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KR100390110B1 - 발광 장치 - Google Patents

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KR100390110B1
KR100390110B1 KR10-2001-7001639A KR20017001639A KR100390110B1 KR 100390110 B1 KR100390110 B1 KR 100390110B1 KR 20017001639 A KR20017001639 A KR 20017001639A KR 100390110 B1 KR100390110 B1 KR 100390110B1
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KR
South Korea
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light emitting
layer
light
diffraction grating
insulating layer
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KR10-2001-7001639A
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코야마토모코
카네코타케오
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

발광 장치(1000)는, 기판(10)상에, 발광 소자부(100)와, 해당 발광 소자부로부터의 빛을 전달하는 도파로부(200)를 일체적으로 갖는다. 발광 소자부(100)는, 기판(10)상에 형성되고, 광전파부를 구성하는 투명한 양극(20) 및 양극(20)의 일부에 형성된 회절 격자(12)와, 회절 격자(12)에 면하여 개구부(16a)를 가지는 절연층(16)과, 적어도 일부가 절연층(16)의 개구부(16a)에 존재하는 발광층(14)과, 음극(22)을 갖는다. 도파로부(200)는, 기판(10)상에 형성되고, 양극(20)과 일체적으로 연속하는 코어층(30)과, 코어층(30)의 노출 부분을 덮고, 절연층(16)과 일체적으로 연속하는 클래드층(32)을 갖는다. 상기 발광층은, 파장 선택성이 뛰어나고, 또한 지향성을 가지고 빛을 출사할 수 있어, 표시체뿐만 아니라 광통신 등에도 적용할 수 있다.

Description

발광 장치{Light-emitting device}
예를 들면, 광통신 시스템으로 이용되는 광원으로서는, 반도체 레이저가 이용된다. 반도체 레이저는, 파장 선택성이 뛰어나고, 단일 모드의 빛을 출사할 수 있는 점에서 바람직하지만, 여러 회에 걸친 결정 성장이 필요하여, 작성이 용이하지 않다. 또한, 반도체 레이저에서는, 발광 재료가 한정되고, 여러 가지 파장의 빛을 발광할 수 없다는 난점을 가지고 있다.
또한, 종래의 EL 발광소자는, 발광 파장의 스펙트럼 폭이 넓고, 표시체 등의 일부의 용도에서는 적용되고 있지만, 광통신 등의 스펙트럼 폭이 좁은 빛이 요구되는 용도에는 적합하지 않다.
본 발명의 목적은, 발광 파장의 스펙트럼 폭이 종래의 EL 발광소자와 비교하여 각별히 좁고, 또한 지향성이 있어, 표시체뿐만 아니라 광통신 등에도 적용할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, EL(전계 발광)을 이용한 발광 장치에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 3a는, 도 2의 X1-X1선에 따른 부분 단면도이고, 도 3b는 도 2의 X2-X2선에 따른 부분 단면도.
도 4는, 도 2의 Y-Y 선에 따른 단면도.
도 5a는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는 평면도이고, 도 5b 내지 도 5d는, 도 5a에 도시하는 평면도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 6a는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는 평면도이고, 도 6b 내지 도 6d는, 도 6a에 도시하는 평면도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 7a는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는 평면도이고, 도 7b 내지 도 7d는, 도 7a에 도시하는 평면도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 8a는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는평면도이고, 도 8b 및 도 8c은, 도 8a에 도시하는 평면도의 B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 9a는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는 평면도이고, 도 9b는, 도 9a에 도시하는 평면도의 B-B선에 따른 단면도.
도 10a는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는 평면도이고, 도 10b 및 도 10c은, 도 10a에 도시하는 평면도의 B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 11은, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 12a는, 도 11의 X1-X1선에 따른 부분 단면도이고, 도 12b는 도 11의 X2- X2선에 따른 부분 단면도.
도 13은, 도 11의 Y-Y 선에 따른 단면도.
도 14a 내지 도 14d는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는 단면도.
도 15a 내지 도 15d는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치의 제조공정을 도시하는 단면도.
도 16은, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 17은, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 18는, 도 17의 X-X선에 따른 단면도.
도 19는, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 20은, 도 19의 X-X선에 따른 단면도 .
도 21은, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 사시도.
(발명의 개시)
본 발명에 따른 제 1 발광 장치는, 기판과 발광 소자부를 가지고,
상기 발광 소자부는,
전계 발광에 의해서 발광 가능한 발광층과,
상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,
상기 발광층에 있어서 발생한 빛을 전파하기 위한 광전파부와,
상기 한 쌍의 전극층의 사이에 배치되고, 또한, 일부에 개구부를 가지고, 해당 개구부를 개재시켜서 상기 발광층에 공급되는 전류가 흐르는 영역을 규정하는 전류 협착층으로서 기능할 수 있는 절연층과,
상기 광전파부를 전파하는 빛을 위한 회절 격자를 포함한다.
상기 발광 장치에 의하면, 상기 한 쌍의 전극층, 즉 음극과 양극으로부터 각각 전자와 홀이 발광층 내에 주입되어서, 상기 전자와 홀을 발광층에서 재결합시키고, 분자가 여기 상태로부터 기저 상태에 되돌아갈 때 빛이 발생한다. 그리고, 발광층에서 발생한 빛은, 광전파부를 전파하는 빛을 위한 회절 격자, 요컨대 서로 굴절률이 다른 2종의 매질(媒質)이 교대로 주기적으로 배치된 격자에 의해, 파장 선택성 및 지향성을 갖는다.
또한, 광전파부는, 발광 소자부의 일부분이고, 또한, 발광 소자부의 발광층에 있어서 얻은 빛을 도파로부 측으로 공급하는 부분이고, 적어도 파장 선택성을 부여하는 기능을 가지는 회절 격자부분과, 도파로부의 코어층을 결합하기 위한 부재(예를 들면 한쪽의 전극층)를 포함하는 부분이다.
그리고, 상기 발광 장치에 의하면, 상기 발광 소자부에 있어서, 상기 절연층이 전류 협착층으로서 기능하기 때문에, 상기 발광층에 공급되는 전류의 영역을 규정할 수 있다. 따라서, 발광시키고자 하는 영역에서 전류 강도나 전류 분포를 컨트롤할 수 있고, 높은 발광 효율로 빛을 발생할 수 있다. 그리고, 상기 절연층이 클래드로서 기능하는 경우에는, 코어로서의 발광층과 클래드로서의 절연층으로 이루어지는 도파로를 상정하면, 절연층의 개구부를 규정함으로써, 광전파부를 통해 도파로부 측으로 전파되는 빛의 도파 모드를 컨트롤할 수 있다. 즉, 상기 절연층(클래드)에 의해, 빛이 차폐되는 영역의 폭(빛의 진행 방향에 대하여 수직의 면에 있어서의 폭)을 규정함으로써, 발광층(코어) 내를 전파하는 빛의 도파 모드를 소정의 값으로 설정할 수 있다. 도파 모드와 도파로는, 일반적으로 이하의 식으로 도시하는 관계를 갖는다.
Nmax + 1 ≥K0·a·(n1 2-n2 2)1/2/(π/ 2)
여기서,
K0: 2π/λ,
a : 도파로의 코어의 폭의 1/2,
n1: 도파로의 코어의 굴절률,
n2: 도파로의 클래드의 굴절률,
Nmax : 취득하는 도파 모드의 최대치이다.
따라서, 얻고자 하는 도파 모드에 의해서, 상기 식의 파라미터, 예를 들면 코어 및 클래드의 굴절률이 특정되어 있는 경우, 전류 협착층의 개구부의 폭으로규정되는 발광층(코어)의 폭을 선택하면 좋다. 즉, 전류 협착층의 내부에 설치되는 발광층의 굴절률 및 전류 협착층이 되는 절연층의 굴절률을, 각각 상기 식의 도파로의 코어의 굴절률 및 클래드의 굴절률로 하고, 얻고자 하는 도파 모드를 정하여 상기 식에 의해서 코어에 상당하는 발광층의 폭(2a)을 구할 수 있다. 그리고, 발광 소자부로부터의 빛이 공급되는 도파로부 측의 코어층의 폭에 대해서도, 상술한 바와 같이 구한 발광층의 폭 및 얻고자 하는 도파 모드에 근거하여 상기 식에 의해서 얻어진 계산치 등을 고려하여, 바람직한 값을 구하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 발광층의 폭 및 코어층의 폭 등을 적정한 값으로 함으로써, 뛰어난 결합 효율로 발광 소자부로부터 도파로부 측으로 원하는 모드에서의 빛이 전파된다. 또한, 발광 소자부에 있어서는, 절연층으로 형성된 전류 협착층 내에 있어서의 발광층이 반드시 균일한 발광 상태가 되지 않는 경우도 있기 때문에, 이를 고려하여, 상기 식으로 구한 코어(발광층)의 폭(2a)을 기준으로 하여, 각 부재의 결합 효율이 양호해지도록, 발광층, 광전파부 및 도파로부 등의 각 부재의 설계치가 최적으로 조정되는 것이 바람직하다.
발광 장치로서, 도파 모드는 바람직하게는 0 내지 1000, 특히 통신용도로서는 0 내지 10정도인 것이 바람직하다. 상기와 같이 발광층에서의 빛의 도파 모드를 규정할 수 있으면, 소정의 도파 모드의 빛을 효율 좋게 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 제 2 발광 장치는, 기판상에, 발광 소자부와 해당 발광 소자부로부터의 빛을 전달하는 도파로부를 일체적으로 가지고,
상기 발광 소자부는,
전계 발광에 의해서 발광 가능한 발광층과,
상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,
상기 발광층에 있어서 발생한 빛을 전파하기 위한 광전파부와,
상기 광전파부에 접하여 배치되어, 클래드층으로서 기능할 수 있는 절연층과,
상기 광전파부를 전파하는 빛을 위한 회절 격자를 포함하고,
상기 도파로부는,
상기 광전파부의 적어도 일부와 일체적으로 연속하는 코어층과,
상기 절연층과 일체적으로 연속하는 클래드층을 포함한다.
상기 제 2 발광 장치에 의하면, 제 1 발광 장치와 같은 원리에 의해, 파장 선택성 및 지향성이 높은 빛을 발생할 수 있다.
그리고, 제 2 발광 장치에 의하면, 발광 소자부의 광전파부의 적어도 일부와, 도파로부의 코어층이 일체적으로 연속하고, 또한, 발광 소자부의 절연층(클래드층)과, 도파로부의 클래드층이 일체적으로 연속하고 있는 것에 의해, 발광 소자부와 도파로부가 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되고, 효율 좋은 빛을 전파할 수 있다.
상기 구성의 경우, 상기 절연층은, 상기 광전파부에 대하여 클래드층으로서 기능하는 재질이 선택된다. 또한, 상기 구성의 발광 장치에 의하면, 발광 소자부의 광전파부와, 도파로부의 코어층은, 동일한 공정으로 성막 및 패터닝할 수 있기 때문에, 제조가 간단해지는 이점을 가지고 있다. 마찬가지로, 발광 소자부의 절연층(클래드층)과, 도파로부의 클래드층은, 동일한 공정으로 성막 및 패터닝할 수 있기 때문에, 제조가 간단해지는 이점을 가지고 있다.
제 1 및 제 2 발광 장치에 있어서, 상기 절연층의 상기 개구부는, 상기 회절 격자의 주기 방향, 요컨대 빛의 도파 방향으로 연장되는 슬릿 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 발광층은, 적어도 일부가 상기 절연층에 형성된 개구부에 존재하는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 전류를 공급하고자 하는 발광층의 영역과, 전류 협착층에 의해서 규정되는 영역을 자기 정합적으로 위치 결정할 수 있다.
제 1 및 제 2 발광 장치에 있어서, 상기 회절 격자는, 분포 귀환형 또는 분포 브래그(Bragg) 반사형의 회절 격자인 것이 바람직하다. 상기와 같이, 분포 귀환형 또는 분포 브래그 반사형의 회절 격자를 형성함으로써, 발광층에서 얻어진 빛을 공진시키고, 그 결과, 파장 선택성이 있고 발광 스펙트럼 폭이 좁고, 또한 뛰어난 지향성을 가지는 빛을 얻을 수 있다. 상기 회절 격자에 있어서는, 출사광의 파장에 의해서 회절 격자의 피치 및 깊이가 설정된다.
더욱이, 분포 귀환형의 상기 회절 격자를 λ/4 위상 시프트 구조 또는 이득 결합형 구조로 함으로써, 출사광을 보다 단일 모드화할 수 있다. 여기서, λ는, 광전파부 내의 빛의 파장을 나타낸다.
특히, 회절 격자가 분포 귀환형이고, 더욱이 λ/4 위상 시프트 구조 또는 이득 결합형 구조를 가지는 것은, 본 발명에 따른 발광 장치에 있어서 공통된 바람직한 구성이다. 그리고, 상기 회절 격자는, 상술한 회절 격자의 기능을 달성할 수 있으면 좋고, 그 형성영역은 특히 한정되지 않고, 예를 들면 광전파부 내 또는 광전파부에 접하는 층이면 좋다.
상기 발광층은, 발광 재료로서 유기 발광 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 유기 발광 재료를 이용함으로써, 예를 들면 반도체 재료나 무기 재료를 이용한 경우와 비교하여 재료의 선택의 폭이 넓어지고, 여러 가지의 파장의 빛을 발광하는 것이 가능해진다.
본 발명의 발광 장치는, 여러 가지의 양태를 취할 수 있고, 예를 들면 이하에 대표적인 양태를 기재한다.
(a) 제 1 양태의 발광 장치는,
상기 발광 소자부는,
상기 기판상에 형성되어, 상기 광전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,
상기 양극의 일부에 형성된 회절 격자와,
상기 회절 격자에 면하여 개구부를 가지는 절연층과,
적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 발광층과,
음극을 포함한다.
(b) 제 2 양태의 발광 장치는,
상기 발광 소자부는,
상기 기판의 일부에 형성된 회절 격자와,
상기 회절 격자상에 형성되어, 상기 광전파부의 적어도 일부로서 기능할 수있는 투명한 양극과,
상기 양극에 면하여 개구부를 가지는 절연층과,
적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 발광층과,
음극을 포함한다.
(c) 제 3 양태의 발광 장치는,
상기 발광 소자부는,
상기 기판상에 배치되어, 일부에 회절 격자가 형성된 격자기판과,
상기 격자기판의 상기 회절 격자상에 형성되어, 상기 광전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,
상기 양극에 면하여 개구부를 가지는 절연층과,
적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 발광층과,
음극을 포함한다.
그리고, 상기의 제 1 내지 제 3 양태의 발광 장치는, 더욱이 상기 발광 소자부와 일체적으로 형성된 상기 도파로부를 가지는 것이 바람직하다. 상기 도파로부는, 상기 기판상 또는 상기 격자기판상에 형성되고, 상기 양극과 광학적으로 연속하는 코어층과, 상기 코어층의 노출 부분을 덮고, 상기 절연층과 광학적으로 연속하는 클래드층을 포함한다.
상기와 같이, 본 발명에 의하면, 발광 파장의 스펙트럼 폭이 종래의 EL 발광소자와 비교하여 현격히 좁고, 또한 지향성이 있어, 표시체뿐만 아니라 광통신 등에도 적용할 수 있는 발광 장치를 제공할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 발광 장치의 각 부분에 이용할 수 있는 재료의 일부를 예시한다. 상기의 재료는, 널리 알려진 재료의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 예시한 것 이외의 재료를 선택할 수 있는 것은 물론이다.
(발광층)
발광층의 재료는, 소정의 파장의 빛을 얻기 위해서 주지의 화합물중에서 선택된다. 발광층의 재료로서는, 유기 화합물 및 무기 화합물중 어느 것이나 좋지만, 종류의 풍부함이나 성막성의 점에서 유기 화합물인 것이 바람직하다. 유기 발광 재료를 이용함으로써, 예를 들면 반도체 재료나 무기 재료를 이용한 경우와 비교하여 재료의 선택의 폭이 넓어지고, 여러 가지의 파장의 빛을 발광하는 것이 가능해진다.
상기와 같은 유기 화합물로서는, 예를 들면, 일본 특개평 10-153967호 공보에 개시된 아로마틱 디아민 유도체(TPD), 옥시 디아졸 유도체(PBD), 옥시 디아졸 다이머(OXD-8), 디스틸 아릴렌 유도체(DSA), 베릴룸 벤조 퀴놀리놀 착체(Bebq), 트리페닐 아민 유도체(MTDATA), 루블렌, 퀴나크리돈, 트리아졸 유도체, 폴리페닐렌, 폴리알킬 플루오렌, 폴리알킬 티오펜, 아조메틴 아연 착체, 포리피린 아연 착체, 벤조 옥사졸 아연 착체, 페난트롤린 유로퓸 착체 등을 사용할 수 있다.
또한, 유기 발광층의 재료로서는, 일본 특개소 63-70257호 공보, 동 63-175860호 공보, 일본 특개평 2-135361호 공보, 동 2-135359호 공보, 동 3-152184호 공보, 또한, 동 8-248276호 공보 및 동10-153967호 공보에 기재되어 있는 것 등, 주지의 것을 이용할 수 있다. 상기의 화합물은 단독으로 사용하여도 좋고, 2종류이상을 혼합하여 사용하여도 좋다.
무기 화합물로서는, ZnS:Mn(적색 영역), ZnS:TbOF(녹색 영역), SrS:Cu, SrS:Ag, SrS:Ce(청색 영역) 등이 예시된다.
(광 도파로)
여기서 광 도파로는, 코어로서 기능하는 층 및 해당 코어보다 굴절률이 작게 클래드로서 기능하는 층을 포함한다. 상기 층은, 구체적으로는, 발광 소자부의 광전파부(코어) 및 절연층(클래드), 도파로부의 코어층 및 클래드층, 더욱이 기판(클래드) 등을 포함한다. 광 도파로를 구성하는 층은, 주지의 무기 재료 및 유기 재료를 사용할 수 있다.
대표적인 무기 재료로서는, 예를 들면 일본 특개평 5-273427호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 TiO2, TiO2-SiO2혼합물, ZnO, Nb205, Si3N4, Ta2O5, HfO2또는 ZrO2등을 예시할 수 있다.
또한, 대표적인 유기 재료로서는, 각종의 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 광경화성 수지 등, 주지의 수지를 사용할 수 있다. 상기의 수지는, 층의 형성 방법 등을 고려하여 적절하게 선택된다. 예를 들면, 열 및 빛의 적어도 한쪽의 에너지에 의해서 경화할 수 있는 수지를 사용함으로써, 범용의 노광장치나 베이크화로, 핫 플레이트(hot plate) 등을 이용할 수 있다.
상기와 같은 물질로서는, 예를 들면, 본원 출원인에 의한 일본 특개평 10-279439호에 개시된 자외선 경화형 수지가 있다. 자외선 경화형 수지로서는, 아크릴계 수지가 적합하다. 여러 가지의 시판의 수지나 감광제를 사용함으로써, 투명성이 뛰어나고, 또한, 단기간의 처리로 경화 가능한 자외선 경화형의 아크릴계 수지를 얻을 수 있다.
자외선 경화형의 아크릴계 수지의 기본 구성의 구체적인 예로서는, 프리폴리머, 올리고머, 또는 모노머를 들 수 있다.
프리 폴리머 또는 올리고머로서는, 예를 들면, 에폭시 아크릴레이트류, 우레탄 아크릴레이트류, 폴리에스테르 아크릴레이트류, 폴리에테르 아크릴레이트류, 스피로 아세탈계 아크릴레이트류 등의 아크릴레이트류, 에폭시 메타크릴레이트류, 우레탄 메타크릴레이트류, 폴리에스테르 메타크릴레이트류, 폴리에테르 메타크릴레이트류 등의 메타크릴레이트류 등을 이용할 수 있다.
모노머로서는, 예를 들면, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트, N-비닐2-피롤리돈, 카비톨 아크릴레이트, 테트라 하이드로 플루프릴 아크릴레이트, 이소 보루닐 아크릴레이트, 디사이클로 펜테닐 아크릴레이트, 1, 3-부탄 디올 아크릴레이트 등의 단관능성 모노머, 1, 6-헥산 디올 디아크릴레이트, 1, 6-헥산 디올 디메타크릴레이트, 네오 펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 펜타 에리스리톨 디아크릴레이트 등의 2관능성 모노머, 트리메틸론 프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸론 프로판 트리메타크릴레이트, 펜타 에리스리톨 트리아크릴레이트, 디펜타 에리스리톨 헥사아크릴레이트 등의 다관능성 모노머를 이용할 수 있다.
이상, 빛의 차폐만을 고려한 무기 재료 또는 유기 재료를 예시하였다. 광 도파로를 구성하는 층으로서는, 발광 소자부의 구조가, 발광층, 홀 수송층, 전자 수송층 및 전극층을 구비하는 경우에, 상기의 적어도 한 층이 코어 또는 클래드로서 기능하는 경우에는, 상기의 층을 구성하는 재료도 채용할 수 있다.
(홀 수송층)
발광 소자부에 있어서 유기 발광층을 이용하는 경우, 필요에 따라서 전극층(양극)과 발광층 사이에 홀 수송층을 설치할 수 있다. 홀 수송층의 재료로서는, 주지의 광전도 재료의 홀 주입 재료로서 사용되고 있는 것, 또는 유기 발광 장치의 홀 주입층에 사용되고 있는 주지의 것 중에서 선택하여 이용할 수 있다. 홀 수송층의 재료는, 홀의 주입 또는 전자의 장벽성중 어느 하나의 기능을 가지는 것이고, 유기물 또는 무기물중 어떤 것이라도 좋다. 그 구체적인 예로서는, 예를 들면, 일본 특개평 8-248276호 공보에 개시되어 있는 것을 예시할 수 있다.
(전자 수송층)
발광 소자부에 있어서 유기 발광층을 이용하는 경우, 필요에 따라서 전극층(음극)과 발광층 사이에 전자 수송층을 설치할 수 있다. 전자 수송층의 재료로서는, 음극으로부터 주입된 전자를 유기 발광층에 전달하는 기능을 가지고 있으면 좋고, 그 재료는 주지의 물질중에서 선택할 수 있다. 그 구체적인 예로서는, 예를 들면, 일본 특개평 8-248276호 공보에 개시된 것을 예시할 수 있다.
(전극층)
음극으로서는, 일함수가 작은(예를 들면 4eV 이하) 전자 주입성 금속, 합금전기 전도성 화합물 및 상기의 혼합물을 이용할 수 있다. 상기와 같은 전극물질로서는, 예를 들면 일본 특개평 8-248276호 공보에 개시된 것을 이용할 수 있다.
양극으로서는, 일함수가 큰(예를 들면 4eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기의 혼합물을 이용할 수 있다. 양극으로서 광학적으로 투명한 재료를 이용하는 경우에는, CuI, ITO, SnO2, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 이용할 수 있고, 투명성을 필요로 하지 않은 경우에는 금 등의 금속을 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 회절 격자의 형성 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 주지의 방법을 이용할 수 있다. 그 대표예를 이하에 예시한다.
① 리소그래피에 의한 방법
포지티브 또는 네거티브 레지스트를 자외선이나 X선 등으로 노광 및 현상하여, 레지스트층을 패터닝함으로써, 회절 격자를 작성한다. 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 노볼락계 수지 등의 레지스트를 이용한 패터닝의 기술로서는, 예를 들면 일본 특개평 6-224115호 공보, 동 7-20637호 공보 등이 있다.
또한, 폴리이미드를 포토리소그래피에 의해 패터닝하는 기술로서는, 예를 들면 일본 특개평 7-181689호 공보 및 동 1-221741호 공보 등이 있다. 더욱이, 레이저 어브레이션(abrasion)을 이용하여, 유리 기판상에 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 산화 티틴의 회절 격자를 형성하는 기술로서, 예를 들면 일본 특개평 10-59743호 공보가 있다.
② 광조사에 의한 굴절률 분포의 형성에 의한 방법
광 도파로의 광 도파부에 굴절률 변화를 생기게 하는 파장의 빛을 조사하여,광 도파부에 굴절률이 다른 부분을 주기적으로 형성함으로써 회절 격자를 형성한다. 상기와 같은 방법으로서는, 특히, 폴리머 또는 폴리머 전구체의 층을 형성하여, 광조사 등에 의해 부분적으로 중합을 행하고, 굴절률이 다른 영역을 주기적으로 형성시켜서 회절 격자로 하는 것이 바람직하다. 상기 종류의 기술로서, 예를 들면, 일본 특개평 9-311238호 공보, 동 9-178901호 공보, 동 8-15506호 공보, 동 5-297202호 공보, 동 5-32523호 공보, 동 5-39480호 공보, 동 9-211728호 공보, 동 10-26702호 공보, 동 10-8300호 공보 및 동 2-51101호 공보 등이 있다.
③ 스탬핑에 의한 방법
열가소성 수지를 이용한 핫 스탬핑(일본 특개평 6-201907호 공보), 자외선 경화형 수지를 이용한 스탬핑(일본 특개평 10-279439호), 전자선 경화형 수지를 이용한 스탬핑(일본 특개평 7-235075호 공보) 등의 스탬핑에 의해서 회절 격자를 형성한다.
④ 에칭에 의한 방법
리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여, 박막을 선택적으로 제거하여 패터닝하고, 회절 격자를 형성한다.
이상, 회절 격자의 형성 방법에 대해서 설명하였지만, 요컨대, 회절 격자는 서로 다른 굴절률을 가지는 2영역으로 구성되어 있으면 좋고, 굴절률이 다른 2종의 재료에 의해 2영역을 형성하는 방법, 일종의 재료를 부분적으로 변성시키는 등 하여, 굴절률이 다른 2영역을 형성하는 방법 등에 의해 형성할 수 있다.
또한, 발광 장치의 각 층은, 주지의 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들면,발광 장치의 각 층은, 그 재질에 따라서 적합한 성막 방법이 선택되고, 구체적으로는, 증착법, 스핀 코트법, LB법, 잉크젯법 등을 예시할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 최상의 형태)
(제 1 실시예)
(디바이스)
도 1은, 본 실시예에 따른 발광 장치(1000)를 모식적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는, 발광 장치(1000)를 모식적으로 도시하는 평면도이고, 도 3a는, 도 2에 있어서의 X1-X1선에 따른 부분 단면도이고, 도 3b는 도 2의 X2-X2에 따른 부분 단면도이고, 도 4는 도 2의 Y-Y선에 따른 단면도이다.
발광 장치(1000)는, 기판(10)과 상기 기판(10)상에 형성된 발광 소자부(100)와 도파로부(200)를 갖는다.
발광 소자부(100)는, 기판(10)상에 광전파부가 되는 양극(20) 및 회절 격자(12), 또한 발광층(14) 및 음극(22)이 상기 순서로 배치되어 있다. 그리고, 회절 격자(12)의 주위에는, 그 일부를 제외하고, 클래드층 및 전류 협착층으로서도 기능하는 절연층(16)이 형성되어 있다.
도파로부(200)는, 기판(10)상에 코어층(30)과 상기 코어층(30)의 노출 부분을 덮는 클래드층(32)이 배치되어 있다. 상기 도파로부(200)에 인접하여, 제 1 전극 추출부(24)와 제 2 전극 추출부(26)가 배치되어 있다.
더욱이, 본 실시예에서는, 발광 소자부(100)를 덮도록, 보호층(60)이 형성되어 있다. 보호층(60)에 의해서 발광 소자부(100)를 덮는 것에 의해, 음극(12) 및 발광층(14)의 열화를 방지할 수 있다. 본 실시예에서는, 전극 추출부(24, 26)를 형성하기 위해서, 보호층(60)을 발광 장치 전체에 형성하지 않고, 도파로부(200)의 표면을 노출시키고 있다. 보호층(60)은, 필요에 따라서 발광 장치의 전체를 덮도록 형성하여도 좋다.
발광 소자부(100)의 양극(20)은, 광학적으로 투명한 도전 재료로 구성되어, 광전파부를 구성한다. 그리고, 상기 양극(20)과 도파로부(200)의 코어층(30)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다. 상기 양극(20) 및 코어층(30)을 구성하는 투명도전 재료로서는, ITO 등의 상술한 바와 같은 것을 이용할 수 있다. 또한, 발광 소자부(100)의 절연층(16;클래드층)과 도파로부(200)의 클래드층(32)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다. 상기 절연층(16) 및 클래드층(32)을 구성하는 재료로서는, 절연성이면서 또한 양극(20) 및 코어층(30)보다 굴절률이 작고, 빛의 차폐가 가능한 재료이면 특별히 한정되지 않는다.
발광 소자부(100)에 있어서, 절연층(16)은, 도 2 및 도 3a에 도시하는 바와 같이, 회절 격자(12)의 노출 부분을 덮도록 형성되어 있다. 그리고, 절연층(16)은, 회절 격자(12)의 주기 방향, 즉 굴절률이 다른 매질층이 주기적으로 배열되는 방향으로 연장되는 슬릿형의 개구부(16a)를 갖는다. 상기 개구부(16a)에 있어서, 회절 격자(12) 및 발광층(14)을 개재시킨 상태에서, 양극(20)과 음극(22)이 배치되어 있다. 또한, 개구부(16a) 이외의 영역에 있어서는, 양극(20)과 음극(22) 사이에 절연층(16)이 개재된다. 그 때문에, 절연층(16)은, 전류 협착층으로서 기능한다. 따라서, 양극(20) 및 음극(22)에 소정의 전압이 인가되면, 개구부(16a)에 대응하는 영역(CA)에 있어서 주로 전류가 흐른다. 상기와 같이 절연층(16;전류 협착층)을 설치함으로써, 빛의 도파 방향을 따라 전류를 집중시킬 수 있어, 발광 효율을 높일 수 있다.
회절 격자(12)는, 도 3a 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 광전파부의 상부에 형성되고, 또한 다른 굴절률을 가지는 2개의 매질층이 주기적으로 배열되어 구성되어 있다. 회절 격자(12)의 한쪽의 매질층은, 양극(20)을 구성하는 재료로 이루어지고, 다른쪽 매질층은 발광층(14)을 구성하는 재료로 이루어진다. 그리고, 회절 격자(12)는, 분포 귀환형의 회절 격자인 것이 바람직하다. 상기와 같이 분포 귀환형의 회절 격자를 형성함으로써, 빛을 광전파부(20) 내에서 공진시켜, 파장 선택성 및 지향성에 뛰어나고, 발광 스펙트럼 폭이 좁은 빛을 얻을 수 있다. 더욱이, 회절 격자(12)는, 도시는 하지 않지만, λ/4 위상 시프트 구조 또는 이득 결합형 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기와 같이 λ/4 위상 시프트 구조 또는 이득 결합형 구조를 가지는 것에 의해, 출사광을 더욱 단일 모드화할 수 있다.
도파로부(200)에 인접하는 제 1 전극 추출부(24)와 제 2 전극 추출부(26)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 절연층(16)과 연속하는 절연성의 클래드층(32)에 의해서 전기적으로 분리되어 있다. 제 1 전극 추출부(24)는, 발광 소자부(100)의 양극(20)과 일체적으로 연속하고, 양극의 추출 전극으로서 기능한다. 또한, 제 2 전극 추출부(26)는, 발광 소자부(100) 측으로 연장되도록 형성되고, 그 일부는 음극(22)과 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제 2 전극 추출부(26)는 음극(22)의 추출 전극으로서 기능한다. 본 실시예에서는, 제 1 및 제 2 전극 추출부(24 및 26)는, 양극(20)과 동일한 성막공정으로 형성된다.
다음에, 상기 발광 장치(1000)의 동작 및 작용에 대해서 설명한다.
양극(20)과 음극(22)에 소정의 전압이 인가됨으로써, 음극(22)으로부터 전자가, 양극(20)으로부터 홀이, 각각 발광층(14) 내에 주입된다. 발광층(14) 내에서는, 상기 전자와 홀이 재결합됨으로써 여기자가 생성되고, 상기 여기자가 없어질 때에 형광이나 인광 등의 빛이 발생한다. 그리고, 상술한 바와 같이, 양극(20)과 음극(22) 사이에 개재하는 절연층(16)에 의해서 전류가 흐르는 영역(CA)이 규정되어 있기 때문에, 발광시키고자 하는 영역에 효율 좋게 전류를 공급할 수 있다.
발광층(14)에 있어서 발생한 빛은, 일부는 음극(22) 및 클래드층으로서 기능하는 절연층(16)에 의해서 반사되어, 양극(20) 및 회절 격자(12)를 포함하는 광전파부 내에 도입된다. 광전파부 내에 도입된 빛은, 그 일부에 형성된 회절 격자(12)에 의해서 분포 귀환형의 전파가 행하여져서, 광전파부를 그 단면(도파로부(200) 측)을 향하여 전파되고, 더욱이, 광전파부의 일부(양극(20))에 연속하여 일체적으로 형성된 도파로부(200)의 코어층(30) 내를 전파되어, 그 단면으로부터 출사한다. 상기 출사광은, 광전파부의 회절 격자(12)에 의해서 분포 귀환되어 출사되기 때문에, 파장 선택성이 있고, 발광 스펙트럼 폭이 좁고, 또한 뛰어난 지향성을 갖는다. 더욱이, 회절 격자(12)를 λ/4 위상 시프트 구조 또는 이득 결합형 구조로 함으로써, 출사광을 보다 단일 모드화할 수 있다. 여기서, λ는, 광전파부 내의 빛의 파장을 나타낸다.
도시한 예에서는, 음극(22)의 반사 기능을 이용하여, 발광층(14)에서 발생한 빛을 반사시키고 있지만, 필요에 따라서 음극(22)의 외측에 반사율이 큰 반사막, 예를 들면 유전체 다층막 밀러 등을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 음극(22)의 막두께가 얇은 경우에는, 발광층(40)에 있어서 발생한 빛이 음극(22)을 투과할 수 있다. 상기 경우에는, 음극(22)의 외측에 반사막을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)과 양극(20) 사이에 반사막을 형성할 수도 있다. 상기와 같은 반사막을 형성함으로써 빛의 차폐를 보다 확실하게 행할 수 있기 때문에, 출사 효율을 높일 수 있다. 상기 변형예는, 다른 실시예에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
더욱이, 회절 격자(12)를 구성하는 제 1 매질층 또는 제 2 매질층 중 어느 하나는, 공기 등의 기체 층이어도 좋다. 상기와 같이, 기체 층으로 회절 격자를 형성하는 경우에는, 발광 장치에 이용하는 일반적인 재료의 선택범위로, 회절 격자를 구성하는 2매질의 굴절률 차를 크게 할 수 있고, 원하는 빛의 파장에 대하여 효율이 좋은 회절 격자를 얻을 수 있다. 상기 변형예는, 다른 실시예에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
또한, 발광 소자부에 있어서, 필요에 따라서, 홀 수송층 및 전자 수송층의 적어도 한쪽을 설치할 수도 있다. 상기 변형예는, 다른 실시예에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
본 실시예의 주요한 작용 효과를 이하에 설명한다.
(a) 발광 소자부(100)의 광전파부의 적어도 일부(양극(20))와 도파로부(200)의 코어층(30)이 일체적으로 연속하고 있다. 이에 의해, 발광 소자부(100)와 도파로부(200)가 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되어, 효율이 좋은 빛을 전파할 수 있다. 또한, 양극(20)을 포함하는 광전파부와 코어층(30)은, 동일한 공정으로 성막 및 패터닝할 수 있기 때문에, 제조가 간단해지는 이점을 갖는다.
또한, 발광 소자부(100)의 절연층(16;클래드층)과, 도파로부(200)의 클래드층(32)이 일체적으로 연속하고 있다. 이에 의해, 발광 소자부(100;특히 광전파부)와 도파로부(200)가, 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되어, 효율이 좋은 빛을 전파할 수 있다. 또한, 절연층(16)과 클래드층(32)은, 동일한 공정으로 성막 및 패터닝할 수 있기 때문에, 제조가 간단해지는 이점을 갖는다.
상기와 같이, 본 실시예에 따른 발광 장치(1000)에 의하면, 발광 소자부(100)와 도파로부(200)가 높은 결합 효율로 접속됨으로써, 고효율의 출사광을 얻을 수 있다.
(b) 절연층(16)의 개구부(16a)를 개재하여 양극(20)과 음극(22)이 전기적으로 접속되고, 상기 개구부(16a)에 의해서 전류가 흐르는 영역이 규정된다. 따라서, 절연층(16)은, 전류 협착층으로서 기능하여 발광영역에 효율 좋게 전류를 공급하고, 발광 효율을 높일 수 있다. 그리고, 전류를 공급하는 영역을 전류 협착층(16)으로 규정함으로써, 발광영역을 코어층(30)과 위치맞춤한 상태로 설정할 수 있고,이 점으로부터도 도파로부(200)에 대한 빛의 결합 효율을 높일 수 있다.
이상의 작용 효과는, 다른 실시예에서도 마찬가지이다.
(제조 프로세스)
다음에, 도 5 내지 도 10을 참조하면서 본 실시예에 따른 발광 장치(1000)의 제조예를 설명한다. 도 5 내지 도 10의 각 도면에 있어서, a는 평면도이고, b 내지 d는 a에 도시하는 평면도에 있어서의 A-A선, B-B선, C-C선중 어느 하나에 따른 단면도이다. 도 5 내지 도 8에 있어서의, 부호(100a 및 200a)는, 각각 발광 소자부(100) 및 도파로부(200)가 형성되는 영역을 도시한다.
(1) 도전층 및 회절 격자의 형성
우선, 도 5a 내지 도 5d에 도시하는 바와 같이, 기판(10)상에, 광학적으로 투명한 도전 재료에 의해서 도전층(20a)을 형성한다. 도전층(20a)의 형성 방법은, 도전층(20a)의 재료 등에 의해서 선택되고, 상술한 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 도전층(20a)을 ITO로 형성하는 경우에는, 증착법을 바람직하게 이용할 수 있다. 이어서, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역(100a)의 도전층(20a)의 표면부에, 회절 격자의 한쪽의 매질층을 구성하기 위한 요철부(12a)를 형성한다. 요철부(12a)의 형성 방법은, 도전층(20a)의 재질 등에 따라서 선택되고, 리소그래피나 스탬핑 등의 상술한 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면 도전층(20a)이 ITO로 구성되는 경우에는, 리소그래피 및 에칭, 또는 액상의 ITO를 이용한 잉크젯법 등의 액상법에 의해서 형성할 수 있다. 회절 격자를 위한 요철부(12a)는, 도 5에 있어서, Y방향으로 소정의 피치를 가지는 요철이 연속하도록 형성된다.
이어서, 도 6a 내지 도 6d에 도시하는 바와 같이, 도전층(20a)을 예를 들면 리소그래피에 의해서 패터닝함으로써, 양극(20), 제 1 및 제 2 전극 추출부(24, 26) 및 코어층(30)을 형성한다.
양극(20)과 제 1 전극 추출부(24)는 연속하여 형성되어 있다. 제 2 전극 추출부(26)는, 개구부(28)에 의해서, 양극(20) 및 제 1 전극 추출부(24)와 분리되어 있다. 회절 격자를 위한 요철부(12a)는 양극(20)과 일체로 형성되고, 요철부(12a)를 포함하는 양극(20)의 일부는 광전파부로서도 기능한다. 더욱이, 코어층(30)은, 양극(20;요철부(12a))과 일체로 연속하여 형성되고, 또한 제 1 및 제 2 전극 추출부(24, 26)와 개구부(28)를 개재하여 분리되어 있다.
상기와 같이, 굴절률 등의 광학 특성을 고려하여 도전층(20a)의 재료를 선택함으로써, 전극(본 예의 경우, 양극 및 전극 추출부)과 함께, 회절 격자를 포함하는 광전파부 및 코어층 등의 광학부를 동시에 형성할 수 있다.
(2) 절연층의 형성
도 7a 내지 도 7d에 도시하는 바와 같이, 개구부(28)를 묻는 상태에서, 소정의 패턴을 가지는 절연층(16)을 형성한다. 절연층(16)은, 회절 격자를 위한 요철부(12a)의 일부가 노출되는 개구부(16a)를 갖는다. 개구부(16a)는, 빛의 도파 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상을 갖는다. 상기 개구부(16a)에 의해서, 전류가 흐르는 영역이 규정되기 때문에, 개구부(16a)의 길이나 폭은, 얻고자 하는 전류밀도나 전류분포 등을 고려하여 설정된다. 또한, 절연층(16)은, 전류 협착층의 기능과 함께, 빛을 차폐 위한 클래드층으로서도 기능하기 때문에, 절연성과 함께 굴절률등의 광학 특성을 고려하여 그 재료가 선택된다. 도전층으로서 예를 들면 ITO를 이용한 경우에는, 절연층(16)으로서는, 예를 들면 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 술폰, 규소 폴리머 등을 이용할 수 있다.
절연층(16)은, 양극(20) 및 제 1 전극 추출부(24)와 제 2 전극 추출부(26)를 전기적으로 분리하는 동시에, 회절 격자를 위한 요철부(12a)의 일부를 덮어 클래드층으로서 기능하고, 더욱이, 코어층(30)의 노출부를 덮어, 클래드층(32)을 구성하고 있다.
(3) 발광층의 형성
도 8a 내지 도 8c에 도시하는 바와 같이, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역(100a)의 소정의 영역에, 발광층(14)을 형성한다. 발광층(14)은, 적어도 절연층(16)에 형성된 개구부(16a)에 발광 재료가 충전된 발광부(14a)를 갖는다. 더욱이, 발광층(14)을 구성하는 재료는 회절 격자를 위한 요철부(12a)의 요부에 충전되어, 회절 격자(12)를 구성한다. 따라서, 발광층(14)을 구성하기 위한 재료로서는, 발광 기능과 함께 회절 격자(12)의 하나의 매질층을 구성하기 위한 광학적 기능을 가지는 것이 선택된다.
(4) 음극의 형성
도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역(100a)에 음극(22)을 형성한다. 음극(22)은, 발광층(14)의 발광부(14a)를 덮는 상태로 형성되고, 또한, 그 한 단은 제 2 전극 추출부(26)와 겹치는 상태로 형성된다.
상기와 같이 하여, 발광 소자부(100) 및 도파로부(200)가 형성된다.
(5) 보호층의 형성
도 10a 내지 도 10c에 도시하는 바와 같이, 적어도 발광 소자부(100)가 덮이도록, 보호층(60)이 형성된다. 상기 보호층(60)은, 음극(22), 발광층(14) 및 양극(20;광전파부)이 외부와 접촉하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 통상 활성의 금속으로 구성되는 음극(22) 및 유기 재료로 이루어지는 발광층(14)은 분위기나 수분으로 열화되기 쉽기 때문에, 보호층(60)은 이 열화를 방지할 수 있도록 형성된다. 보호층(60)은, 엑폭시 수지, 실리콘계 수지, 자외선 경화성 수지 등의 수지 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
이상의 공정에 의해서, 발광 장치(1000)가 형성된다. 상기 제조방법에 의하면, 굴절률 등의 광학 특성을 고려하여 도전층(20a)의 재료를 선택함으로써, 전극부재(본 예의 경우, 양극(20) 및 전극 추출부(24, 26))와 함께, 회절 격자를 위한 요철부(12a)를 포함하는 광전파부(20) 및 코어층(30) 등의 광학부재를 동일한 공정으로 형성할 수 있어, 제조공정을 간단하게 할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 11은, 본 실시예에 따른 발광 장치(2000)를 모식적으로 도시하는 평면도이고, 도 12a는, 도 11에 있어서의 X1-X1선에 따른 부분 단면도이고, 도 12b는 도 11의 X2-X2에 따른 부분 단면도이고, 도 13은 도 11의 Y-Y선에 따른 단면도이다.
발광 장치(2000)는, 회절 격자 및 양극의 형성 위치가 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000)와 다르다. 발광 장치(1000)와 실질적으로 같은 기능을 가지는 부분에는 동일의 부호를 붙여 설명한다.
발광 장치(2000)는, 기판(10)과 상기 기판(10)상에 형성된 발광 소자부(100)와 도파로부(200)를 갖는다.
발광 소자부(100)는, 기판(10)상에, 광전파부를 구성하는 회절 격자(12) 및 양극(20), 발광층(14) 및 음극(22)이, 이 순서로 배치되어 있다. 기판(10)은, 발광 소자부(100) 및 도파로부(200)에 걸쳐 연장되는 라인형의 철부(凸部;10a)를 갖고, 상기 철부(10a) 상에 회절 격자(12)가 형성되어 있다. 그리고, 회절 격자(12) 위를 덮도록 양극(20)이 형성되어 있다. 더욱이, 양극(20) 및 노출되는 기판(10)의 위에는, 그 일부를 제외하고, 클래드층 및 전류 협착층으로서도 기능하는 절연층(16)이 형성되어 있다.
도파로부(200)는, 기판(10)상에, 코어층(30)과 상기 코어층(30)의 노출 부분을 덮는 클래드층(32)이 배치되어 있다. 그리고, 코어층(30)은, 기판(10)의 철부(10a) 위에 형성되어 있다. 도파로부(200)에 인접하여, 제 1 전극 추출부(24)와 제 2 전극 추출부(26)가 배치되어 있다.
더욱이, 본 실시예에서는, 발광 소자부(100)를 덮도록, 보호층(60)이 형성되어 있다. 보호층(60)에 의해서 발광 소자부(100)를 덮는 것에 의해, 음극(12) 및 발광층(14)의 열화를 방지할 수 있다. 본 실시예에서는, 전극 추출부(24, 26)를 형성하기 위해서, 보호층(60)을 발광 장치 전체에 형성하지 않고, 도파로부(200)의 표면을 노출시키고 있다.
발광 소자부(100)의 양극(20)은, 광학적으로 투명한 도전 재료로 구성되어,광전파부를 구성한다. 그리고, 상기 양극(20)과 도파로부(200)의 코어층(30)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다. 상기 양극(20) 및 코어층(30)을 구성하는 투명 도전 재료로서는, ITO 등의 상술한 바를 이용할 수 있다. 또한, 발광 소자부(100)의 절연층(16;클래드층)과, 도파로부(200)의 클래드층(32)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다. 상기 절연층(16) 및 클래드층(32)을 구성하는 재료로서는, 절연성이고, 또한 양극(20) 및 코어층(30)보다 굴절률이 작고, 빛의 차폐가 가능한 재료이면 특별히 한정되지 않는다.
발광 소자부(100)에 있어서, 절연층(16)은, 도 11 및 도 12a에 도시하는 바와 같이, 양극(20) 및 기판(10)의 노출 부분을 덮도록 형성되어 있다. 그리고, 절연층(16)은, 회절 격자(12)의 주기 방향으로 연장되는 슬릿형의 개구부(16a)를 갖는다. 상기 개구부(16a)에 있어서, 발광층(14)을 개재시킨 상태로, 양극(20)과 음극(22)이 배치되어 있다. 또한, 개구부(16a) 이외의 영역에 있어서는, 양극(20)과 음극(22) 사이에 절연층(16)이 개재된다. 그 때문에, 절연층(16)은, 전류 협착층으로서 기능한다. 따라서, 양극(20) 및 음극(22)에 소정의 전압이 인가되면, 개구부(16a)에 대응하는 영역(CA)에 있어서 주로 전류가 흐른다. 상기와 같이 절연층(16;전류 협착층)을 설치함으로써, 빛의 도파 방향을 따라 전류를 집중시킬 수 있어, 발광 효율을 높일 수 있다.
회절 격자(12)는, 도 12a 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 기판(10)의 철부(10a)의 위에 형성되어, 다른 2개의 매질층으로 이루어진다. 회절 격자(12)의 한쪽의 매질층은, 양극(20)을 구성하는 재료로 이루어지고, 다른쪽의 매질층은 기판(10)을 구성하는 재료로 이루어진다. 본 실시예에서의 회절 격자(12)는, 제 1 실시예의 경우와 달리, 전류 협착층(16)에 의해서 규정되는 영역(CA)과 겹치는 상태로 형성된다. 그리고, 회절 격자(12)는, 분포 귀환형의 회절 격자인 것이 바람직하고, 더욱이, 회절 격자(12)는, λ/4 위상 시프트 구조 또는 이득 결합형 구조를 가지는 것이 바람직하다. 그 이유에 대해서는, 제 1 실시예와 같기 때문에, 기재를 생략한다.
도파로부(200)에 인접하는 제 1 전극 추출부(24)와 제 2 전극 추출부(26)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 절연층(16)과 연속하는 절연성의 클래드층(32)에 의해서 전기적으로 분리되어 있다. 제 1 전극 추출부(24)는, 발광 소자부(100)의 양극(20)과 일체적으로 연속하고, 양극의 추출 전극으로서 기능한다. 또한, 제 2 전극 추출부(26)는, 발광 소자부(100) 측으로 연장되도록 형성되고, 그 일부는 음극(22)과 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제 2 전극 추출부(26)는 음극(22)의 추출 전극으로서 기능한다. 본 실시예에서는, 제 1 및 제 2 전극 추출부(24 및 26)는, 양극(20)과 동일한 성막공정으로 형성된다.
다음에, 상기 발광 장치(2000)의 동작 및 작용에 대해서 설명한다.
양극(20)과 음극(22)에 소정의 전압이 인가됨으로써, 음극(22)으로부터 전자가, 양극(20)으로부터 홀이, 각각 발광층(14) 내에 주입된다. 발광층(14) 내에서는, 상기 전자와 홀이 재결합됨으로써 여기자가 생성되고, 상기 여기자가 없어질 때에 형광이나 인광 등의 빛이 발생한다. 그리고, 상술한 바와 같이, 양극(20)과 음극(22) 사이에 개재하는 절연층(16)에 의해서 전류가 흐르는 영역(CA)이 규정되어 있기 때문에, 발광시키고자 하는 영역에 효율 좋게 전류를 공급할 수 있다.
발광층(14)에 있어서 발생한 빛은, 일부는 음극(22) 및 클래드층으로서 기능하는 절연층(16)에 의해서 반사되어 광전파부 내에 도입된다. 광전파부 내에 도입된 빛은, 회절 격자(12)에 의해서 분포 귀환형의 전파가 행하여지고, 양극(20)을 구성하는 광전파부 내를 그 단면측을 향하여 전파되고, 더욱이, 광전파부의 일부(양극(20))에 연속하여 일체로 형성된 도파로부(200)의 코어층(30) 내를 전파되어, 그 단면으로부터 출사된다. 상기 출사광은, 회절 격자(12)에 의해서 광전파부에서 분포 귀환되어 출사되기 때문에, 파장 선택성이 있고, 발광 스펙트럼 폭이 좁고, 또한 뛰어난 지향성을 갖는다.
본 실시예의 주요한 작용 효과를, 이하에 설명한다.
(a) 발광 소자부(100)의 광전파부의 적어도 일부(양극(20))와, 도파로부(200)의 코어층(30)이 일체적으로 연속하고 있다. 이로서, 발광 소자부(100)와 도파로부(200)가, 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되고, 효율이 좋은 빛을 전파할 수 있다. 또한, 양극(20)을 포함하는 광전파부와 코어층(30)은, 동일한 공정으로 성막 및 패터닝할 수 있기 때문에, 제조가 간단해지는 이점을 갖는다.
또한, 발광 소자부(100)의 절연층(16;클래드층)과, 도파로부(200)의 클래드층(32)이 일체적으로 연속하고 있다. 이로서, 발광 소자부(100)와 도파로부(200)가, 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되고, 효율이 좋은 빛을 전파할 수 있다. 또한, 절연층(16)과 클래드층(32)은, 동일한 공정으로 성막 및 패터닝할 수 있기 때문에, 제조가 간단해지는 이점을 갖는다.
상기와 같이, 본 실시예에 따른 발광 장치(2000)에 의하면, 발광 소자부(100)와 도파로부(200)가 높은 결합 효율로 접속됨으로써, 고효율의 출사광을 얻을 수 있다.
(b) 절연층(16)의 개구부(16a)를 개재하여 양극(20)과 음극(22)이 전기적으로 접속되고, 상기 개구부(16a)에 의해서 전류가 흐르는 영역이 규정된다. 따라서, 절연층(16)은 전류 협착층으로서 기능하여, 발광영역에 효율이 좋게 전류를 공급하여, 발광 효율을 높일 수 있다. 그리고, 전류를 공급하는 영역을 전류 협착층(16)으로 규정함으로써, 발광영역을 코어층(30)과 위치맞춤한 상태로 설정할 수 있고, 이 점으로부터도 도파로부(200)에 대한 빛의 결합 효율을 높일 수 있다.
(c) 회절 격자(12)의 형성영역과, 전류 협착층(16)에 의해서 규정되는 전류가 흐르는 영역(CA)이 거의 일치하기 때문에, 보다 전류 효율이 좋은 발광이 가능해진다.
(발광 장치의 제조방법)
다음에, 도 14 및 도 15를 참조하면서, 본 실시예에 따른 발광 장치(2000)의 제조예를 설명한다. 도 14 및 도 15의 각 도 a 내지 d는 도 11의 X3-X3선에 따른 단면도이다.
(1) 도전층 및 회절 격자의 형성
우선, 도 14a에 도시하는 바와 같이, 기판(10)상의 소정영역에, 회절 격자의 한쪽의 매질층을 구성하기 위한 요철부(12a)를 형성한다. 이어서, 도 14b에 도시하는 바와 같이, 요철부(12a)의 일부를 남기도록, 기판(10)의 소정의 부분을 리소그래피 등에 의해서 제거하고, 기판(10)과 연속하는 철부(10a)와, 상기 철부(10a) 상에 회절 격자를 위한 요철부(12a)를 형성한다. 회절 격자를 위한 요철부(12a)는, 도 14에 있어서, 지면과 수직의 방향으로 소정의 피치를 가지는 요철이 연속하도록 형성된다.
이어서, 도 14c에 도시하는 바와 같이, 기판(10)의 모든 면에, 광학적으로 투명한 도전 재료에 의해서 도전층(20a)을 형성한다. 이어서, 도 14d에 도시하는 바와 같이, 도전층(20a)을 예를 들면 리소그래피에 의해서 패터닝함으로써, 양극(20), 제 1 전극 추출부(24; 도 11 참조), 제 2 전극 추출부(26), 회절 격자(12) 및 코어층(30; 도 11 참조)을 형성한다. 회절 격자(12)는, 제 1 매질층은 기판(10)을 구성하는 재료로 이루어지고, 제 2 매질층은 양극(20)을 구성하는 재료로 이루어진다.
양극(20)과 제 1 전극 추출부(24)는 연속하여 형성되어 있다. 제 2 전극 추출부(26)는, 개구부(28)에 의해서, 양극(20) 및 제 1 전극 추출부(24)와 분리되어 있다. 더욱이, 코어층(30)은, 양극(20)과 일체로 연속하여 형성되고, 또한 제 1 및 제 2 전극 추출부(24 및 26)와 개구부(28)를 개재하여 분리되어 있다.
상기와 같이, 굴절률 등의 광학 특성을 고려하여 도전층(20a)의 재료를 선택함으로써, 전극부(본 예의 경우, 양극 및 전극 추출부)와 함께, 회절 격자, 광전파부의 일부 및 코어층 등의 광학부를 동시에 형성할 수 있다.
(2) 절연층의 형성
도 15a에 도시하는 바와 같이, 개구부(28)를 묻는 상태로, 소정의 패턴을 가지는 절연층(16)을 형성한다. 절연층(16)은, 개구부(16a)를 갖는다. 개구부(16a)는, 빛의 도파 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상을 갖는다. 상기 개구부(16a)에 의해서, 전류가 흐르는 영역이 규정되기 때문에, 개구부(16a)의 길이나 폭은, 얻고자 하는 전류밀도나 전류분포 등을 고려하여 설정된다. 또한, 절연층(16)은, 전류 협착층의 기능과 함께, 빛을 차폐하기 위한 클래드층으로서도 기능하기 때문에, 절연성과 동시에 굴절률 등의 광학 특성을 고려하여 그 재료가 선택된다.
절연층(16)은, 양극(20) 및 제 1 전극 추출부(24)와 제 2 전극 추출부(26)를 전기적으로 분리하는 동시에, 광전파부의 일부를 구성하는 양극(20)의 일부를 덮어 클래드층으로서 기능하고, 더욱이, 코어층(30)의 노출부를 덮어, 클래드층(32)을 구성하고 있다.
(3) 발광층의 형성
도 15b에 도시하는 바와 같이, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역의 소정의 영역에, 발광층(14)을 형성한다. 발광층(14)은, 적어도 절연층(16)에 형성된 개구부(16a)에 발광 재료가 충전된 발광부(14a)를 갖는다.
(4) 음극의 형성
도 15c에 도시하는 바와 같이, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역에 음극(22)을 형성한다. 음극(22)은, 발광층(14)의 발광부(14a)를 덮는 상태로 형성되고, 또한, 그 한 단은 제 2 전극 추출부(26)와 겹치는 상태로 형성된다. 상기와 같이 하여, 발광 소자부(100) 및 도파로부(200)가 형성된다.
(5) 보호층의 형성
도 15d에 도시하는 바와 같이, 적어도 발광 소자부(100)가 덮이도록, 보호층(60)이 형성된다. 보호층(60)에 대해서는, 제 1 실시예와 같기 때문에 기재를 생략한다.
이상의 공정에 의해서, 발광 장치(2000)가 형성된다. 상기 제조방법에 의하면, 굴절률 등의 광학 특성을 고려하여 도전층(20a)의 재료를 선택함으로써, 전극부(본 예의 경우, 양극(20) 및 전극 추출부(24, 26))와 함께, 회절 격자(12), 적어도 일부의 광전파부 및 코어층(30) 등의 광학부재를 동일한 공정으로 형성할 수 있어, 제조공정을 간단하게 할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 16은, 본 실시예에 따른 발광 장치(3000)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 제 2 실시예를 설명하기 위해서 이용한 도 13에 상당하는 부분을 도시한다.
발광 장치(3000)는, 회절 격자의 형성 위치가 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000) 및 제 2 실시예에 따른 발광 장치(2000)와 다르다. 발광 장치(1000 및 2000)와 실질적으로 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 주로, 발광 장치(1000 및 2000)와 다른 발광 장치(3000)의 주요한 특징 부분만을 설명한다.
발광 장치(3000)는, 기판(10)과 상기 기판(10)상에 형성된 발광 소자부(100)와 도파로부(200)를 갖는다.
발광 소자부(100)는, 제 1 기판(10)상에, 광전파부를 구성하는 회절 격자(12) 및 양극(20), 발광층(14) 및 음극(22)이, 이 순서로 배치되어 있다. 본실시예에서는, 제 1 기판(10)의 위에, 회절 격자(12)를 형성하기 위한 제 2 기판(11;격자기판)이 배치되어 있다. 제 2 기판(11)은, 제 1 기판(10)과 비교하여 회절 격자(12)를 형성하기 쉬운 재료나, 제 1 기판 보다 굴절률이 높은 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 제 2 기판(11)으로서는, 상술한 바와 같이, 리소그래피, 광조사에 의한 굴절률 분포의 형성, 스탬핑 등의 방법을 적용할 수 있는 수지, 예를 들면 자외선이나 전자선의 조사로 경화하는 수지를 이용하여 형성할 수 있다. 도시한 예에서는, 회절 격자(12)에 있어서, 제 1 매질층은 제 2 기판(11)을 구성하는 재료로 이루어지고, 제 2 매질층은 광전파부를 구성하는 양극(20)을 구성하는 재료로 이루어진다.
본 실시예에서는, 제 2 기판(11)의 재질로서 회절 격자(12)의 형성에 유리한 재질을 선택할 수 있어, 회절 격자(12)의 형성이 용이해지는 이점이 있다. 예를 들면, 제 1의 기판(10)과는 달리 플랙시블한 기판 재료를 이용할 수 있다. 특히, 강성이 있는 형을 이용하여, 제 2 기판(11)의 재료를 제 1 기판(10)상에 도포하여 가열에 의해 경화한 후, 형을 박리하여 격자 부분을 형성하는 경우에는, 형의 박리공정이 용이해지고 격자의 정밀도도 향상된다. 또한, 제 2 기판(11) 상에 발광 소자부뿐만 아니라 다른 부재나 디바이스를 설치하는 경우에는, 해당 기판으로서 최적의 재료를 선택할 수 있고, 최종적인 발광 장치에 있어서 알맞은 특성을 얻을 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치(3000)의 그 외의 부분의 구성 및 작용 효과는, 제 2 실시예에 따른 발광 장치(2000)와 같기 때문에, 기재를 생략한다.
(제 4 실시예)
도 17은, 본 실시예에 따른 발광 장치(4000)를 모식적으로 도시하는 사시도이고, 도 18은 도 17에 있어서의 X-X선에 따른 단면도이다.
발광 장치(4000)는, 도파로부의 구조가 제 1 실시예 또는 다른 실시예에 따른 발광 장치와 다르다. 발광 장치(1000)와 실질적으로 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 주로, 발광 장치(1000)와 다른 발광 장치(4000)의 주요한 특징 부분만을 설명한다.
발광 장치(4000)는, 기판(10)과 상기 기판(10)상에 형성된 발광 소자부(100)와 도파로부(200)를 갖는다.
본 실시예에 있어서는, 도파로부(200)에 광섬유(300)가 탑재되어 있다는 특징을 갖는다. 광섬유(300)는, 코어층(310), 클래드층(320) 및 도시하지 않는 피복층을 갖는다.
도파로부(200)에는, 광섬유(300)의 단부가 배치, 고정되는 광섬유 수용부(330)가 형성되어 있다. 광섬유 수용부(330)는, 클래드층(32)에 형성된 단면 형상이 직사각형인 제 1 홈부(32a)와, 기판(10)에 형성된 단면 형상이 삼각형인 제 2 홈부(10b)로 구성된다. 광섬유 수용부(330)는, 광섬유(300)의 단부를 광섬유 수용부(330)에 수용하여 위치맞춤하였을 때, 적어도 도파로부(200)의 코어층(30)이 광섬유(300)의 코어층(310)에 대향하도록 형성된다. 광섬유(300)는, 접착 등의 방법에 의해서 도파로부(200)에 고정할 수 있다.
상기 발광 장치(4000)에 의하면, 발광 소자부(100)에 의해서 발생시킨 빛을도파로부(200)를 개재하여 광섬유(300)에 효율 좋게 전파시킬 수 있다. 상기 발광 장치(4000)는, 광섬유(300)를 가지기 때문에, 예를 들면 광통신 디바이스의 용도 등에 바람직하게 적용할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치(4000)의 그 외의 부분의 구성 및 작용 효과는, 제 1 또는 다른 실시예에 따른 발광 장치와 같기 때문에, 기재를 생략한다.
더욱이, 도시한 예에서는, 발광 장치(4000)는, 광섬유(300)를 일체적으로 갖지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 발광 장치(4000)는, 광섬유를 갖지 않고, 도파로부(200)에 광섬유 수용부(330)가 형성된 구조이어도 좋다. 상기 디바이스의 경우, 필요할 때에 광섬유를 광섬유 수용부(330)에 접속하면 좋다.
또한, 도 17과 마찬가지로 광섬유(300)가 들어간 디바이스에서는, 보호층(60)은, 발광 소자부(100)뿐만 아니라, 더욱이 적어도 광섬유(300)의 단부와 광 도파부(200)의 코어층(30)의 접촉부를 포함한 상태로, 광섬유(300)의 일부를 피복하는 구조이어도 좋다. 상기의 경우, 광섬유(300)의 고정이 더욱 확보된다.
(제 5 실시예)
도 19는, 본 실시예에 따른 발광 장치(5000)의 일부를 모식적으로 도시하는 평면도이고, 도 20은 도 19에 있어서의 X-X선에 따른 단면도이다. 도 19는, 도 20에 도시하는 기판(10), 양극(20), 전극 추출부(24, 26) 및 회절 격자(12)를 도시하고, 발광층(14) 및 음극(22)을 생략하여 도시하고 있다.
발광 장치(5000)는, 회절 격자 및 양극의 구조가 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000)와 다르다. 발광 장치(1000)와 실질적으로 같은 기능을 가지는 부분에는동일한 부호를 붙이고, 주로, 발광 장치(1000)와 다른 발광 장치(5000)의 주요한 특징 부분만을 설명한다. 발광 장치(5000)는, 기판(10)과 상기 기판(10)상에 형성된 발광 소자부(100)와 도파로부(200)를 갖는다.
발광 소자부(100)는, 기판(10)상에, 광전파부의 적어도 일부를 구성하는 양극(20), 회절 격자(12), 발광층(14) 및 음극(22)이, 상기 순서로 배치되어 있다. 그리고, 회절 격자(12)의 노출부에는, 클래드층 및 전류 협착층으로서도 기능하는 절연층(16)이 형성되어 있다. 그리고, 절연층(16)은, 회절 격자(12)의 주기 방향으로 개구부(16a)를 갖는다. 상기 개구부(16a)에 있어서, 회절 격자(12) 및 발광층(14)을 개재시킨 상태로, 양극(20)과 음극(22)이 배치되어 있다. 또한, 개구부(16a) 이외의 영역에 있어서는, 양극(20)과 음극(22) 사이에 절연층(16)이 개재된다.
회절 격자(12)는, 양극(20)의 상부에 형성되고, 또한, 후술하는 도파로부(2 00)의 코어층(30)과 같은 폭을 갖는다. 회절 격자(12)의 한쪽의 매질층은, 양극(20)을 구성하는 재료로 이루어지고, 다른쪽의 매질층은 발광층(14)을 구성하는 재료로 이루어진다.
도파로부(200)는, 기판(10)상에, 코어층(30)과 상기 코어층(30)의 노출 부분을 덮는 클래드층(32)을 가지고, 상기 도파로부(200)에 인접하여 제 1 전극 추출부(24)와 제 2 전극 추출부(26)가 배치되어 있다.
발광 소자부(100)의 양극(20)은, 광학적으로 투명한 도전 재료로 구성되어, 광전파부의 적어도 일부를 구성한다. 그리고, 상기 양극(20)과 도파로부(200)의 코어층(30)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다. 또한, 발광 소자부(100)의 절연층(16;클래드층)과, 도파로부(200)의 클래드층(32)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다.
본 실시예에서 특징적인 것은, 도 19에 도시하는 바와 같이, 절연층(16)과 겹치는 양극(20)의 면적(S)이 작은 것이다. 이는, 예를 들면 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000)의 제조방법을 도시하는 도 6a와 비교하면 잘 알 수 있다. 상기와 같이, 절연층(16)과 겹치는 양극(20)의 면적(S)이 작은 것에 의해, 양극(20), 절연층(16) 및 음극(22)으로 형성되는 커퍼시터(capacitor)의 평면적이 작게 되어, 그 커퍼시턴스를 작게 할 수 있다.
따라서, 상기 발광 장치(5000)는, 기생적으로 형성되는 커퍼시터의 영향이 작은 것이 요구되는 디바이스에 적절하게 이용된다. 예를 들면, 상기와 같은 발광 장치(5000)는, 고주파가 이용되는 통신 디바이스에 있어서, 커퍼시터에 의한 지연 효과를 억제할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치(5000)의 그 외의 부분의 구성 및 작용 효과는, 제 1 또는 다른 실시예에 따른 발광 장치와 같기 때문에, 기재를 생략한다.
(제 6 실시예)
도 21은, 본 실시예에 따른 발광 장치(6000)를 모식적으로 도시하는 사시도이고, 제 1 실시예를 도시하는 도 1에 대응하는 도면이다.
발광 장치(6000)는, 전극 추출부의 구조가 제 1 실시예 또는 다른 실시예에 따른 발광 장치와 다르다. 발광 장치(1000)와 실질적으로 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 주로, 발광 장치(1000)와 다른 발광 장치(6000)의 주요한 특징 부분만을 설명한다.
발광 장치(6000)는, 기판(10)과 상기 기판(10)상에 형성된 발광 소자부(100)와 도파로부(200)를 갖는다.
도파로부(200)는, 기판(10)상에, 코어층(30)과 상기 코어층(30)의 노출 부분을 덮는 클래드층(32)을 가지고, 상기 도파로부(200)에 인접하여 제 1 전극 추출부(24)와, 제 2 전극 추출부(26)가 배치되어 있다. 그리고, 본 실시예에서 특징적인 것은, 제 1 전극 추출부(24) 및 제 2 전극 추출부(26)의 적어도 한쪽에, IC 드라이버 등의 전자소자가 실장되어 있는 것이다. 요컨대, 전극의 노출부를 전자소자의 실장면으로서 이용할 수 있다. 도 21에 있어서는, 전자소자(400)가 제 1 전극 추출부(24)상에 탑재되어 있는 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 도 21에는 도시하지 않지만, 전극 추출부는 필요에 따라서 소정의 패턴의 배선을 형성할 수 있도록 패터닝된다.
상기 발광 장치(6000)에 의하면, 전극의 노출부를 전자소자의 실장면으로서 이용함으로써, 집적도가 높은 디바이스를 구성할 수 있다.

Claims (26)

  1. 기판과 발광 소자부를 가지고,
    상기 발광 소자부는,
    전계 발광에 의해서 발광 가능한 발광층과,
    상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,
    상기 발광층에 있어서 발생한 빛을 전파하기 위한 광전파부와,
    상기 한 쌍의 전극층 사이에 배치되고, 또한, 일부에 개구부를 가지고, 해당 개구부를 개재하여 상기 발광층에 공급되는 전류가 흐르는 영역을 규정하는 전류 협착층으로서 기능할 수 있는 절연층과,
    상기 광전파부를 전파하는 빛을 위한 회절 격자를 포함하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자부와 일체적으로 형성된 도파로부를 가지고,
    상기 도파로부는,
    상기 광전파부의 적어도 일부와 광학적으로 연속하는 코어층과,
    상기 절연층과 광학적으로 연속하는 클래드층을 포함하는 발광 장치.
  3. 기판상에, 발광 소자부와 해당 발광 소자부로부터의 빛을 전달하는 도파로부를 일체적으로 가지고,
    상기 발광 소자부는,
    전계 발광에 의해서 발광 가능한 발광층과,
    상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,
    상기 발광층에 있어서 발생한 빛을 전파하기 위한 광전파부와,
    상기 광전파부에 접하여 배치되어, 클래드층으로서 기능할 수 있는 절연층과,
    상기 광전파부를 전파하는 빛을 위한 회절 격자를 포함하고,
    상기 도파로부는,
    상기 광전파부의 적어도 일부와 일체적으로 연속하는 코어층과,
    상기 절연층과 일체적으로 연속하는 클래드층을 포함하는 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광층은, 적어도 일부가 상기 절연층에 형성된 개구부에 존재하는 발광 장치.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연층의 상기 개구부는, 상기 회절 격자의 주기 방향으로 연장되는 슬릿 형상을 가지는 발광 장치.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층은, 적어도 일부가 상기 절연층에 형성된 상기 개구부에 존재하는 발광 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극층의 한쪽은, 투명한 도전 재료로 이루어지고, 해당 전극층은 상기 광전파부의 적어도 일부 및 상기 코어층으로서도 기능할 수 있는 발광 장치.
  8. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어층은, 적어도 상기 회절 격자의 형성영역에 연속하는 발광 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자는, 상기 광전파부에 형성되는 발광 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 발광 소자부는 보호층에 의해서 덮인 발광 장치.
  11. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    더욱이, 상기 도파로부는 그 표면에 전극 추출부를 가지는 발광 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극 추출부는, 양극 및 음극을 위한 제 1 및 제 2 전극 추출부로 이루어지고, 해당 제 1 및 제 2 전극 추출부는, 상기 한 쌍의 전극층의 한쪽과 같은 재료로 이루어지는 발광 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자부는,
    상기 기판상에 형성되어, 상기 광전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,
    상기 양극의 일부에 형성된 회절 격자와,
    상기 회절 격자에 면하여 개구부를 가지는 절연층과,
    적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 발광층과,
    음극을 포함하는 발광 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자부는,
    상기 기판의 일부에 형성된 회절 격자와,
    상기 회절 격자상에 형성되어, 상기 광전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,
    상기 양극에 면하여 개구부를 가지는 절연층과,
    적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 발광층과,
    음극을 포함하는 발광 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 발광 소자부와 일체적으로 형성되어, 해당 발광 소자부로부터의 빛을 전달하는 도파로부를 가지고,
    상기 도파로부는,
    상기 기판상에 형성되어, 상기 양극과 광학적으로 연속하는 코어층과,
    상기 코어층의 노출 부분을 덮어, 상기 절연층과 광학적으로 연속하는 클래드층을 포함하는 발광 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자부는,
    상기 기판상에 배치되어, 일부에 회절 격자가 형성된 격자기판과,
    상기 격자기판의 상기 회절 격자상에 형성되어, 상기 광전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,
    상기 양극에 면하여 개구부를 가지는 절연층과,
    적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 발광층과,
    음극을 포함하는 발광 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 발광 소자부와 일체적으로 형성되어, 해당 발광 소자부로부터의 빛을 전달하는 도파로부를 가지고,
    상기 도파로부는,
    상기 격자기판상에 형성되어, 상기 양극과 광학적으로 연속하는 코어층과,
    상기 코어층의 노출 부분을 덮어, 상기 절연층과 광학적으로 연속하는 클래드층을 포함하는 발광 장치.
  18. 제 2 항 내지 제 4 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파로부는, 광섬유를 위치맞춤한 상태로 배치할 수 있는 광섬유 수용부를 가지는 발광 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광섬유 수용부에 광섬유의 단부가 장착된 광섬유를 가지는 발광 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극층의 적어도 한쪽은 상기 회절 격자의 일부와 접속되고, 해당 전극층이 상기 절연층과 겹치는 면적을 규정하여 커퍼시턴스를 컨트롤한 발광 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    더욱이, 전자소자가 실장되는 면을 가지는 발광 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자는 분포 귀환형의 회절 격자인 발광 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 회절 격자는, λ/4 위상 시프트 구조를 가지는 발광 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 회절 격자는 이득 결합형 구조를 가지는 발광 장치.
  25. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자는 분포 브래그 반사형의 회절 격자인 발광 장치.
  26. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층은 발광 재료로서 유기 발광 재료를 포함하는 발광 장치.
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