this case, light is propagated in the plane direction of the substrate by the diffraction grating, and the direction of propagation of at least a part of the light propagated in the plane direction of the substrate is changed by the member. The light can be emitted in a direction crossing the substrate.
【0007】ここで、前記基板の面方向とは、前記基板
において前記基板の膜厚方向と垂直な方向をいい、さら
に換言すると前記基板ののびる方向をいう。Here, the surface direction of the substrate refers to a direction perpendicular to the thickness direction of the substrate in the substrate, and in other words, refers to a direction in which the substrate extends.
【0008】前記部材として、たとえばプリズム、また
は2次オーダ以上の回折格子を用いることができる。ま
た、前記部材は、前記発光層および前記電極層の少なく
とも一方に形成されることができる。As the member, for example, a prism or a diffraction grating of the second order or higher can be used. Further, the member can be formed on at least one of the light emitting layer and the electrode layer.
【0009】前記部材が、2次オーダ以上の回折格子で
ある場合、発光層にて発生した光は前記回折格子によっ
て前記基板と交差する方向にも出射するように制御され
る。ここで、2次以上のオーダの回折格子とは、たとえ
ば回折格子の周期方向のピッチが(a+1)λ/2n
(aは1以上の整数、nは平均屈折率)である回折格子
をいう。特に、前記部材が2次オーダ(a=1)の回折
格子の場合、基板の面方向のみならず、基板の積層面に
垂直な方向に光を出射する発光装置を得ることができ
る。When the member is a diffraction grating of the second order or higher, the light generated in the light emitting layer is controlled by the diffraction grating so as to be emitted also in a direction crossing the substrate. Here, a diffraction grating of the second order or higher refers to a diffraction grating having a pitch in the periodic direction of (a + 1) λ / 2n, for example.
(A is an integer of 1 or more, n is an average refractive index). In particular, when the member is a diffraction grating of the second order (a = 1), it is possible to obtain a light emitting device that emits light not only in the surface direction of the substrate but also in a direction perpendicular to the lamination surface of the substrate.
【0010】また、回折格子とは、光の回折を利用して
所定のスペクトルを得るために一般的に用いられる光学
素子をいう。[0010] The diffraction grating is an optical element generally used to obtain a predetermined spectrum by utilizing light diffraction.
【0011】この場合、前述した本発明の発光装置にお
いては、前記回折格子がフォトニックバンドギャップま
たは不完全フォトニックバンドを構成することができ
る。ここで、不完全フォトニックバンドとは、完全なフ
ォトニックバンドギャップが形成されない場合に形成さ
れるバンドをいう。たとえば、回折格子が第1の媒質層
および第2の媒質層が交互に配列されて形成されている
場合に、第1の媒質層と第2の媒質層との間の屈折率差
が小さい場合には、フォトニックバンドギャップが完全
に形成されない場合が生じる。In this case, in the light emitting device of the present invention described above, the diffraction grating can form a photonic band gap or an incomplete photonic band. Here, an incomplete photonic band refers to a band formed when a complete photonic band gap is not formed. For example, when the diffraction grating is formed by alternately arranging the first medium layer and the second medium layer, and the difference in the refractive index between the first medium layer and the second medium layer is small. In some cases, the photonic band gap is not completely formed.
【0012】この構成によれば、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が発光層で再結合し
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。すなわち、発光層内で、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。これによ
り、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。According to this structure, electrons and holes are respectively injected into the light emitting layer from the pair of electrode layers, ie, the cathode and the anode, and the electrons and holes are recombined in the light emitting layer to excite molecules. Light is generated when returning from the state to the ground state. That is, in the light emitting layer, the electrons and holes are recombined to generate excitons, and when the excitons are deactivated, light such as fluorescence or phosphorescence is generated. Thus, light with a very narrow emission spectrum width can be obtained with high efficiency.
【0013】また、上述した回折格子を含む発光装置と
しては、以下に示す第1および第2の発光装置が例示で
きる。Further, as the light emitting device including the above-mentioned diffraction grating, the following first and second light emitting devices can be exemplified.
【0014】(第1の発光装置)第1の発光装置は、前
述した本発明の発光装置において、前記発光層の発光ス
ペクトルのエネルギー準位が、前記回折格子によって形
成されるバンドに含まれるバンドエッジのエネルギー準
位を含むように前記回折格子が構成される。(First Light-Emitting Device) The first light-emitting device is a light-emitting device according to the above-described present invention, wherein the energy level of the light-emitting spectrum of the light-emitting layer is included in the band formed by the diffraction grating. The diffraction grating is configured to include an edge energy level.
【0015】第1の発光装置によれば、前記回折格子に
よって、光に対してのバンドが形成される。このバンド
は、あるバンドエッジのエネルギーにおいて、状態密度
が高い状態が得られる。ここで、前記発光層において発
光する光のスペクトルのエネルギー準位が、このバンド
エッジのエネルギー準位を含むように前記回折格子が構
成されることにより、発光層での発光がこのバンドエッ
ジのエネルギー準位で起こりやすくなる。このため、こ
のバンドエッジのエネルギー準位に対応する波長を有
し、かつスペクトル幅が狭い光を発光することができ、
高収率の素子が得られる。According to the first light emitting device, a band for light is formed by the diffraction grating. In this band, a state with a high state density is obtained at a certain band edge energy. Here, the diffraction grating is configured so that the energy level of the spectrum of light emitted in the light-emitting layer includes the energy level of the band edge, so that the light emission in the light-emitting layer increases the energy of the band edge. It tends to occur at the level. For this reason, it is possible to emit light having a wavelength corresponding to the energy level of the band edge and having a narrow spectrum width,
A high-yield device can be obtained.
【0016】(第2の発光装置)第2の発光装置におい
ては、前記回折格子の一部に形成され、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含む。この構成によれば、前記
発光層で発生した光のうち、その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回折格子内を伝
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、所定の方向において自
然放出が制約された発光スペクトル幅が非常に狭くかつ
指向性がある光を高収率で得ることができる。(Second Light Emitting Device) In the second light emitting device, a defect formed in a part of the diffraction grating and set so that an energy level caused by the defect exists in a predetermined emission spectrum. Including parts. According to this configuration, of the light generated in the light emitting layer, only light in a wavelength band corresponding to the energy level caused by the defect can propagate in the diffraction grating. Therefore, by defining the width of the energy level caused by the defect, it is possible to obtain light with a very narrow emission spectrum width and directivity, in which spontaneous emission is restricted in a predetermined direction, with high yield. .
【0017】この場合、前記発光層は、前記回折格子の
少なくとも一部として機能することができる。また、こ
の場合、前記発光層は、前記欠陥部の少なくとも一部と
して機能することができる。In this case, the light emitting layer can function as at least a part of the diffraction grating. In this case, the light emitting layer can function as at least a part of the defect.
【0018】前述した第1および第2の発光装置におい
ては、たとえば、以下の態様をとることができる。In the first and second light emitting devices described above, for example, the following modes can be adopted.
【0019】(1)前記回折格子が、分布帰還型の回折
格子、あるいは分布ブラッグ反射型であることが望まし
く、さらに、利得結合型構造あるいは屈折率結合型構造
を有することが望ましい。(1) It is desirable that the diffraction grating is a distributed feedback type diffraction grating or a distributed Bragg reflection type, and it is desirable that the diffraction grating has a gain coupling type structure or a refractive index coupling type structure.
【0020】(2)前記回折格子が、絶縁性の第1の媒
質層と第2の媒質層とが周期的に配列されることが望ま
しく、少なくとも一方向に周期的な屈折率分布を有する
ことが望ましい。たとえば、一方向、所定の二方向(第
1および第2の方向)、あるいは所定の三方向(第1、
第2および第3の方向)に周期性をもたせることができ
る。(2) In the diffraction grating, it is preferable that an insulating first medium layer and a second medium layer are periodically arranged, and the diffraction grating has a periodic refractive index distribution in at least one direction. Is desirable. For example, one direction, two predetermined directions (first and second directions), or three predetermined directions (first and second directions).
(Second and third directions).
【0021】また、この場合、前記第1の媒質層は、柱
状であり、かつ格子状に配列され、前記第2の媒質層
は、該第1の媒質層の間に配置されていることが望まし
い。In this case, the first medium layer may be columnar and arranged in a lattice, and the second medium layer may be disposed between the first medium layers. desirable.
【0022】(3)さらに、ホール輸送層および電子輸
送層の少なくとも一方が設けられていることが望まし
い。(3) Preferably, at least one of a hole transport layer and an electron transport layer is provided.
【0023】この場合、前記回折格子は、ホール輸送層
または電子輸送層がひとつの媒質を構成することができ
る。In this case, in the diffraction grating, a hole transport layer or an electron transport layer can constitute one medium.
【0024】また、この場合、前記部材を、前記ホール
輸送層および電子輸送層の少なくとも一方に形成するこ
とができる。In this case, the member can be formed on at least one of the hole transport layer and the electron transport layer.
【0025】(4)前記発光層は、前記回折格子の少な
くとも一部として機能することができる。(4) The light emitting layer can function as at least a part of the diffraction grating.
【0026】(5)前記電極層の少なくとも一方の層上
に、該光の伝播を規制する層を設けることができる。(5) On at least one of the electrode layers, a layer for regulating the propagation of the light may be provided.
【0027】この場合、前記光の伝播を規制する層は、
クラッド層または誘電体多層膜であることが望ましい。In this case, the layer that regulates the propagation of light is
It is desirable to be a clad layer or a dielectric multilayer film.
【0028】(6)前記発光層を、前記回折格子と異な
る領域に形成することができる。(6) The light emitting layer can be formed in a region different from the diffraction grating.
【0029】(7)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望ましい。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。(7) The light emitting layer preferably contains an organic light emitting material as a light emitting material. By using an organic light emitting material, a wider range of materials can be selected than in the case of using a semiconductor material or an inorganic material, and light of various wavelengths can be emitted.
【0030】前述した本発明の発光装置は、ディスプレ
イに用いることができる。The light emitting device of the present invention described above can be used for a display.
【0031】次に、本発明にかか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。Next, some of the materials that can be used for each part of the light emitting device according to the present invention will be described. These materials are only a part of known materials, and it is a matter of course that materials other than those exemplified can be selected.
【0032】(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発光材料
であることが望ましい。(Light Emitting Layer) The material of the light emitting layer is selected from known compounds in order to obtain light of a predetermined wavelength. The material of the light emitting layer may be either an organic compound or an inorganic compound, but is preferably an organic light emitting material from the viewpoint of abundant types and film forming properties.
【0033】このような有機発光材料としては、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(O
XD−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。Examples of such organic light-emitting materials include, for example, aromatic diamine derivatives (TPD), oxydiazole derivatives (PBD), and oxydiazole dimers (OPD) disclosed in JP-A-10-153967.
XD-8), distilarylene derivative (DSA), beryllium-benzoquinolinol complex (Bebq), triphenylamine derivative (MTDATA), rubrene, quinacridone, triazole derivative, polyphenylene, polyalkylfluorene, polyalkylthiophene, azomethine zinc complex , Porphyrin zinc complex, benzoxazole zinc complex, phenanthroline europium complex and the like can be used.
【0034】また、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2−135359号公
報、同3−152184号公報、さらに、同8−248
276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。As a material for the light emitting layer, Japanese Patent Application Laid-Open
JP-A-70257, JP-A-63-175860, JP-A-2-135361, JP-A-2-135359, JP-A-3-152184, and JP-A-8-248
Known ones such as those described in JP-A-276-276 and JP-A-10-153967 can be used. These compounds may be used alone or as a mixture of two or more.
【0035】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
示できる。As inorganic compounds, ZnS: Mn (red region), ZnS: TbOF (green region), SrS: C
u, SrS: Ag, SrS: Ce (blue region), and the like.
【0036】(ホール輸送層)発光素子部において有機
化合物からなる発光層を用いる場合、必要に応じて電極
層(陽極)と発光層との間にホール輸送層を設けること
ができる。ホール輸送層の材料としては、公知の光伝導
材料のホール注入材料として用いられているもの、ある
いは有機発光装置のホール注入層に使用されている公知
のものの中から選択して用いることができる。ホール輸
送層の材料は、ホールの注入あるいは電子の障壁性のい
ずれかの機能を有するものであり、有機物あるいは無機
物のいずれでもよい。その具体例としては、例えば、特
開平8−248276号公報に開示されているものを例
示することができる。(Hole Transport Layer) When a light emitting layer made of an organic compound is used in the light emitting element portion, a hole transport layer can be provided between the electrode layer (anode) and the light emitting layer as needed. As the material of the hole transport layer, a material used as a hole injection material of a known photoconductive material or a known material used for a hole injection layer of an organic light emitting device can be selected and used. The material of the hole transport layer has a function of injecting holes or blocking electrons, and may be an organic substance or an inorganic substance. Specific examples thereof include those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-248276.
【0037】(電子輸送層)発光素子部において有機化
合物からなる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。(Electron Transport Layer) When a light emitting layer made of an organic compound is used in the light emitting element portion, an electron transport layer can be provided between the electrode layer (cathode) and the light emitting layer as needed. The material of the electron transporting layer only needs to have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and the material can be selected from known substances. Specific examples thereof include those disclosed in JP-A-8-248276.
【0038】(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。(Electrode Layer) As the cathode, an electron injecting metal, an alloy electrically conductive compound, or a mixture thereof having a small work function (for example, 4 eV or less) can be used.
Examples of such an electrode material include, for example, JP-A-8-248.
No. 276 can be used.
【0039】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。As the anode, a metal, an alloy, an electrically conductive compound or a mixture thereof having a large work function (for example, 4 eV or more) can be used. When an optically transparent material is used for the anode, CuI, ITO, SnO
2 , conductive transparent materials such as ZnO can be used,
When transparency is not required, a metal such as gold can be used.
【0040】(回折格子)本発明において、回折格子の
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。(Diffraction Grating) In the present invention, the method of forming the diffraction grating is not particularly limited, and a known method can be used. Representative examples are shown below.
【0041】(1)リソグ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、回折格子を作成する。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。(1) Lithography Method A positive or negative resist is exposed and developed with ultraviolet rays, X-rays, or the like, and the resist layer is patterned to form a diffraction grating. As a patterning technique using a resist such as polymethyl methacrylate or a novolak resin, for example, JP-A-6-224115
And JP-A-7-20637.
【0042】また、ポリイミドをフォトリソグラフィー
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
酸化チタンの回折格子を形成する技術として、例えば特
開平10−59743号公報がある。A technique for patterning polyimide by photolithography is disclosed in, for example,
181689 and 1-222141. Furthermore, as a technique for forming a diffraction grating of polymethyl methacrylate or titanium oxide on a glass substrate by using laser ablation, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-59743.
【0043】(2)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回折格子を形成する。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回折格子とする
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。(2) Method of Forming Refractive Index Distribution by Light Irradiation Light of a wavelength that causes a change in the refractive index is applied to the optical waveguide portion of the optical waveguide, and a portion having a different refractive index is periodically applied to the optical waveguide portion. This forms a diffraction grating. As such a method, it is particularly preferable to form a layer of a polymer or a polymer precursor, partially polymerize the layer by light irradiation or the like, and periodically form regions having different refractive indexes to form a diffraction grating. . As this kind of technology, for example, JP-A-9-31238 and JP-A-9-178901,
JP-A-8-15506, JP-A-5-297202,
JP-A-5-32523, JP-A-5-39480, JP-A-9-211728, JP-A-10-26702,
Nos. 10-8300 and 2-51101.
【0044】(3)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回折格子を形成す
る。(3) Method by stamping Hot stamping using a thermoplastic resin (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 201907), stamping using an ultraviolet curable resin (Japanese Patent Application No. 10-279439), stamping using an electron beam curable resin (Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-235075).
A diffraction grating is formed by stamping as described in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. H11-209686.
【0045】(4)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、回折格子を形成す
る。(4) Etching Method A thin film is selectively removed and patterned by lithography and etching techniques to form a diffraction grating.
【0046】以上、回折格子の形成方法について述べた
が、要するに、回折格子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。The method of forming the diffraction grating has been described above. In short, the diffraction grating only needs to be composed of at least two regions having mutually different refractive indices.
It can be formed by a method of forming two regions with two kinds of materials having different refractive indexes, a method of forming two regions with different refractive indexes by partially modifying one kind of material, or the like.
【0047】(プリズム)プリズムとしては、たとえば
SiO2を主成分とした光学ガラスを、研磨によって形
成することができる。また、たとえばメチルメタクリレ
ートを鋳造成形、射出成形、圧縮成形することにより、
あるいは回折格子を形成するものと同じ材質、たとえば
光学的に透明なSiO2、TiO2,Ta2O5などをエッ
チングにより成形することで、プリズムを得ることもで
きる。(Prism) The prism can be formed by polishing, for example, an optical glass mainly composed of SiO 2 . Also, for example, by casting, injection molding, compression molding of methyl methacrylate,
Alternatively, a prism can be obtained by molding the same material as that forming the diffraction grating, for example, optically transparent SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5, or the like by etching.
【0048】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。Each layer of the light emitting device can be formed by a known method. For example, for each layer of the light emitting device, a suitable film forming method is selected depending on its material, and specific examples include a vapor deposition method, a spin coating method, an LB method, and an ink jet method.
【0049】[0049]
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態] (デバイスの構造)図1は、本実施の形態にかかる発光
装置1000を模式的に示す断面図であり、図2は、図
1におけるA−A線に沿った断面図である。図3〜図7
はそれぞれ、図1に示す発光装置の一変形例を示す断面
図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] (Structure of Device) FIG. 1 is a sectional view schematically showing a light emitting device 1000 according to the present embodiment, and FIG. It is sectional drawing along the AA line. 3 to 7
3 is a cross-sectional view showing a modification of the light emitting device shown in FIG.
【0050】発光装置1000は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部100とを含む。発光素子
部100は、陽極30、発光層40、陰極50、回折格
子12、およびプリズム11を含む。発光層40は、エ
レクトロルミネッセンスによって発光可能な材料から形
成される。陽極30および陰極50は、発光層40に電
界を印加するために設けられる。The light emitting device 1000 comprises a substrate 10 and a substrate 1
0 on the light-emitting element portion 100. The light emitting element section 100 includes an anode 30, a light emitting layer 40, a cathode 50, a diffraction grating 12, and a prism 11. The light emitting layer 40 is formed from a material that can emit light by electroluminescence. The anode 30 and the cathode 50 are provided for applying an electric field to the light emitting layer 40.
【0051】陽極30は透明な導電材料で構成される。
このような透明電極の材料としては、ITOなど前述し
た材料を用いることができる。The anode 30 is made of a transparent conductive material.
As a material for such a transparent electrode, the above-described materials such as ITO can be used.
【0052】回折格子12は、一方向に周期的な屈折率
分布を有する。ここで、回折格子とは、光の回折を利用
して所定のスペクトルを得るために一般的に用いられる
光学素子をいい、2つの媒質層が交互に配列して構成さ
れているものをいう。回折格子12では、図2に示すよ
うに、屈折率の異なる第1の媒質層12aと第2の媒質
層12bとが交互にX方向に配列している。第2の媒質
層12bは、発光層40に連続している。すなわち、発
光層40は回折格子12の一部(第2の媒質層12b)
として機能する。The diffraction grating 12 has a refractive index distribution that is periodic in one direction. Here, the diffraction grating refers to an optical element generally used to obtain a predetermined spectrum using light diffraction, and refers to a structure in which two medium layers are alternately arranged. In the diffraction grating 12, as shown in FIG. 2, first medium layers 12a and second medium layers 12b having different refractive indexes are alternately arranged in the X direction. The second medium layer 12b is continuous with the light emitting layer 40. That is, the light emitting layer 40 is a part of the diffraction grating 12 (the second medium layer 12b).
Function as
【0053】回折格子12は、その周期方向のピッチ
が、aλ/2n(aは1以上の整数、nは平均屈折率)
となるように形成されている。この場合、回折格子12
はa次オーダとなる。したがって、前述した式に基づい
て、回折格子12の周期方向のピッチを所定の値にする
ことにより、回折格子12のオーダを設定することがで
きる。図1および図2においては、回折格子12の周期
方向のピッチがλ/2n(上記式においてa=1)であ
り、1次のオーダの回折格子である場合を示す。なお、
図2において、回折格子12の周期方向のピッチとは、
1組の隣接する第1の媒質層12aおよび第2の媒質層
12bの幅の合計をいう。The pitch in the periodic direction of the diffraction grating 12 is aλ / 2n (a is an integer of 1 or more, and n is the average refractive index).
It is formed so that it becomes. In this case, the diffraction grating 12
Becomes the a-order. Therefore, the order of the diffraction grating 12 can be set by setting the pitch of the diffraction grating 12 in the periodic direction to a predetermined value based on the above-described formula. FIGS. 1 and 2 show a case where the pitch of the diffraction grating 12 in the periodic direction is λ / 2n (a = 1 in the above equation), and the diffraction grating 12 is a first-order diffraction grating. In addition,
In FIG. 2, the pitch in the periodic direction of the diffraction grating 12 is
It refers to the sum of the widths of a pair of adjacent first medium layers 12a and second medium layers 12b.
【0054】回折格子12を構成する第1の媒質層12
aの材質は特に限定されず、発光装置に用いる一般的な
材料の選択範囲のものから第1の媒質層12aを形成す
る。たとえば、第1の媒質層12aは空気などの気体の
層であってもよい。このように、気体の層で光学部材を
形成する場合には、発光装置に用いる一般的な材料の選
択範囲で、光学部材を構成する二媒質の屈折率差を大き
くすることができ、所望の光の波長に対して効率のよい
回折格子を得ることができる。この変形例は、他の実施
の形態についても同様に適用できる。First medium layer 12 constituting diffraction grating 12
The material of “a” is not particularly limited, and the first medium layer 12a is formed from a material in a selection range of a general material used for the light emitting device. For example, the first medium layer 12a may be a layer of a gas such as air. As described above, when the optical member is formed of a gas layer, the refractive index difference between the two media constituting the optical member can be increased within a range of selection of a general material used for the light emitting device. An efficient diffraction grating can be obtained for the wavelength of light. This modified example can be similarly applied to other embodiments.
【0055】本実施の形態にかかる発光装置1000に
用いられる回折格子12は、不完全フォトニックバンド
を構成する。さらに、発光層40の発光スペクトルのエ
ネルギー準位が、回折格子12によって形成されるバン
ドに含まれるバンドエッジのエネルギー準位を含むよう
に回折格子12が構成される。光に対してのバンドは、
回折格子12によって形成される。このバンドは、ある
バンドエッジのエネルギーにおいて、状態密度が高い状
態で得られる。また、発光層40において、発光する光
のスペクトルが、このバンドエッジのエネルギー準位を
含むように回折格子12が構成されている。したがっ
て、発光層40での発光がこのバンドエッジのエネルギ
ー準位で起こりやすくなる。これにより、このバンドエ
ッジのエネルギー準位に対応する波長を有し、スペクト
ル幅が狭い光を発光し、かつ高収率の素子を得ることが
できる。The diffraction grating 12 used in the light emitting device 1000 according to the present embodiment forms an incomplete photonic band. Further, the diffraction grating 12 is configured so that the energy level of the emission spectrum of the light emitting layer 40 includes the energy level of the band edge included in the band formed by the diffraction grating 12. The band for light is
It is formed by the diffraction grating 12. This band is obtained with a high state density at a certain band edge energy. Further, in the light emitting layer 40, the diffraction grating 12 is configured such that the spectrum of the emitted light includes the energy level of this band edge. Therefore, light emission in the light emitting layer 40 easily occurs at the energy level of the band edge. Accordingly, a device having a wavelength corresponding to the energy level of the band edge, emitting light with a narrow spectrum width, and having a high yield can be obtained.
【0056】また、回折格子12は、分布帰還型の回折
格子を用いている。波長選択性および指向性に優れ、発
光スペクトル幅の狭い光を得ることができる。さらに、
回折格子12は、屈折率結合型構造または利得結合型構
造を有することが望ましい。図1においては、回折格子
12が利得結合型構造である場合を示す。As the diffraction grating 12, a distributed feedback type diffraction grating is used. It has excellent wavelength selectivity and directivity, and can obtain light with a narrow emission spectrum width. further,
The diffraction grating 12 preferably has a refractive index coupling type structure or a gain coupling type structure. FIG. 1 shows a case where the diffraction grating 12 has a gain coupling type structure.
【0057】本実施の形態の発光装置1000では、光
が伝播する方向を変えるための部材として、プリズムを
用いる。図1に示すように、プリズム11は基板10上
に形成され、かつ発光層40を貫通し、その先端が陰極
50に位置する。図1に示す発光装置1000において
は、基板10の面方向(X方向)に光が伝播する。この
場合、プリズム11によって、基板10の面方向に伝播
する光を、プリズム11によって、基板10と交差する
方向へと伝播させることができる。図1においては、プ
リズム11によって、基板10の面方向(X方向)およ
び基板の膜厚方向(Y方向)へと光を出射させる場合を
示すが、プリズム11の形状および材質を適宜選択する
ことにより、任意の方向に光を伝播させることができ
る。また、プリズム11の配置場所および大きさは、発
光した光の量や方向を変化させる光の量に応じて適宜設
定することができる。In the light emitting device 1000 of this embodiment, a prism is used as a member for changing the direction in which light propagates. As shown in FIG. 1, the prism 11 is formed on the substrate 10, penetrates the light emitting layer 40, and has a tip located at the cathode 50. In the light emitting device 1000 shown in FIG. 1, light propagates in the plane direction of the substrate 10 (X direction). In this case, light propagating in the surface direction of the substrate 10 can be propagated by the prism 11 in a direction crossing the substrate 10. FIG. 1 shows a case where the prism 11 emits light in the surface direction (X direction) of the substrate 10 and in the film thickness direction (Y direction) of the substrate, but the shape and material of the prism 11 are appropriately selected. Thereby, light can be propagated in an arbitrary direction. The location and size of the prism 11 can be appropriately set according to the amount of emitted light and the amount of light that changes the direction.
【0058】また、発光装置1000においては、プリ
ズム11が基板10上に形成されている。プリズム11
を設置する位置はこれに限定されるわけではないが、回
折格子12により近い位置であることが望ましい。In the light emitting device 1000, the prism 11 is formed on the substrate 10. Prism 11
Is not limited to this, but is desirably a position closer to the diffraction grating 12.
【0059】陰極50は、発光層40の表面を覆うよう
に形成される。このように、陰極50を発光層40上に
形成することにより、電流を発光層40に集中して供給
することができ、電流の損失を小さくできる。The cathode 50 is formed so as to cover the surface of the light emitting layer 40. As described above, by forming the cathode 50 on the light emitting layer 40, the current can be concentratedly supplied to the light emitting layer 40, and the loss of the current can be reduced.
【0060】なお、回折格子12の面方向(図1におけ
るX方向)および回折格子12と交差する方向(図1に
おけるY方向)以外の方向には漏れモードの光の伝搬が
許容される。たとえば、回折格子12の面方向(図1に
おけるX方向)への光の伝搬を抑制するために、必要に
応じて、たとえば、図示しない反射層を設けることもで
きる。このことは、以下に述べる変形例および他の実施
の形態でも同様である。The propagation of light in the leak mode is allowed in directions other than the plane direction of the diffraction grating 12 (X direction in FIG. 1) and the direction crossing the diffraction grating 12 (Y direction in FIG. 1). For example, in order to suppress the propagation of light in the plane direction of the diffraction grating 12 (X direction in FIG. 1), for example, a reflection layer (not shown) can be provided as necessary. This is the same in the modified examples and other embodiments described below.
【0061】発光装置1000の回折格子12の製造方
法および各層を構成する材料などについては、前述した
方法あるいは材料などを適宜用いることができる。これ
らの製造方法および材料については、以下に述べる変形
例および他の実施の形態でも同様である。As for the method of manufacturing the diffraction grating 12 of the light emitting device 1000 and the materials constituting each layer, the above-described methods and materials can be appropriately used. These manufacturing methods and materials are the same in the following modified examples and other embodiments.
【0062】(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。(Operation of Device) Next, the light emitting device 1
000 will be described.
【0063】陽極30と陰極50とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極50から電子が、陽極30から
ホールが、それぞれ発光層40内に注入される。発光層
40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。発光層40において発生し
た光は、回折格子12によって分布帰還型の伝搬が行な
われ、基板10が面方向(X方向)へと伝播し、プリズ
ム11に入射する結果、基板10表面とほぼ垂直な方向
(Y方向)へと伝播する方向が変えられ出射する。By applying a predetermined voltage to the anode 30 and the cathode 50, electrons are injected from the cathode 50 and holes are injected from the anode 30 into the light emitting layer 40, respectively. In the light emitting layer 40, the electrons and holes are recombined to generate excitons, and when the excitons are deactivated, light such as fluorescence or phosphorescence is generated. The light generated in the light emitting layer 40 is distributed-propagation-type propagated by the diffraction grating 12, propagates in the plane direction (X direction) of the substrate 10, and enters the prism 11, so that the light is substantially perpendicular to the surface of the substrate 10. The direction of propagation in the direction (Y direction) is changed and the light is emitted.
【0064】(作用および効果)本発明によれば、発光
素子部100がプリズム11を含むことにより、発光層
40にて発生した光の一部がプリズム11によって伝播
する方向が変えられ、基板10が面方向だけでなく、基
板10と交差する方向にも光が出射するように制御され
る。(Operation and Effect) According to the present invention, since the light emitting element section 100 includes the prism 11, the direction in which a part of the light generated in the light emitting layer 40 propagates by the prism 11 is changed. Is controlled so that light is emitted not only in the plane direction but also in a direction crossing the substrate 10.
【0065】特に、本実施の形態にかかる発光装置10
00のように、回折格子12が1次のオーダの回折格子
である場合は、プリズム11等の光が伝播する方向を変
えるための部材を設けなければ、回折格子12の面方向
(図1においてX方向)のみに光が伝播する。これに対
し、本実施の形態にかかる発光装置1000によれば、
プリズム11を設けることにより、光が伝播する方向を
変えることができ、基板10と交差する方向(図1にお
いてY方向)にも光が伝播する。これにより、いわゆる
面発光を達成することができる。In particular, the light emitting device 10 according to the present embodiment
In the case where the diffraction grating 12 is a first-order diffraction grating as in 00, unless a member such as the prism 11 for changing the direction in which light propagates is provided, the plane direction of the diffraction grating 12 (in FIG. Light propagates only in the X direction). On the other hand, according to the light emitting device 1000 according to the present embodiment,
By providing the prism 11, the direction in which light propagates can be changed, and light also propagates in a direction intersecting with the substrate 10 (Y direction in FIG. 1). Thereby, so-called surface light emission can be achieved.
【0066】(変形例)図1および図2に示す発光装置
1000において、回折格子12、プリズム11や発光
層40の形成位置を変えたり、あるいはさらに他の層を
設けることにより、図3〜図7に例示する構造を含む発
光装置を採用することもできる。これらの図において、
発光装置1000の構成要素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。なお、これらの変形例
は、他の実施の形態についても同様に適用できる。(Modification) In the light emitting device 1000 shown in FIGS. 1 and 2, the positions where the diffraction grating 12, the prism 11 and the light emitting layer 40 are formed are changed, or other layers are provided, so that FIGS. A light emitting device including the structure exemplified in FIG. 7 can also be adopted. In these figures,
The same members as the components of the light emitting device 1000 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted. Note that these modified examples can be similarly applied to other embodiments.
【0067】図3〜図7はそれぞれ、本実施の形態にか
かる発光装置の一変形例(発光装置1001〜100
5)を模式的に示す断面図である。FIGS. 3 to 7 show modifications of the light emitting device according to the present embodiment (light emitting devices 1001 to 100).
It is sectional drawing which shows 5) typically.
【0068】(a)図3に示す発光装置1001は、発
光素子部101にホール輸送層70を含む点で、そのよ
うなホール輸送層が設けられていない発光装置1000
と異なる。また、発光装置1001はプリズム21が陽
極30上に形成されている点で、プリズム11が基板1
0上に形成されている発光装置1000と異なる。(A) The light emitting device 1001 shown in FIG. 3 is different from the light emitting device 1000 in that the light emitting element portion 101 includes the hole transport layer 70 in that the hole transport layer is not provided.
And different. The light emitting device 1001 differs from the light emitting device 1001 in that the prism 21 is formed on the
The light emitting device 1000 is different from the light emitting device 1000 formed on the light emitting device 0.
【0069】発光装置1001は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部101とを含む。発光素子
部101は、陽極30、ホール輸送層70、発光層4
0、および陰極50がこの順序で基板10上に積層され
ることにより形成される。また、回折格子12がホール
輸送層70上に形成され、プリズム21が陽極30上に
形成されている。The light emitting device 1001 comprises a substrate 10 and a substrate 1
0 on the light emitting element portion 101. The light emitting element unit 101 includes the anode 30, the hole transport layer 70, and the light emitting layer 4
0 and the cathode 50 are laminated on the substrate 10 in this order. The diffraction grating 12 is formed on the hole transport layer 70, and the prism 21 is formed on the anode 30.
【0070】次に、この発光装置1001の動作につい
て説明する。Next, the operation of the light emitting device 1001 will be described.
【0071】陽極30と陰極50とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極50から発光層40内に電子が
注入され、さらに、陽極30からホール輸送層70を介
して発光層40内にホールが注入される。発光層40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。これ以降の動作は、第1の実施の
形態にかかる発光装置1000とほぼ同様であるため、
説明は省略する。When a predetermined voltage is applied between the anode 30 and the cathode 50, electrons are injected from the cathode 50 into the light emitting layer 40, and further, from the anode 30 into the light emitting layer 40 via the hole transport layer 70. Holes are injected. In the light emitting layer 40, the electrons and holes are recombined to generate excitons, and when the excitons are deactivated, light such as fluorescence or phosphorescence is generated. Subsequent operations are substantially the same as those of the light emitting device 1000 according to the first embodiment.
Description is omitted.
【0072】発光装置1001は、図1に示す発光装置
1000と同様の作用および効果を有するのに加え、ホ
ール輸送層70が設けられているため、ホールの輸送能
の向上を図ることができる。The light emitting device 1001 has the same functions and effects as those of the light emitting device 1000 shown in FIG. 1, and also has the hole transporting layer 70, so that the hole transporting ability can be improved.
【0073】(b)図4に示す発光装置1002は、発
光素子部102にホール輸送層70を含む点、および回
折格子112を構成する第2の媒質層112bがホール
輸送層70に連続している点で、図1に示す発光装置1
000と異なる。(B) In the light emitting device 1002 shown in FIG. 4, the point that the light emitting element portion 102 includes the hole transport layer 70 and the second medium layer 112b constituting the diffraction grating 112 is continuous with the hole transport layer 70 The light emitting device 1 shown in FIG.
000.
【0074】発光装置1002は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部102とを含む。発光素子
部102は、陽極30およびプリズム11、ホール輸送
層70、発光層40、および陰極50がこの順序で基板
10上に積層されることにより形成される。The light emitting device 1002 comprises a substrate 10 and a substrate 1
0 on the light emitting element portion 102. The light emitting element section 102 is formed by stacking the anode 30 and the prism 11, the hole transport layer 70, the light emitting layer 40, and the cathode 50 on the substrate 10 in this order.
【0075】また、回折格子112bは陽極30上に形
成されている。回折格子112を構成する第2の媒質層
112bはホール輸送層70に連続して形成されてい
る。すなわち、ホール輸送層70が、回折格子112の
一部(第2の媒質層112b)として機能する。The diffraction grating 112b is formed on the anode 30. The second medium layer 112b constituting the diffraction grating 112 is formed continuously with the hole transport layer 70. That is, the hole transport layer 70 functions as a part of the diffraction grating 112 (the second medium layer 112b).
【0076】次に、この発光装置1002の動作につい
て説明する。Next, the operation of the light emitting device 1002 will be described.
【0077】陽極30と陰極50とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極50から発光層40内に電子が
注入され、さらに、陽極30からホール輸送層70を介
して発光層40内にホールが注入される。発光層40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。これ以降の動作は、第1の実施の
形態にかかる発光装置1000とほぼ同様であるため、
説明は省略する。When a predetermined voltage is applied to the anode 30 and the cathode 50, electrons are injected from the cathode 50 into the light emitting layer 40, and further, from the anode 30 into the light emitting layer 40 via the hole transport layer 70. Holes are injected. In the light emitting layer 40, the electrons and holes are recombined to generate excitons, and when the excitons are deactivated, light such as fluorescence or phosphorescence is generated. Subsequent operations are substantially the same as those of the light emitting device 1000 according to the first embodiment.
Description is omitted.
【0078】発光装置1002は、図3に示す発光装置
1001とほぼ同様の作用および効果を有する。Light emitting device 1002 has substantially the same operation and effect as light emitting device 1001 shown in FIG.
【0079】なお、図4においては、ホール輸送層70
内に回折格子112を設けた例を示したが、陽極30が
金属以外の材料で形成される場合、たとえばITOで形
成する場合には、ホール輸送層70および陽極30から
回折格子を形成してもよい。In FIG. 4, the hole transport layer 70
Although the example in which the diffraction grating 112 is provided inside is shown, when the anode 30 is formed of a material other than metal, for example, when formed of ITO, the diffraction grating is formed from the hole transport layer 70 and the anode 30. Is also good.
【0080】(c)図5に示す発光装置1003は、ホ
ール輸送層70および電子輸送層80を発光素子部10
3に含む点、回折格子212を構成する第2の媒質層2
12bが電子輸送層80に連続している点、およびプリ
ズム21が陽極30上に形成されている点で、図1に示
す発光装置1000と異なる。(C) In the light emitting device 1003 shown in FIG. 5, the hole transport layer 70 and the electron transport layer 80 are
3, the second medium layer 2 constituting the diffraction grating 212
The light emitting device 1000 differs from the light emitting device 1000 shown in FIG. 1 in that 12b is continuous with the electron transport layer 80 and that the prism 21 is formed on the anode 30.
【0081】発光装置1003は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部103とを含む。発光素子
部103は、陽極30、ホール輸送層70およびプリズ
ム21、発光層40、電子輸送層80、および陰極50
がこの順序で積層されることにより形成される。また、
回折格子212は発光層40上に形成され、かつ回折格
子212を構成する第2の媒質層212bは電子輸送層
80に連続して形成されている。すなわち、電子輸送層
80が、回折格子212の一部(第2の媒質層212
b)として機能する。The light emitting device 1003 comprises a substrate 10 and a substrate 1
And a light emitting element portion 103 formed on the light emitting element portion 0. The light emitting element section 103 includes an anode 30, a hole transport layer 70 and a prism 21, a light emitting layer 40, an electron transport layer 80, and a cathode 50.
Are formed by laminating in this order. Also,
The diffraction grating 212 is formed on the light emitting layer 40, and the second medium layer 212 b constituting the diffraction grating 212 is formed continuously from the electron transport layer 80. That is, the electron transport layer 80 is formed as a part of the diffraction grating 212 (the second medium layer 212).
Functions as b).
【0082】次に、この発光装置1003の動作につい
て説明する。Next, the operation of the light emitting device 1003 will be described.
【0083】陽極30と陰極50とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極50から電子輸送層80を介し
て発光層40内に電子が注入され、さらに、陽極30か
らホール輸送層70を介して発光層40内にホールが注
入される。発光層40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。これ以降
の動作は、第1の実施の形態にかかる発光装置1000
とほぼ同様である。When a predetermined voltage is applied to the anode 30 and the cathode 50, electrons are injected from the cathode 50 into the light emitting layer 40 via the electron transport layer 80. Through the holes, holes are injected into the light emitting layer 40. In the light emitting layer 40, the electrons and holes are recombined to generate excitons, and when the excitons are deactivated, light such as fluorescence or phosphorescence is generated. Subsequent operations are performed by the light emitting device 1000 according to the first embodiment.
It is almost the same as
【0084】発光装置1003は、図1に示す発光装置
1000と同様の作用および効果を有するうえに、ホー
ル輸送層70および電子輸送層80が設けられているた
め、ホールおよび電子の輸送能の向上を図ることができ
る。Light emitting device 1003 has the same function and effect as light emitting device 1000 shown in FIG. 1, and further includes hole transport layer 70 and electron transport layer 80, thereby improving the hole and electron transport ability. Can be achieved.
【0085】なお、図5においては、電子輸送層80内
に回折格子212を設けた例を示したが、陰極50を金
属以外の材料、たとえばダイヤモンド等で形成する場合
には、電子輸送層80および陰極50により回折格子を
形成することができる。また、電子輸送層80を形成し
ない場合には、陰極50と発光層40とによって回折格
子を形成することもできる。FIG. 5 shows an example in which the diffraction grating 212 is provided in the electron transport layer 80. However, when the cathode 50 is formed of a material other than metal, for example, diamond, the electron transport layer 80 is formed. And the cathode 50 can form a diffraction grating. When the electron transport layer 80 is not formed, a diffraction grating can be formed by the cathode 50 and the light emitting layer 40.
【0086】(d)図6に示す発光装置1004は、発
光素子部104にホール輸送層170を含む点で、図1
に示す発光装置1000と異なる。また、ホール輸送層
170を発光素子部104に含む点、回折格子312を
構成する第2の媒質層312bが発光層140に連続し
ている点、およびプリズム121が陽極30上に形成さ
れている点で、図3に示す発光装置1001と同様の構
成を有する。一方、回折格子312を構成する第1の媒
質層312aがホール輸送層170に連続している点
で、図3に示す発光装置1001と異なる。(D) The light emitting device 1004 shown in FIG. 6 differs from the light emitting device portion 104 in that the light emitting element portion 104 includes the hole transport layer 170 in FIG.
Is different from the light emitting device 1000 shown in FIG. In addition, the point that the hole transport layer 170 is included in the light emitting element portion 104, the point that the second medium layer 312b forming the diffraction grating 312 is continuous with the light emitting layer 140, and the prism 121 are formed on the anode 30. In this respect, it has a configuration similar to that of the light emitting device 1001 shown in FIG. On the other hand, the light emitting device 1001 shown in FIG. 3 is different from the light emitting device 1001 shown in FIG. 3 in that the first medium layer 312a forming the diffraction grating 312 is continuous with the hole transport layer 170.
【0087】発光装置1004は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部104とを含む。発光素子
部104は、陽極30、ホール輸送層170およびプリ
ズム121、発光層140、および陰極50がこの順序
で積層されることにより形成される。また、回折格子3
12は、発光層140とホール輸送層170との境界領
域に形成されている。すなわち、回折格子312は、ホ
ール輸送層170の上面に設けられた溝13に発光層1
40を形成するための材料を埋め込むことによって形成
される。したがって、回折格子312を構成する第1の
媒質層312aはホール輸送層170に連続する。した
がって、ホール輸送層170が、回折格子312の一部
(第1の媒質層312a)として機能する。また、回折
格子312を構成する第2の媒質層312bは発光層1
40に連続する。したがって、発光層140が回折格子
312の一部(第2の媒質層312b)として機能す
る。The light emitting device 1004 includes the substrate 10 and the substrate 1
0 on the light-emitting element portion 104. The light emitting element section 104 is formed by stacking the anode 30, the hole transport layer 170 and the prism 121, the light emitting layer 140, and the cathode 50 in this order. Also, the diffraction grating 3
Reference numeral 12 is formed in a boundary region between the light emitting layer 140 and the hole transport layer 170. That is, the diffraction grating 312 has the light emitting layer 1 in the groove 13 provided on the upper surface of the hole transport layer 170.
It is formed by embedding a material for forming 40. Therefore, the first medium layer 312 a constituting the diffraction grating 312 is continuous with the hole transport layer 170. Therefore, the hole transport layer 170 functions as a part of the diffraction grating 312 (first medium layer 312a). The second medium layer 312b constituting the diffraction grating 312 is the light emitting layer 1
Continue to 40. Therefore, the light emitting layer 140 functions as a part of the diffraction grating 312 (the second medium layer 312b).
【0088】この発光装置1004の動作、作用、およ
び効果は、図3に示す発光装置1001と同様であるの
で、説明は省略する。The operation, operation, and effect of the light emitting device 1004 are the same as those of the light emitting device 1001 shown in FIG.
【0089】(e)図7に示す発光装置1005は、回
折格子412が屈折率分布型構造を有する点で、前述し
た発光装置1000〜1004とは異なる。また、発光
装置1005は、発光素子部105にホール輸送層70
を含む点で、図3に示す発光装置1001と同様の構成
を有する。一方、回折格子412が基板10上に形成さ
れている点、およびプリズム31が絶縁物60上に形成
されている点で、図3に示す発光装置1001と異な
る。(E) The light emitting device 1005 shown in FIG. 7 differs from the light emitting devices 1000 to 1004 in that the diffraction grating 412 has a refractive index distribution type structure. Further, the light emitting device 1005 includes the hole transport layer 70 in the light emitting element portion 105.
The light emitting device 1001 has the same configuration as the light emitting device 1001 shown in FIG. On the other hand, it differs from the light emitting device 1001 shown in FIG. 3 in that the diffraction grating 412 is formed on the substrate 10 and the prism 31 is formed on the insulator 60.
【0090】発光装置1005は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部105とを含む。発光素子
部105は、絶縁層60、陽極30およびプリズム3
1、ホール輸送層70、発光層40、および陰極50が
この順序で積層されることにより形成される。The light emitting device 1005 comprises a substrate 10 and a substrate 1
0 formed on the light emitting element portion 105. The light emitting element section 105 includes the insulating layer 60, the anode 30, and the prism 3
1. The hole transport layer 70, the light emitting layer 40, and the cathode 50 are formed by stacking in this order.
【0091】また、回折格子412は、第1の媒質層4
12aおよび第2の媒質層412bから構成され、かつ
屈折率結合型構造を有する。第1の媒質層412aは、
図1に示す回折格子12を構成する第1の媒質層12a
と同様の材料にて形成される。第2の媒質層412bは
絶縁層60に連続する。すなわち、絶縁層60が、回折
格子412の一部(第2の媒質層412b)として機能
する。The diffraction grating 412 is formed on the first medium layer 4.
12a and the second medium layer 412b, and has a refractive index coupling type structure. The first medium layer 412a is
First medium layer 12a constituting diffraction grating 12 shown in FIG.
It is formed of the same material as. The second medium layer 412b is continuous with the insulating layer 60. That is, the insulating layer 60 functions as a part of the diffraction grating 412 (the second medium layer 412b).
【0092】この発光装置1005の動作、作用、およ
び効果は、図3に示す発光装置1001とほぼ同様であ
る。The operation, operation, and effects of the light emitting device 1005 are almost the same as those of the light emitting device 1001 shown in FIG.
【0093】[第2の実施の形態] (デバイスの構造)図8は、本実施の形態にかかる発光
装置2000を模式的に示す断面図である。[Second Embodiment] (Structure of Device) FIG. 8 is a sectional view schematically showing a light emitting device 2000 according to the present embodiment.
【0094】発光装置2000は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部200とを含む。発光装置
2000は、発光素子部200が陽極30、発光層4
0、陰極50、および回折格子12を含む点で、第1の
実施の形態にかかる発光装置1000と同様である。一
方、発光装置2000は、光の伝播方向を変えるための
部材として、プリズム11のかわりに、回折格子12と
は異なる回折格子20が基板10上に形成されている点
で、第1の実施の形態にかかる発光装置1000と異な
る。The light emitting device 2000 comprises a substrate 10 and a substrate 1
0 on the light-emitting element portion 200. In the light emitting device 2000, the light emitting element unit 200 includes the anode 30, the light emitting layer 4
The light emitting device 1000 according to the first embodiment is the same as the light emitting device 1000 according to the first embodiment in that the light emitting device 1000 includes 0, the cathode 50, and the diffraction grating 12. On the other hand, the light emitting device 2000 is different from the first embodiment in that a diffraction grating 20 different from the diffraction grating 12 is formed on the substrate 10 instead of the prism 11 as a member for changing the propagation direction of light. Different from the light emitting device 1000 according to the embodiment.
【0095】回折格子20は、その周期方向のピッチが
(a+1)λ/2n(aは1以上の整数、nは平均屈折
率)であるように設定される。ここで、回折格子のオー
ダは(a+1)オーダとなる。したがって、回折格子2
0は2次オーダ以上の回折格子である。本実施の形態に
おいては、回折格子20は2次オーダの回折格子であ
り、図8に示すように、その周期方向のピッチがλ/n
となるように形成されている。The diffraction grating 20 is set so that the pitch in the periodic direction is (a + 1) λ / 2n (a is an integer of 1 or more, and n is the average refractive index). Here, the order of the diffraction grating is (a + 1) order. Therefore, diffraction grating 2
0 is a diffraction grating of the second order or higher. In the present embodiment, the diffraction grating 20 is a second-order diffraction grating, and its pitch in the periodic direction is λ / n, as shown in FIG.
It is formed so that it becomes.
【0096】回折格子20が2次以上のオーダの場合、
回折格子20に入射した光は、基板10の面方向(X方
向)だけでなく、基板10と交差する方向(Y方向)へ
も出射する。特に、図2に示すように、回折格子12が
2次のオーダである場合、基板10が面方向(図1に示
すX方向)、ならびに基板10の膜厚方向(図1に示す
Y方向)へも光が出射する。前述した式に基づいて、回
折格子12の周期方向のピッチを所定の値にすることに
より、回折格子12のオーダを設定することができる。When the diffraction grating 20 is of the second order or higher,
The light incident on the diffraction grating 20 is emitted not only in the plane direction of the substrate 10 (X direction) but also in the direction intersecting with the substrate 10 (Y direction). In particular, as shown in FIG. 2, when the diffraction grating 12 is of the second order, the substrate 10 is in the plane direction (X direction shown in FIG. 1) and the film thickness direction of the substrate 10 (Y direction shown in FIG. 1). Light is also emitted to The order of the diffraction grating 12 can be set by setting the pitch of the diffraction grating 12 in the periodic direction to a predetermined value based on the above-described formula.
【0097】なお、本実施の形態においては、回折格子
20が2次オーダの回折格子である場合を示したが、回
折格子20は2次オーダの回折格子に限定されるわけで
はなく、2次オーダ以上の回折格子であればよい。ま
た、回折格子20のオーダは、前述の第1の実施形態に
おいて示した式に基づいて、回折格子20の周期方向の
ピッチを所定の値にすることにより設定することができ
る。回折格子20のピッチを適宜選択して、回折格子2
0のオーダを設定することにより、任意の方向に光を伝
播させることができる。また、回折格子20の配置場所
は適宜設定することができる。In this embodiment, the case where the diffraction grating 20 is a second-order diffraction grating has been described. However, the diffraction grating 20 is not limited to the second-order diffraction grating, and is not limited to the second-order diffraction grating. Any diffraction grating of the order or more may be used. The order of the diffraction grating 20 can be set by setting the pitch of the diffraction grating 20 in the periodic direction to a predetermined value based on the equation shown in the first embodiment. By appropriately selecting the pitch of the diffraction grating 20, the diffraction grating 2
By setting the order of 0, light can be propagated in an arbitrary direction. The location of the diffraction grating 20 can be set as appropriate.
【0098】(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。(Operation of Device) Next, the light emitting device 2
000 will be described.
【0099】陽極30と陰極50とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極50から電子が、陽極30から
ホールが、それぞれ発光層40内に注入される。発光層
40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。発光層40において発生し
た光は、回折格子12によって分布帰還型の伝搬が行な
われ、基板10が面方向(X方向)へと出射する。ここ
で、発光層40において発生した光の一部が2次オーダ
の回折格子20に入射する結果、当該光は、基板10表
面とほぼ垂直な方向(Y方向)へと伝播する方向が変え
られた後出射する。When a predetermined voltage is applied to the anode 30 and the cathode 50, electrons are injected from the cathode 50 and holes are injected from the anode 30 into the light emitting layer 40, respectively. In the light emitting layer 40, the electrons and holes are recombined to generate excitons, and when the excitons are deactivated, light such as fluorescence or phosphorescence is generated. The light generated in the light emitting layer 40 is distributed-propagation-type propagated by the diffraction grating 12, and is emitted from the substrate 10 in the plane direction (X direction). Here, as a result of a part of the light generated in the light emitting layer 40 being incident on the diffraction grating 20 of the second order, the direction in which the light propagates in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate 10 (Y direction) is changed. And then exit.
【0100】(作用および効果)本実施の形態にかかる
発光装置2000は、第1の実施の形態にかかる発光装
置1000と同様の作用および効果を有する。すなわ
ち、発光装置2000によれば、発光素子部200が回
折格子20を含むことにより、発光層40にて発生した
光の一部が回折格子20によって伝播する方向が変えら
れることにより、基板10が面方向だけでなく、基板1
0と交差する方向にも光が出射するように制御される。(Operation and Effect) The light emitting device 2000 according to the present embodiment has the same operation and effect as the light emitting device 1000 according to the first embodiment. That is, according to the light emitting device 2000, the light emitting element unit 200 includes the diffraction grating 20, so that the direction in which a part of the light generated in the light emitting layer 40 propagates by the diffraction grating 20 is changed. In addition to the surface direction,
Control is performed so that light is emitted also in the direction intersecting zero.
【0101】[第3の実施の形態] (デバイスの構造)図9は、本実施の形態にかかる発光
装置3000を模式的に示す断面図であり、図10
(a)は、図9におけるB−B線に沿った断面図であ
り、図10(b),図10(c)はそれぞれ、図10
(a)に示す回折格子22の一変形例を示す図である。[Third Embodiment] (Structure of Device) FIG. 9 is a sectional view schematically showing a light emitting device 3000 according to the present embodiment, and FIG.
10A is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 9, and FIGS. 10B and 10C are FIGS.
It is a figure showing a modification of diffraction grating 22 shown in (a).
【0102】発光装置3000は、回折格子22が第
1、第2、および第3の方向に周期的な屈折率分布を有
する点で、一方向に周期的な屈折率分布を有する回折格
子12を含む発光装置1000(第1の実施形態)と異
なる。そのほかの構成要素は第1の実施の形態にかかる
発光装置1000とほぼ同様であるため、当該構成要素
については説明を省略する。なお、図10(a)におい
ては、プリズム11(図9参照)を省略し、回折格子2
2を構成する第1および第2の媒質層22a,22bの
みを示す。Light emitting device 3000 includes diffraction grating 12 having a periodic refractive index distribution in one direction, in that diffraction grating 22 has a periodic refractive index distribution in the first, second, and third directions. This is different from the light emitting device 1000 (the first embodiment). The other components are substantially the same as those of the light emitting device 1000 according to the first embodiment, and thus the description of the components will be omitted. In FIG. 10A, the prism 11 (see FIG. 9) is omitted, and the diffraction grating 2
2, only the first and second medium layers 22a and 22b are shown.
【0103】回折格子22は、前述したように、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。すなわち、回折格子22では、図10(a)に示す
ように、屈折率の異なる第1の媒質層22aが三角格子
状に配列している。第1の媒質層22aは柱状であり、
第2の媒質層22bは第1の媒質層22bの間に配置さ
れている。また、第2の媒質層22bは、第1の実施の
形態にかかる第2の媒質層22bと同様に、発光層40
に連続している。The diffraction grating 22 has the first,
It has a periodic refractive index distribution in the second and third directions. That is, in the diffraction grating 22, as shown in FIG. 10A, the first medium layers 22a having different refractive indexes are arranged in a triangular lattice shape. The first medium layer 22a has a columnar shape,
The second medium layer 22b is disposed between the first medium layers 22b. In addition, the second medium layer 22b includes the light emitting layer 40 like the second medium layer 22b according to the first embodiment.
It is continuous.
【0104】また、本実施の形態にかかる発光装置30
00においては、回折格子22の周期方向のピッチがλ
/2n(nは平均屈折率)である。したがって、回折格
子22は1次オーダの回折格子である。なお、図10
(a)の(1)に示すように、回折格子22がa,b,
およびc方向に周期的な屈折率分布を有する場合、その
ピッチは、1つ挟んで隣接する第1の媒質層22aの中
心間の距離をλ/2nとする。また、なお、図10
(a)の(2)に示すように、回折格子22がa'',
b'',およびc''方向に周期的な屈折率分布を有する場
合、そのピッチは、隣接する第1の媒質層22aの中心
間の距離をλ/2nとする。Further, the light emitting device 30 according to the present embodiment
00, the pitch in the periodic direction of the diffraction grating 22 is λ
/ 2n (n is the average refractive index). Therefore, the diffraction grating 22 is a first-order diffraction grating. Note that FIG.
As shown in (a) of (a), the diffraction grating 22 has a, b,
And a periodic refractive index distribution in the c direction, the pitch is set such that the distance between the centers of the first medium layers 22a adjacent to each other is λ / 2n. In addition, FIG.
As shown in (2) of (a), the diffraction grating 22 has a ″,
When the refractive index distribution has a periodic refractive index distribution in the b ″ and c ″ directions, the pitch is such that the distance between the centers of the adjacent first medium layers 22a is λ / 2n.
【0105】回折格子22は、第1の実施の形態にかか
る回折格子12と同様に、1次オーダの回折格子であ
る。The diffraction grating 22 is a first-order diffraction grating, like the diffraction grating 12 according to the first embodiment.
【0106】なお、回折格子22の一変形例を図10
(b)および図10(c)に示す。図10(b)は、図
10(a)に示す第1の媒質層22aを正方格子状に配
置した例である。この場合、第1および第2の方向
(a’およびb’方向)に周期的な屈折率分布を有す
る。図10(a)の(2)、および図10(b)におい
て、回折格子22の周期方向のピッチとは、隣接する第
1の媒質層22aの中心間の距離をいう。A modification of the diffraction grating 22 is shown in FIG.
(B) and FIG. 10 (c). FIG. 10B shows an example in which the first medium layers 22a shown in FIG. 10A are arranged in a square lattice. In this case, it has a periodic refractive index distribution in the first and second directions (a ′ and b ′ directions). In (2) of FIG. 10A and FIG. 10B, the pitch in the periodic direction of the diffraction grating 22 refers to the distance between the centers of the adjacent first medium layers 22a.
【0107】また、図10(c)は、図10(a)にお
ける第1の媒質層22aを蜂の巣状に配置した例であ
る。FIG. 10C shows an example in which the first medium layer 22a in FIG. 10A is arranged in a honeycomb shape.
【0108】図10(b)および図10(c)に示すい
ずれの場合においても、回折格子22は1次オーダの回
折格子である。また、図10(b)では、隣接する第1
の媒質層22aの中心間の距離がλ/2nである。図1
0(c)においては、1つ挟んで隣接する第1の媒質層
22aの中心間の距離がλ/2nである。In both cases shown in FIGS. 10B and 10C, the diffraction grating 22 is a first-order diffraction grating. Further, in FIG.
The distance between the centers of the medium layers 22a is λ / 2n. FIG.
In 0 (c), the distance between the centers of the first medium layers 22a adjacent to each other is λ / 2n.
【0109】(デバイスの動作)この発光装置3000
の動作は、図1に示す発光装置1000と同様であるの
で、説明は省略する。(Operation of Device) This light emitting device 3000
Is similar to that of the light emitting device 1000 shown in FIG.
【0110】(作用および効果)発光装置3000は、
第1の実施の形態にかかる発光装置1000と同様の作
用および効果を有するのに加えて、発光装置3000
は、回折格子22が第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とから、当該3方向への光の
伝搬が規制される。したがって、一方向にのみ光の伝搬
を規制する第1の実施の形態にかかる発光装置1000
よりも光の伝搬がさらに規制されるので、発光スペクト
ル幅の非常に狭い光を高効率で得ることができる。な
お、この場合、プリズム11の平面構造を円状等(中央
の開口部に回折格子が設けられるようにする)にするこ
とが好ましい。(Operation and Effect) The light emitting device 3000
In addition to having the same operation and effect as the light emitting device 1000 according to the first embodiment, the light emitting device 3000
Since the diffraction grating 22 has a periodic refractive index distribution in the first, second, and third directions, propagation of light in the three directions is restricted. Therefore, the light emitting device 1000 according to the first embodiment that restricts light propagation in only one direction.
Since the propagation of light is more restricted than it is, light with a very narrow emission spectrum width can be obtained with high efficiency. In this case, it is preferable that the planar structure of the prism 11 be circular or the like (a diffraction grating is provided in the central opening).
【0111】図10(b)および図10(c)に示す回
折格子を含む場合においても、上述したものとほぼ同様
の作用および効果を有する。Even in the case where the diffraction gratings shown in FIGS. 10B and 10C are included, almost the same operations and effects as those described above are obtained.
【0112】[第4の実施の形態] (デバイスの構造)図11は、本実施の形態にかかる発
光装置4000を模式的に示す断面図である。[Fourth Embodiment] (Structure of Device) FIG. 11 is a sectional view schematically showing a light emitting device 4000 according to this embodiment.
【0113】発光装置4000は、第1および第2の誘
電体多層膜90a,90bを発光素子部400に含む。
図11に示すように、基板10上に、第1の誘電体多層
膜90a、陽極30およびプリズム11、回折格子1
2、発光層40、陰極50、および第2の誘電体多層膜
90bが、この順序で配置されている。すなわち、基板
10と陽極30との間、ならびに陰極50において発光
層40が形成されている面と反対側の面にはそれぞれ、
第1および第2誘電体多層膜90a,90bが形成され
ている。なお、図11では、第1および第2の誘電体多
層膜90a,90bを強調して示している。第1および
第2の誘電体多層膜90a,90b以外の構成要素は第
1の実施の形態にかかる発光装置1000とほぼ同様で
あるため、当該構成要素については説明を省略する。Light emitting device 4000 includes first and second dielectric multilayer films 90a and 90b in light emitting element section 400.
As shown in FIG. 11, a first dielectric multilayer film 90a, an anode 30, a prism 11, a diffraction grating 1
2, the light emitting layer 40, the cathode 50, and the second dielectric multilayer film 90b are arranged in this order. That is, between the substrate 10 and the anode 30 and on the surface of the cathode 50 opposite to the surface on which the light emitting layer 40 is formed,
First and second dielectric multilayer films 90a and 90b are formed. In FIG. 11, the first and second dielectric multilayer films 90a and 90b are emphasized. The components other than the first and second dielectric multilayer films 90a and 90b are substantially the same as those of the light emitting device 1000 according to the first embodiment, and the description of the components will be omitted.
【0114】(デバイスの動作)この発光装置4000
の動作は、図1に示す発光装置1000とほぼ同様であ
る。すなわち、陽極30と陰極50とに所定の電圧が印
加されることにより、陰極50から電子が、陽極30か
らホールが、それぞれ発光層40内に注入される。発光
層40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し、基板10の面方向(X方
向)に光が伝播する。この場合、プリズム11によっ
て、基板10の面方向に伝播する光のうち一部の光の伝
播する方向を、基板10と交差する方向へと出射するこ
とができる。(Operation of Device) This light emitting device 4000
Is almost the same as that of the light emitting device 1000 shown in FIG. That is, when a predetermined voltage is applied to the anode 30 and the cathode 50, electrons are injected from the cathode 50 and holes are injected from the anode 30 into the light emitting layer 40, respectively. In the light emitting layer 40, the electrons and holes are recombined to generate excitons, and when the excitons are deactivated, light such as fluorescence or phosphorescence is generated. Direction). In this case, the direction in which some of the light propagating in the surface direction of the substrate 10 propagates by the prism 11 can be emitted in a direction crossing the substrate 10.
【0115】(作用および効果)第1および第2の誘電
体多層膜90a,90bによって、図11のY方向への
光伝播が制御される。すなわち、第1および第2の誘電
体多層膜90a,90bによって、基板10の膜厚方向
の光を制御することができる。本実施の形態では、回折
格子12に加えて、第1,第2の誘電体多層膜90a,
90bによって光の伝播が制御され、自然放出が制約さ
れるため、基板10の膜厚方向においても発光スペクト
ル幅の非常に狭い光を高効率で得ることができる。(Operation and Effect) Light propagation in the Y direction in FIG. 11 is controlled by the first and second dielectric multilayer films 90a and 90b. That is, the light in the thickness direction of the substrate 10 can be controlled by the first and second dielectric multilayer films 90a and 90b. In the present embodiment, in addition to the diffraction grating 12, the first and second dielectric multilayer films 90a,
90b controls the propagation of light and restricts spontaneous emission, so that light with a very narrow emission spectrum width can be obtained with high efficiency even in the thickness direction of the substrate 10.
【0116】本実施の形態では、陽極30および陰極5
0の外側に第1および第2の誘電体多層膜90a,90
bが形成された例を示したが、これらの誘電体多層膜9
0a,90bに限定されるわけではなく、反射率の大き
な層であればよい。In this embodiment, the anode 30 and the cathode 5
0, the first and second dielectric multilayer films 90a, 90
The example in which the “b” is formed is shown.
The layer is not limited to 0a and 90b, but may be any layer having a large reflectance.
【0117】また、本発明の発光装置をたとえばディス
プレイに用いる場合には、光の利用効率を向上させるた
め、基板10側へと光を出射させる必要がある。この場
合、本実施の形態にかかる発光装置4000では、陰極
50上に誘電体多層膜90bが形成されているので、陰
極50側へ出射する光を誘電体多層膜90bで反射させ
ることができる。このため、陰極50側から出射する光
を低減し、基板10側から優先的に光を出射させること
ができるため、光の利用効率を高めることができる。When the light emitting device of the present invention is used in, for example, a display, it is necessary to emit light toward the substrate 10 in order to improve light use efficiency. In this case, in the light emitting device 4000 according to the present embodiment, since the dielectric multilayer film 90b is formed on the cathode 50, light emitted toward the cathode 50 can be reflected by the dielectric multilayer film 90b. For this reason, light emitted from the cathode 50 side can be reduced and light can be emitted preferentially from the substrate 10 side, so that light use efficiency can be increased.
【0118】この場合、陰極50側で反射する光と、基
板10側に直接出射する光の位相を合わせることが望ま
しい。In this case, it is desirable that the phase of the light reflected on the cathode 50 side and the phase of the light directly emitted on the substrate 10 side be matched.
【0119】また、発光装置4000において、金属材
料からなる陰極50のかわりに、CuPc層(Copper ph
thalocyanine)を用いることもできる。この場合には、
CuPc層と誘電体多層膜90bとの間に、ITOから
なる層を設ける。In the light emitting device 4000, a CuPc layer (Copper ph) is used instead of the cathode 50 made of a metal material.
thalocyanine) can also be used. In this case,
A layer made of ITO is provided between the CuPc layer and the dielectric multilayer film 90b.
【0120】なお、回折格子12は、第1の実施の形態
の発光装置1000に形成された回折格子12と同様の
ものであるが、第3の実施の形態の発光装置3000に
形成された回折格子22(図10(a)〜図10(c)
参照)と同様のものを用いることもできる。The diffraction grating 12 is similar to the diffraction grating 12 formed in the light emitting device 1000 according to the first embodiment, but is different from the diffraction grating 12 formed in the light emitting device 3000 according to the third embodiment. Lattice 22 (FIGS. 10A to 10C)
The same thing as described above can be used.
【0121】[第5の実施の形態] (デバイスの構造)図12は、本実施の形態にかかる発
光装置5000を模式的に示す断面図であり、図13
は、図12におけるC−C線に沿った断面図である。発
光装置5000は、分布ブラッグ反射型の回折格子を有
する点で、上述の発光装置と異なる。[Fifth Embodiment] (Structure of Device) FIG. 12 is a sectional view schematically showing a light emitting device 5000 according to this embodiment, and FIG.
FIG. 13 is a sectional view taken along line CC in FIG. The light emitting device 5000 is different from the above light emitting device in having a distributed Bragg reflection type diffraction grating.
【0122】発光装置5000は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部500とを含む。発光素子
部500は、陽極30およびプリズム11、発光層40
および陰極50が、この順序によって積層されることに
より形成される。The light emitting device 5000 comprises a substrate 10 and a substrate 1
0 on the light-emitting element portion 500. The light emitting element unit 500 includes the anode 30, the prism 11, and the light emitting layer 40.
The cathode 50 is formed by being stacked in this order.
【0123】回折格子32は、陰極30と発光層40と
の境界領域に形成され、かつ分布ブラッグ型の回折格子
を構成する。このように分布ブラッグ型の回折格子32
を形成することによっても、光を共振させ、波長選択性
および指向性に優れた光を得ることができる。The diffraction grating 32 is formed in the boundary region between the cathode 30 and the light emitting layer 40, and forms a distributed Bragg type diffraction grating. Thus, the distributed Bragg type diffraction grating 32
Is formed, the light resonates, and light having excellent wavelength selectivity and directivity can be obtained.
【0124】(デバイスの動作、作用および効果)この
発光装置5000の動作、作用および効果は、図1に示
す発光装置1000とほぼ同様である。(Operation, Function and Effect of Device) The operation, function and effect of the light emitting device 5000 are almost the same as those of the light emitting device 1000 shown in FIG.
【0125】[第6の実施の形態] (デバイスの構造)図14は、本実施の形態にかかる発
光装置6000を模式的に示す断面図であり、図15
は、図14におけるD−D線に沿った断面図である。発
光装置6000は、回折格子42が欠陥部14を含む点
で、上述の第1〜第5の実施の形態にかかる発光装置と
異なる。[Sixth Embodiment] (Structure of Device) FIG. 14 is a sectional view schematically showing a light emitting device 6000 according to the present embodiment, and FIG.
FIG. 15 is a sectional view taken along line DD in FIG. 14. The light emitting device 6000 differs from the light emitting devices according to the above-described first to fifth embodiments in that the diffraction grating 42 includes the defective portion 14.
【0126】発光装置6000は、基板10と、基板1
0上に形成された発光素子部600とを含む。発光素子
部600は、陽極30およびプリズム11、発光層4
0、陰極50および回折格子42を含む。なお、これら
の構成要素のうち、符号が同じものは、第1の実施の形
態にかかる発光装置1000の構成要素と同じであるた
め、説明は省略する。The light emitting device 6000 comprises a substrate 10 and a substrate 1
0 on the light-emitting element portion 600. The light emitting element section 600 includes the anode 30, the prism 11, and the light emitting layer 4.
0, the cathode 50 and the diffraction grating 42. Note that, among these components, those having the same reference numerals are the same as the components of the light emitting device 1000 according to the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
【0127】本実施の形態にかかる発光装置6000
は、欠陥部14がその一部に形成された回折格子42を
含む。Light emitting device 6000 according to this embodiment
Includes a diffraction grating 42 in which the defective portion 14 is formed.
【0128】回折格子42は、一方向に周期的な屈折率
分布を有する点で、第1の実施の形態にかかる発光装置
1000の回折格子12と同様である。すなわち、屈折
率の異なる第1の媒質層42aと第2の媒質層42bと
が交互に配列して回折格子42を構成する。The diffraction grating 42 is similar to the diffraction grating 12 of the light emitting device 1000 according to the first embodiment in that it has a periodic refractive index distribution in one direction. That is, the diffraction grating 42 is configured by alternately arranging the first medium layers 42a and the second medium layers 42b having different refractive indexes.
【0129】また、回折格子42は、第1の実施の形態
にかかる発光装置1000の回折格子12と同様に、そ
の周期方向のピッチがλ/2n(前述した式においてa
=1)である。したがって、回折格子42は1次のオー
ダとなる。Further, similarly to the diffraction grating 12 of the light emitting device 1000 according to the first embodiment, the diffraction grating 42 has a pitch in the periodic direction of λ / 2n (a
= 1). Therefore, the diffraction grating 42 has the first order.
【0130】回折格子42は、第1の実施の形態にかか
る発光装置1000の回折格子12と同様に、屈折率の
異なる第1の媒質層42aと第2の媒質層42bとが交
互に配列しており、かつ、発光層40が、回折格子42
の一部(第2の媒質層42b)として機能する。As in the diffraction grating 12 of the light emitting device 1000 according to the first embodiment, the diffraction grating 42 has first medium layers 42a and second medium layers 42b having different refractive indexes alternately arranged. And the light emitting layer 40 has a diffraction grating 42
(The second medium layer 42b).
【0131】また、回折格子42は欠陥部14を含む。
この欠陥部14の両側に第1の媒質層42aが形成され
ている。回折格子42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フォトニック
バンドギャップを形成しうる。Further, the diffraction grating 42 includes the defect portion 14.
A first medium layer 42a is formed on both sides of the defect portion 14. The diffraction grating 42 can form a photonic band gap for a predetermined wavelength band based on a combination of a shape (dimension) and a medium.
【0132】欠陥部14は、その欠陥に起因するエネル
ギー準位が、発光層40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。The defect portion 14 is formed such that the energy level caused by the defect exists in the emission spectrum of the light emitting layer 40 due to current excitation.
【0133】本実施の形態においては、この欠陥部14
が、回折格子42を構成する第1の媒質層42aと同じ
材料で形成された例を示したが、第1の媒質層42a
は、第2の媒質42bとの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。たとえば、第2の媒質層
として空気などの気体であってもよい。このように、気
体の層でいわゆるエアギャップ構造の回折格子を形成す
る場合には、発光装置に用いる一般的な材料の選択範囲
で、回折格子を構成する2媒質の屈折率差を大きくする
ことができる。In the present embodiment, the defect 14
Has been shown to be formed of the same material as the first medium layer 42a constituting the diffraction grating 42, but the first medium layer 42a
May be a substance capable of forming a photonic band gap by a periodic distribution with the second medium 42b.
The material is not particularly limited. For example, the second medium layer may be a gas such as air. As described above, in the case of forming a diffraction grating having a so-called air gap structure using a gas layer, it is necessary to increase the difference between the refractive indices of the two media constituting the diffraction grating within the range of selecting a general material used for the light emitting device. Can be.
【0134】また、欠陥部14が、第2の媒質層42b
によって形成されたものであってもよい。たとえば、図
14に示す発光装置6000において、欠陥部14を設
けるかわりに欠陥部14が形成されている領域に発光層
40を埋め込んで欠陥を形成することもできる。この場
合、発光層40が、欠陥部の一部として機能する。Further, the defective portion 14 is formed in the second medium layer 42b.
May be formed. For example, in the light emitting device 6000 shown in FIG. 14, instead of providing the defective portion 14, a defect can be formed by embedding the light emitting layer 40 in a region where the defective portion 14 is formed. In this case, the light emitting layer 40 functions as a part of the defective part.
【0135】本実施の形態の発光装置6000は、プリ
ズム11が形成されていることにより、第1の実施の形
態の発光装置1000と同様に、回折格子12の面方向
(図1におけるX方向)および基板10の膜厚方向(図
1におけるY方向)の両方向における光伝搬が制御され
る。In the light emitting device 6000 of the present embodiment, the prism 11 is formed, so that the surface direction of the diffraction grating 12 (X direction in FIG. 1) is similar to the light emitting device 1000 of the first embodiment. In addition, light propagation in both the film thickness direction of the substrate 10 (the Y direction in FIG. 1) is controlled.
【0136】なお、本実施の形態の発光装置6000の
みならず、第1の実施の形態の一変形例にかかる発光装
置(図3〜図7参照)、第2〜第5の実施の形態にかか
る発光装置(図9〜図13参照)において、欠陥部をそ
の一部に含む回折格子を形成することにより発光装置を
形成することもできる。It is to be noted that not only the light emitting device 6000 of the present embodiment but also the light emitting device according to a modification of the first embodiment (see FIGS. 3 to 7) and the light emitting device of the second to fifth embodiments In such a light emitting device (see FIGS. 9 to 13), a light emitting device can also be formed by forming a diffraction grating including a defect part in a part thereof.
【0137】たとえば、図4に示す発光装置1002
に、回折格子中に欠陥部を設けることができる。この場
合、ホール輸送層70が回折格子の一部として機能して
いるため、発光層40は回折格子とは異なる領域に形成
される。For example, the light emitting device 1002 shown in FIG.
In addition, a defect can be provided in the diffraction grating. In this case, since the hole transport layer 70 functions as a part of the diffraction grating, the light emitting layer 40 is formed in a region different from the diffraction grating.
【0138】(デバイスの動作、作用および効果)次
に、この発光装置6000の動作、作用および効果につ
いて説明する。(Operation, Function and Effect of Device) Next, the operation, function and effect of the light emitting device 6000 will be described.
【0139】陽極30と陰極50とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極50から電子が、陽極30から
ホールが、それぞれ発光層40内に注入される。発光層
40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る。そして、回折格子42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、回
折格子42内を伝搬できないので、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。この光
は基板10が面方向(X方向)へと伝播し、プリズム1
1に入射する結果、伝播する方向が変えられ、基板10
表面とほぼ垂直な方向(Y方向)へと出射する。以上に
より、前記欠陥に起因するエネルギー準位によって規定
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、かつ基板と交差する方向へと出射させる
ことができる。When a predetermined voltage is applied to the anode 30 and the cathode 50, electrons are injected from the cathode 50 and holes are injected from the anode 30 into the light emitting layer 40, respectively. In the light emitting layer 40, the electrons and holes are recombined to generate excitons. Since light in a wavelength band corresponding to the photonic band gap of the diffraction grating 42 cannot propagate through the diffraction grating 42, the exciton returns to the ground state at the energy level caused by the defect, and this energy level Only light of the corresponding wavelength band is generated. This light propagates through the substrate 10 in the plane direction (X direction), and the prism 1
As a result, the direction of propagation is changed and the substrate 10
Light is emitted in a direction (Y direction) substantially perpendicular to the surface. As described above, light with a very narrow emission spectrum width defined by the energy level caused by the defect can be obtained with high efficiency and can be emitted in a direction crossing the substrate.
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる発光装置を
模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】第1の実施の形態にかかる発光装置の一変形例
を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a modified example of the light emitting device according to the first embodiment.
【図4】第1の実施の形態にかかる発光装置の一変形例
を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a modified example of the light emitting device according to the first embodiment.
【図5】第1の実施の形態にかかる発光装置の一変形例
を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing a modification of the light emitting device according to the first embodiment.
【図6】第1の実施の形態にかかる発光装置の一変形例
を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view schematically showing a modified example of the light emitting device according to the first embodiment.
【図7】第1の実施の形態にかかる発光装置の一変形例
を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view schematically showing a modified example of the light emitting device according to the first embodiment.
【図8】本発明の第2の実施の形態にかかる発光装置を
模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第3の実施の形態にかかる発光装置を
模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view schematically showing a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
【図10】図9のB−B線に沿った断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line BB of FIG. 9;
【図11】本発明の第4の実施の形態にかかる発光装置
を模式的に示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view schematically showing a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第5の実施の形態にかかる発光装置
を模式的に示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view schematically showing a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】図12のC−C線に沿った断面図である。FIG. 13 is a sectional view taken along line CC of FIG. 12;
【図14】本発明の第6の実施の形態にかかる発光装置
を模式的に示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view schematically showing a light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図15】図14のD−D線に沿った断面図である。FIG. 15 is a sectional view taken along line DD of FIG. 14;
10 基板 11,21,31,121 プリズム 12,22,32,42,112,212,312,4
12 回折格子 12a,22a,32a,42a,112a,212
a,312a,412a第1の媒質層 12b,22b,32b,42b,112b,212
b,312b,412b第2の媒質層 13 溝 14 欠陥部 20 回折格子 30 陽極 40,140 発光層 50 陰極 60 絶縁物 70,170 ホール輸送層 80 電子輸送層 90a 第1の誘電体多層膜 90b 第2の誘電体多層膜 100,101,102,103,104,105,2
00,300,400,500,600 発光素子部 1000,1001,1002,1003,1004,
1005,2000,3000,4000,5000,
6000 EL装置10 Substrate 11, 21, 31, 121 Prism 12, 22, 32, 42, 112, 212, 312, 4
12 diffraction grating 12a, 22a, 32a, 42a, 112a, 212
a, 312a, 412a First medium layer 12b, 22b, 32b, 42b, 112b, 212
b, 312b, 412b Second medium layer 13 Groove 14 Defect portion 20 Diffraction grating 30 Anode 40, 140 Light emitting layer 50 Cathode 60 Insulator 70, 170 Hole transport layer 80 Electron transport layer 90a First dielectric multilayer film 90b 2 dielectric multilayer film 100, 101, 102, 103, 104, 105, 2
00, 300, 400, 500, 600 Light emitting element section 1000, 1001, 1002, 1003, 1004
1005, 2000, 3000, 4000, 5000,
6000 EL device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 AA06 AA33 AA37 AA40 AA43 AA48 AA50 AA52 AA60 AA64 3K007 AB02 AB04 BA00 CA01 DA01 DB03 EA00 EB00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 2H049 AA06 AA33 AA37 AA40 AA43 AA48 AA50 AA52 AA60 AA64 3K007 AB02 AB04 BA00 CA01 DA01 DB03 EA00 EB00
Claims (28)
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、 回折格子と、 光が伝播する方向を変えるための部材と、を含む、発光
装置。1. A light-emitting element comprising: a substrate; and a light-emitting element formed on the substrate, wherein the light-emitting element includes a light-emitting layer capable of emitting light by electroluminescence, and a pair of a light-emitting layer for applying an electric field to the light-emitting layer. A light emitting device comprising: an electrode layer; a diffraction grating; and a member for changing a direction in which light propagates.
せ、 前記部材によって、前記基板の面方向に伝播する光のう
ち少なくとも一部の光の伝播する方向を変えて、前記基
板と交差する方向に該光を出射する、発光装置。2. The device according to claim 1, wherein light is propagated in a plane direction of the substrate by the diffraction grating, and a direction in which at least a part of light propagated in a plane direction of the substrate is propagated by the member. A light emitting device that emits the light in a direction intersecting the substrate by changing
置。4. The light emitting device according to claim 1, wherein the member is a diffraction grating of second order or higher.
周期方向のピッチが(a+1)λ/2n(aは1以上の
整数、nは平均屈折率)である、発光装置。5. The diffraction grating according to claim 4, wherein the diffraction grating of the second order or higher constituting the member has a pitch in the period direction of (a + 1) λ / 2n (a is an integer of 1 or more, and n is an average refractive index). A light emitting device.
一方に形成される、発光装置。6. The light emitting device according to claim 1, wherein the member is formed on at least one of the light emitting layer and the electrode layer.
完全フォトニックバンドを構成しうる、発光装置。7. The light-emitting device according to claim 1, wherein the diffraction grating can form a photonic band gap or an incomplete photonic band.
回折格子によって形成されるバンドに含まれるバンドエ
ッジのエネルギー準位を含むように前記回折格子が構成
される、発光装置。8. The diffraction method according to claim 1, wherein an energy level of an emission spectrum of the light emitting layer includes an energy level of a band edge included in a band formed by the diffraction grating. A light emitting device in which a lattice is formed.
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
定された欠陥部を含む、発光装置。9. The light emitting device according to claim 8, further comprising a defect portion formed in a part of the diffraction grating and set such that an energy level caused by the defect exists in a predetermined emission spectrum.
置。10. The light emitting device according to claim 1, wherein the diffraction grating is a distributed feedback type diffraction grating.
る、発光装置。11. The light emitting device according to claim 1, wherein the diffraction grating is a distributed Bragg reflection type diffraction grating.
置。13. The light emitting device according to claim 1, wherein the diffraction grating has a refractive index coupling type structure.
光装置。14. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer includes an organic light emitting material as a light emitting material.
能する、発光装置。15. The light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting layer functions as at least a part of the diffraction grating.
する、発光装置。16. The light emitting device according to claim 7, wherein the light emitting layer functions as at least a part of the defect.
る、発光装置。17. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer is formed in a region different from the diffraction grating.
方を有する、発光装置。18. The light emitting device according to claim 1, further comprising at least one of a hole transport layer and an electron transport layer.
つの媒質を構成する、発光装置。19. The light-emitting device according to claim 18, wherein the hole transport layer or the electron transport layer of the diffraction grating forms one medium.
くとも一方に形成される、発光装置。20. The light emitting device according to claim 18, wherein the member is formed on at least one of the hole transport layer and the electron transport layer.
とが周期的に配列された、発光装置。21. The light emitting device according to claim 1, wherein the diffraction grating has an insulating first medium layer and a second medium layer that are periodically arranged.
れ、前記第2の媒質層は、該第1の媒質層の間に配置さ
れた、発光装置。22. The method according to claim 21, wherein the first medium layer has a columnar shape and is arranged in a lattice, and the second medium layer is disposed between the first medium layers. Light emitting device.
布を有する、発光装置。23. The light emitting device according to claim 21, wherein the diffraction grating has a periodic refractive index distribution in at least one direction.
て、 前記回折格子は、第1および第2の方向に周期的な屈折
率分布を有する、発光装置。24. The light emitting device according to claim 21, wherein the diffraction grating has a periodic refractive index distribution in first and second directions.
て、 前記回折格子は、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、発光装置。25. The light emitting device according to claim 21, wherein the diffraction grating has a periodic refractive index distribution in first, second, and third directions.
制する層が設けられた、発光装置。26. The light emitting device according to claim 1, wherein a layer that regulates the propagation of the light is provided on at least one of the electrode layers.
多層膜である、発光装置。27. The light emitting device according to claim 26, wherein the layer that regulates light propagation is a clad layer or a dielectric multilayer film.
であって、 ディスプレイに用いられる、発光装置。28. The light emitting device according to claim 1, which is used for a display.
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- 2000-09-27 JP JP2000294459A patent/JP2002110361A/en not_active Withdrawn
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