JP4712293B2 - projector - Google Patents

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Description

本発明は、電界発光材料が用いられた半導体レーザを各画素に有する発光装置、特にプロジェクターに関する。   The present invention relates to a light emitting device, particularly a projector, having a semiconductor laser using an electroluminescent material in each pixel.

半導体レーザは、他のガスまたは固体レーザと比較してレーザ発振器を飛躍的に小型化、軽量化できるというメリットを有しており、様々な分野で実用化されている。そして半導体レーザの発振波長は青色から赤外までと広範囲に及ぶが、一般的に実用化されている半導体レーザはその発振波長が赤外領域に存在するものが多い。近年では、発振波長を可視領域に有する半導体レーザの実用化に関する研究が数多くなされており、その流れから、電場を加えることでルミネッセンス(Electroluminescence)が得られる電界発光材料を用い、レーザ光を発振することができるレーザ発振器(有機半導体レーザ)に注目が集まりつつある。有機半導体レーザは、波長が可視領域に存在するレーザ光を得ることができ、また安価なガラス基板上に作製することができるため、様々な用途が期待される。例えば下記特許文献1には、ピーク波長λが510nmである有機半導体レーザに関して記載がされている。   Semiconductor lasers have the advantage that laser oscillators can be dramatically reduced in size and weight compared to other gas or solid-state lasers, and have been put into practical use in various fields. The oscillation wavelengths of semiconductor lasers range from blue to infrared, and many semiconductor lasers that are in practical use generally have an oscillation wavelength in the infrared region. In recent years, there have been many studies on the practical application of semiconductor lasers having an oscillation wavelength in the visible region. From this trend, laser light is oscillated using an electroluminescent material that can obtain luminescence by applying an electric field. Attention is being focused on laser oscillators (organic semiconductor lasers) that can be used. Since an organic semiconductor laser can obtain laser light having a wavelength in the visible region and can be manufactured on an inexpensive glass substrate, various uses are expected. For example, Patent Document 1 below describes an organic semiconductor laser having a peak wavelength λ of 510 nm.

特開2000−156536号公報(第11頁)JP 2000-156536 A (page 11)

ところで、液晶素子を光学変調器として用いたプロジェクターは、画素が表示する階調の高低に関わらず光源を常に点灯させる必要があるため、消費電力が嵩んでしまうという問題を有している。そこで下記特許文献2には、発光ダイオードを画素に用いてプロジェクターを形成する技術について記載されている。発光ダイオードなどの可視光を得ることができる発光素子を画素に用いることで、キセノンランプ、ハロゲンランプなどの高輝度の光源を用いる必要がなくなるので、表示する画像によっては消費電力を抑えることができ、装置自体の小型化を実現することができる。   By the way, a projector using a liquid crystal element as an optical modulator has a problem that power consumption increases because it is necessary to always turn on the light source regardless of the gradation level displayed by the pixel. Therefore, Patent Document 2 described below describes a technique for forming a projector using a light emitting diode as a pixel. By using a light-emitting element that can obtain visible light, such as a light-emitting diode, for a pixel, it is not necessary to use a high-intensity light source such as a xenon lamp or a halogen lamp. Therefore, it is possible to reduce the size of the device itself.

特開平11−32278号公報JP-A-11-32278

上述したような発光素子が用いられるプロジェクターにおいて、発光ダイオードのように発せられる光が自然光の場合、消費電力を抑えつつ、画像のコントラストをより高めるには、レンズアレイなどの光学系を用い、発光素子から発せられる光の光路を制御することが有効である。しかし一般的に上記光学系は比較的嵩高であり、なおかつ高価であるので、プロジェクターの小型化を妨げ、コストを高める一因となりうる。また光学系が複雑化されるほど、メンテナンス時における光学系の調整や光学系と発光素子との位置合わせなどの作業が煩雑になり、物理的な衝撃に対する耐性が低くなる。よって、プロジェクター内部において用いられる光学系は、より簡素であることが望ましい。   In a projector using a light emitting element as described above, when light emitted like a light emitting diode is natural light, an optical system such as a lens array is used to emit light in order to further increase the image contrast while suppressing power consumption. It is effective to control the optical path of light emitted from the element. However, in general, the optical system is relatively bulky and expensive, which can prevent the miniaturization of the projector and increase the cost. Further, as the optical system becomes more complicated, operations such as adjustment of the optical system at the time of maintenance and alignment between the optical system and the light emitting element become more complicated, and resistance to physical impact becomes lower. Therefore, it is desirable that the optical system used in the projector is simpler.

そこで光学系を簡素化するために、自然光が得られる発光ダイオードの代わりに、レーザ光が得られる半導体レーザをプロジェクターに用いることができる。レーザ光を用いることで、自然光の場合に比べて、プロジェクター内部における光路の制御が容易になるので、光学系をある程度簡素化でき、なおかつ消費電力を抑えつつコントラストをより高めることができると考えられる。   Therefore, in order to simplify the optical system, a semiconductor laser capable of obtaining laser light can be used in the projector instead of the light emitting diode capable of obtaining natural light. The use of laser light makes it easier to control the optical path inside the projector than in the case of natural light, so the optical system can be simplified to some extent, and the contrast can be increased while reducing power consumption. .

なお半導体レーザから発振されるレーザ光は、一般的に他のレーザに比べて指向性が低く、拡散しやすい傾向がある。半導体レーザから発振されるレーザ光の指向性を高めることができれば、光路の制御がさらに容易となり、光路を制御するための光学系をより簡素化することができると考えられる。しかし、指向性を高めるための光学系を新たに追加する必要が生じるため、結果的に光学系全体を簡素化することが難しい。   Note that laser light oscillated from a semiconductor laser generally has a lower directivity than other lasers and tends to diffuse. If the directivity of the laser light oscillated from the semiconductor laser can be increased, the optical path can be controlled more easily, and the optical system for controlling the optical path can be further simplified. However, since it becomes necessary to newly add an optical system for improving directivity, it is difficult to simplify the entire optical system as a result.

また半導体レーザは単結晶の半導体を用いているので、発振効率を高めるために光共振器の構造を最適化するのが難しい。従って、消費電力を抑えつつ、更なるコントラストの向上を図ることが難しい。   In addition, since the semiconductor laser uses a single crystal semiconductor, it is difficult to optimize the structure of the optical resonator in order to increase the oscillation efficiency. Therefore, it is difficult to further improve contrast while suppressing power consumption.

本発明は上述した問題に鑑み、更なる光学系の簡素化を実現することができるプロジェクター、或いは消費電力を抑えつつ、さらなる高コントラスト化を実現することができるプロジェクターの提供を課題とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a projector that can realize further simplification of the optical system, or a projector that can realize higher contrast while suppressing power consumption.

本発明のプロジェクターは、有機半導体レーザを各画素に有するパネルを用い、該パネルから発せられるレーザ光をスクリーンに投射することで画像の表示を行なう。そして本発明では、有機半導体レーザ(以下、レーザ素子と呼ぶ)が以下の第1乃至第3の構成のうち、いずれか1つの構成を有する。   The projector of the present invention uses a panel having an organic semiconductor laser in each pixel, and displays an image by projecting laser light emitted from the panel onto a screen. In the present invention, the organic semiconductor laser (hereinafter referred to as a laser element) has any one of the following first to third configurations.

まず第1の構成について説明する。第1の構成を有するレーザ素子は、電界発光材料が用いられた発光素子を支持するための基板や下地膜などの層、或いは発光素子を覆っている層に凹部または凸部を形成することで、光学系としての機能を付加し、該発光素子によって得られるレーザ光の指向性を高める。   First, the first configuration will be described. The laser element having the first configuration is formed by forming a concave portion or a convex portion in a layer such as a substrate or a base film for supporting a light emitting element using an electroluminescent material, or a layer covering the light emitting element. The function as an optical system is added, and the directivity of the laser beam obtained by the light emitting element is enhanced.

また発光素子は第1の電極と、第2の電極と、該2つの電極間に設けられた発光層とを有しており、該発光層に含まれる電界発光材料がレーザ媒質として機能する。第1の電極と第2の電極は、いずれか一方が陽極であり、他方が陰極である。なお発光層と陽極の間にホール注入層、ホール輸送層等、発光層と陰極の間に電子注入層、電子輸送層等が設けられていても良い。この場合、発光層を含む、陽極と陰極の間に設けられた全ての層を、電界発光層と呼ぶ。電界発光層を構成する層の中に、無機化合物を含んでいる場合もある。   The light-emitting element includes a first electrode, a second electrode, and a light-emitting layer provided between the two electrodes, and an electroluminescent material contained in the light-emitting layer functions as a laser medium. One of the first electrode and the second electrode is an anode, and the other is a cathode. Note that a hole injection layer, a hole transport layer, and the like may be provided between the light emitting layer and the anode, and an electron injection layer, an electron transport layer, and the like may be provided between the light emitting layer and the cathode. In this case, all layers provided between the anode and the cathode including the light emitting layer are called electroluminescent layers. In some cases, the layer constituting the electroluminescent layer contains an inorganic compound.

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

次に、第2の構成について説明する。第2の構成を有するレーザ素子は、誘導放出光を反射するための反射材に曲率を持たせて光共振器内における回折損失を抑えることで、発振開始に必要なポンピングエネルギーの閾値を低くし、結果的に有機半導体レーザの発振効率を高める。   Next, the second configuration will be described. The laser element having the second configuration lowers the threshold of pumping energy necessary for starting oscillation by giving a curvature to the reflecting material for reflecting the stimulated emission light and suppressing diffraction loss in the optical resonator. As a result, the oscillation efficiency of the organic semiconductor laser is increased.

なお、第2の構成のレーザ素子では、光を共振させるための反射材として発光素子が有する第1の電極と第2の電極を用いていても良いし、凹部を有する反射材を別途形成し、第1の電極または第2の電極のいずれか一方の電極と、反射材とで、電界発光層において発生した光を共振させても良い。また、電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等で、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。発振されたレーザ光の光軸は、前記凹部と交差している。   Note that in the laser element having the second structure, the first electrode and the second electrode of the light emitting element may be used as the reflecting material for resonating light, or a reflecting material having a recess is separately formed. The light generated in the electroluminescent layer may be caused to resonate with either the first electrode or the second electrode and the reflective material. In addition, a layer other than the light emitting layer included in the electroluminescent layer, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, or the like reflects light generated in the light emitting layer to form an optical resonator. Also good. The optical axis of the oscillated laser beam intersects the concave portion.

また、第2の構成のレーザ素子が有する光共振器は、2つの反射材の一方が曲面を、他方が平面を有する半球面系であっても良いし、2つの反射材が共に曲面を有する共焦点系、共心系または球面系であっても良い。そして本発明では、曲率半径rと共振器長Lの長さを調整することで安定形共振器を形成し、回折損失を抑えることができる。   In addition, the optical resonator included in the laser element having the second configuration may be a hemispherical system in which one of the two reflecting materials has a curved surface and the other has a flat surface, and the two reflecting materials have both curved surfaces. A confocal system, a concentric system, or a spherical system may be used. In the present invention, a stable resonator can be formed by adjusting the curvature radius r and the length of the resonator length L, and diffraction loss can be suppressed.

次に、第3の構成について説明する。第3の構成を有するレーザ素子は、誘導放出光を反射するための反射材の一方に曲率を持たせ、なおかつ不安定共振器が形成されるように2つの反射材を向かい合わせることで、より単一モードに近く、指向性の高いレーザ光を得る。当該反射材の曲率中心は、他方の反射材が形成されている側に設けていても良いし、他方の反射材に対して反対側に設けていても良い。   Next, the third configuration will be described. In the laser element having the third configuration, one of the reflecting materials for reflecting the stimulated emission light has a curvature, and the two reflecting materials face each other so that an unstable resonator is formed. A laser beam having a high directivity is obtained near a single mode. The center of curvature of the reflective material may be provided on the side on which the other reflective material is formed, or may be provided on the opposite side to the other reflective material.

なお第3の構成のレーザ素子では、発光素子の他に別途形成した2つの反射材を設けていても良いが、発光素子が有する電極の一方または両方を、反射材として用いても良い。或いは、電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等を反射材として用い、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。2つの反射材によって電界発光材料から発せられた光が共振されることで、レーザ光が発振される。発振されたレーザ光の光軸は、前記凸部または凹部と交差している。   In the laser element having the third structure, two separately formed reflecting materials may be provided in addition to the light emitting element, but one or both of the electrodes of the light emitting element may be used as the reflecting material. Alternatively, a layer other than the light-emitting layer included in the electroluminescent layer, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, or the like is used as a reflective material, and light generated in the light-emitting layer is reflected, so May be formed. Laser light is oscillated by resonating light emitted from the electroluminescent material by the two reflecting materials. The optical axis of the oscillated laser beam intersects the convex portion or the concave portion.

また、本発明のレーザ素子が有する光共振器は不安定共振器であり、曲率半径rと共振器長Lの長さを調整したり、反射材が有する凹凸の曲率中心の位置を制御することで不安定共振器を形成し、指向性を高めることができる。   Further, the optical resonator included in the laser element of the present invention is an unstable resonator, and the length of the curvature radius r and the length of the resonator L are adjusted, or the position of the center of curvature of the unevenness of the reflector is controlled. Therefore, an unstable resonator can be formed and directivity can be improved.

本発明のプロジェクターは、上述した第1の構成により、レーザ素子から発振されるレーザ光の指向性を高めることができる。そして、層の一部が光学系として機能するため、別途光学系を設ける場合とは異なり、メンテナンス時における光学系の調整や光学系とレーザ素子との位置合わせ等の煩雑さを回避することができ、物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。   The projector of the present invention can enhance the directivity of the laser light oscillated from the laser element by the first configuration described above. Since a part of the layer functions as an optical system, it is possible to avoid the trouble of adjusting the optical system at the time of maintenance and aligning the optical system and the laser element, unlike when an optical system is provided separately. And the resistance to physical impact can be increased.

なお、単結晶の半導体を用いた半導体レーザは、有機半導体レーザと異なり、反射材として機能する電極に曲面を形成したり、曲面を有する反射材上にレーザ媒質である活性領域を形成したりすることは、作製工程上困難である。またレーザ媒質である活性領域を形成した後に、別途形成された曲面を有する反射材を取り付ける場合、2つの反射材と、活性領域との位置制御を数十nmのオーダーで行なわなくてはならならず、作製工程が煩雑になる。しかし有機半導体レーザの場合、反射材として機能する電極に曲面を形成すること、また曲面を有する反射材上に発光素子を形成することは、半導体レーザに比べて比較的容易である。よって、2つの反射材と、活性領域との数十nmのオーダーでの位置制御を、各層の膜厚によって比較的容易に行なうことが可能である。   Note that, unlike an organic semiconductor laser, a semiconductor laser using a single crystal semiconductor forms a curved surface on an electrode functioning as a reflecting material, or forms an active region that is a laser medium on a reflecting material having a curved surface. This is difficult in the manufacturing process. In addition, when a reflective material having a curved surface formed separately is attached after forming an active region that is a laser medium, position control between the two reflective materials and the active region must be performed on the order of several tens of nanometers. Therefore, the manufacturing process becomes complicated. However, in the case of an organic semiconductor laser, it is relatively easy to form a curved surface on an electrode functioning as a reflective material, and to form a light emitting element on a reflective material having a curved surface, as compared to a semiconductor laser. Therefore, it is possible to relatively easily control the position of the two reflecting materials and the active region on the order of several tens of nanometers depending on the film thickness of each layer.

よって本発明のプロジェクターは、上述した第2の構成により、単結晶の半導体を用いた半導体レーザの場合と異なり、2つの反射材のうちいずれか一方が曲面を有し、なおかつ安定形共振器であるレーザ素子を、発光素子を用いることで比較的容易に作製することができる。そして安定形共振器により、発振効率を高めることができ、低消費電力で高コントラストの画像を得ることができる。   Therefore, unlike the case of the semiconductor laser using a single crystal semiconductor, the projector according to the present invention has one of two reflecting materials having a curved surface and a stable resonator. A laser element can be manufactured relatively easily by using a light emitting element. The stable resonator can increase the oscillation efficiency, and can obtain a high-contrast image with low power consumption.

よって本発明のプロジェクターは、上述した第3の構成により、単一モードのレーザ光の発振効率を高めることができ、よって光学系を別途設けなくともレーザ光の指向性を高めることができる。そして、光学系を別途設ける場合とは異なり、メンテナンス時における光学系の調整や光学系とレーザ素子との位置合わせ等の煩雑さを回避することができ、レーザ素子の物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。   Therefore, the projector according to the present invention can increase the oscillation efficiency of single-mode laser light by the above-described third configuration. Therefore, the directivity of laser light can be increased without providing an optical system separately. Unlike the case where an optical system is separately provided, it is possible to avoid the trouble of adjusting the optical system at the time of maintenance and the alignment between the optical system and the laser element, and the resistance of the laser element to physical shock can be avoided. Can be increased.

まず第1の構成を有するレーザ素子を用いた、本発明のプロジェクターの構成について説明する。   First, the configuration of the projector of the present invention using the laser element having the first configuration will be described.

図1(A)に、本発明のプロジェクターの構成を簡単に示す。本発明のプロジェクターは、レーザ素子がマトリクス状に配置されたパネル100と、該パネル100から発せられるレーザ光をスクリーンに投射するための光学系(投射用光学系)101とを有する。なおフロント型のプロジェクターの場合、スクリーンが分離独立しているが、リア型のプロジェクターの場合、上記構成に加えてスクリーンをプロジェクターのキャビネット内に有している。   FIG. 1A briefly shows the configuration of the projector of the present invention. The projector of the present invention includes a panel 100 in which laser elements are arranged in a matrix, and an optical system (projection optical system) 101 for projecting laser light emitted from the panel 100 onto a screen. In the case of a front type projector, the screen is separated and independent. In the case of a rear type projector, in addition to the above configuration, the screen is provided in the cabinet of the projector.

またパネル100に用いられている、第1の構成を有するレーザ素子は、電界発光材料が用いられた発光素子と、光学系としての機能が付加された該発光素子支持するための層、或いは該発光素子を覆っている層とを有している。   The laser element having the first structure used for the panel 100 includes a light-emitting element using an electroluminescent material and a layer for supporting the light-emitting element to which a function as an optical system is added. And a layer covering the light-emitting element.

次に図1(B)に、パネル100の上面図を、一例として示す。また図1(C)に、図1(B)のA−A’における断面図を示す。   Next, FIG. 1B illustrates a top view of the panel 100 as an example. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG.

図1(B)、図1(C)に示すパネルは、複数の凹部102を有する基板103上に、複数の凹部102を埋めるような膜(平坦化層)104が形成されている。基板103は平坦化層104に比べて屈折率が低く、また平坦化層104は透光性を有している。なお、図1(C)では、平坦化層104が1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただしこの場合、基板103の屈折率を、平坦化層104のうち最も基板103に近い層の屈折率よりも低くする。   In the panel shown in FIGS. 1B and 1C, a film (a planarization layer) 104 is formed on a substrate 103 having a plurality of recesses 102 so as to fill the plurality of recesses 102. The substrate 103 has a refractive index lower than that of the planarization layer 104, and the planarization layer 104 has a light-transmitting property. Note that FIG. 1C illustrates an example in which the planarization layer 104 is formed using one layer; however, the planarization layer 104 may be formed using a plurality of layers. However, in this case, the refractive index of the substrate 103 is set lower than the refractive index of the layer closest to the substrate 103 in the planarization layer 104.

また平坦化層104上に、反射材として用いる反射膜105が形成されている。反射膜105は、発光素子から発せられた光を反射することができ、なおかつ絶縁性を有する材料を用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどの屈折率の異なる絶縁膜を交互に積層した膜を用いても良い。   A reflective film 105 used as a reflective material is formed on the planarization layer 104. The reflective film 105 can reflect light emitted from the light-emitting element and can be formed using an insulating material. For example, a film in which insulating films having different refractive indexes such as silicon oxide, silicon nitride, and titanium oxide are alternately stacked may be used.

また電極106が、反射膜105上に、複数の凹部102と重なるように形成されている。なお図1(B)、図1(C)では電極106に透光性をもたせ、反射膜105を反射材として用いているが、本発明はこの形態に限定されない。反射膜105を設けずに、光を反射する材料で形成した電極106を、反射材として用いても良い。   An electrode 106 is formed on the reflective film 105 so as to overlap the plurality of recesses 102. Note that in FIGS. 1B and 1C, the electrode 106 has a light-transmitting property and the reflective film 105 is used as a reflective material; however, the present invention is not limited to this mode. The electrode 106 formed of a material that reflects light without providing the reflective film 105 may be used as a reflective material.

また、複数の凹部102と重なるように、電極106上に、赤(R)、緑(G)、青(B)の三色に対応する電界発光層107a〜107cが形成されている。なお図1(B)、図1(C)では、電界発光層107a〜107cが分離して形成されているが、互いに一部重なるように形成されていても良い。また電界発光層107a〜107c上に、複数の凹部102と重なるように、電極108が形成されている。   In addition, electroluminescent layers 107 a to 107 c corresponding to three colors of red (R), green (G), and blue (B) are formed on the electrode 106 so as to overlap with the plurality of recesses 102. In FIGS. 1B and 1C, the electroluminescent layers 107a to 107c are formed separately, but may be formed so as to partially overlap each other. An electrode 108 is formed on the electroluminescent layers 107 a to 107 c so as to overlap with the plurality of recesses 102.

なお電極106、108は、一方が陽極であり他方は陰極である。図1(B)、図1(C)では電極106を陽極、電極108を陰極とする例を示すが、電極106を陰極、電極108を陽極としても良い。   One of the electrodes 106 and 108 is an anode and the other is a cathode. 1B and 1C illustrate an example in which the electrode 106 is an anode and the electrode 108 is a cathode, the electrode 106 may be a cathode and the electrode 108 may be an anode.

図1(B)、図1(C)では、複数の電極108の列と、複数の電極106の列とが、間に電界発光層107a〜107cを挟んで、交差するように重なっている。該重なっている部分は発光素子109に相当し、各発光素子109は凹部102に位置している。また図1(B)、図1(C)では、光を反射する材料で電極108を形成し、電極108を反射材として用いるが、本発明はこの形態に限定されない。例えば、透光性を有する材料で電極108を形成し、電極108上に反射材として機能する反射膜を設けるようにしても良い。   In FIG. 1B and FIG. 1C, the plurality of electrodes 108 and the plurality of electrodes 106 overlap each other with the electroluminescent layers 107a to 107c interposed therebetween. The overlapping portion corresponds to the light emitting element 109, and each light emitting element 109 is located in the recess 102. In FIGS. 1B and 1C, the electrode 108 is formed using a material that reflects light, and the electrode 108 is used as a reflective material; however, the present invention is not limited to this mode. For example, the electrode 108 may be formed using a light-transmitting material, and a reflective film functioning as a reflective material may be provided over the electrode 108.

なお基板103は凹部102において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子109側に存在している。   Note that the substrate 103 has a curved surface in the concave portion 102, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 109 side.

パネル100はパッシブマトリクスであり、選択された電極106、電極108間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層107a〜107cに電流が供給され、電界発光層107a〜107cを発光させることができる。そして発せられた光が2つの反射材、ここでは反射材として機能する反射膜105と電極108間で共振することで、レーザ光が発振される。   The panel 100 is a passive matrix, and by applying a forward bias voltage between the selected electrodes 106 and 108, current is supplied to the electroluminescent layers 107a to 107c, causing the electroluminescent layers 107a to 107c to emit light. be able to. Then, the emitted light resonates between two reflecting materials, here, the reflecting film 105 functioning as a reflecting material and the electrode 108, whereby the laser light is oscillated.

なお、反射膜105の透過率を例えば5〜70%程度とし、電極108の透過率を反射膜105よりも低くする。上記構成により、電界発光層107a〜107cにおいて発生した誘導放出光を、反射材として機能する反射膜105と電極108間において共振させ、レーザ光を反射膜105側から発振させることができる。   Note that the transmittance of the reflective film 105 is, for example, about 5 to 70%, and the transmittance of the electrode 108 is lower than that of the reflective film 105. With the above structure, the stimulated emission light generated in the electroluminescent layers 107a to 107c can resonate between the reflective film 105 functioning as a reflective material and the electrode 108, and the laser light can be oscillated from the reflective film 105 side.

反射膜105側から凹部102に向かって発振されたレーザ光はある程度発散しているが、基板103の凹部102において反射することで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凹部102に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凹部102の焦点距離を光学設計すれば良い。   The laser light oscillated from the reflective film 105 side toward the concave portion 102 diverges to some extent. However, by reflecting at the concave portion 102 of the substrate 103, the divergence angle is suppressed and the directivity is increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the recess 102 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser beam irradiated to the recess 102.

なお図1(B)、図1(C)では、レーザ素子が、レーザ光を反射するための凹部を有しているが、レーザ光を屈折するための凸部を有するようにしても良い。また上記凹部と凸部の両方を設けるようにしても良い。いずれにしても、上述した凹部と凸部は、共に曲率中心を発光素子側に有する。   In FIGS. 1B and 1C, the laser element has a recess for reflecting the laser beam, but may have a projection for refracting the laser beam. Moreover, you may make it provide both the said recessed part and a convex part. In any case, both the concave portion and the convex portion described above have the center of curvature on the light emitting element side.

なお図1(B)、図1(C)では、R、G、Bに対応する電界発光層を設けているが、モノクロの表示を行なう場合、電界発光層は1つでよい。   Note that in FIGS. 1B and 1C, electroluminescent layers corresponding to R, G, and B are provided, but in the case of performing monochrome display, only one electroluminescent layer is required.

次に第2の構成を有するレーザ素子を用いた、本発明のプロジェクターの構成について説明する。   Next, the configuration of the projector according to the present invention using the laser element having the second configuration will be described.

プロジェクターの構成自体は、図1(A)に示したプロジェクターと同様に、レーザ素子がマトリクス状に配置されたパネルと、投射用光学系とを有する。   Similar to the projector shown in FIG. 1A, the projector itself has a panel in which laser elements are arranged in a matrix and a projection optical system.

図2()に、第2の構成のレーザ素子を有するパネルの上面図を、一例として示す。また図2()に、図2()のA−A’における断面図を示す。 In FIG. 2 (A), a top view of a panel having a laser device of the second configuration, as an example. Also in FIG. 2 (B), a cross sectional view taken along A-A 'in FIG. 2 (A).

図2()、図2()に示すパネルは、複数の凹部200を有する基板201上に、複数の各凹部200と重なるように電極203が形成されている。電極203は、光を反射するような材料で形成されており、反射材として機能する。 FIG. 2 (A), the panel shown in FIG. 2 (B), on a substrate 201 having a plurality of recesses 200, the electrode 203 so as to overlap with each of the plurality of recesses 200 are formed. The electrode 203 is made of a material that reflects light and functions as a reflector.

そして複数の凹部200と重なるように、電極203上に、赤(R)、緑(G)、青(B)の三色に対応する電界発光層204a〜204cが形成されている。なお図2()、図2()では、電界発光層204a〜204cが分離して形成されているが、互いに一部重なるように形成されていても良い。また電界発光層204a〜204c上に、複数の凹部200と重なるように、電極205が形成されている。 Electroluminescent layers 204 a to 204 c corresponding to the three colors of red (R), green (G), and blue (B) are formed on the electrode 203 so as to overlap with the plurality of recesses 200. Note FIG. 2 (A), the in FIG. 2 (B), the although the electroluminescent layer 204a~204c are formed separately, may be formed so as to partially overlap each other. An electrode 205 is formed on the electroluminescent layers 204a to 204c so as to overlap with the plurality of recesses 200.

なお電極203、205は、一方が陽極であり他方は陰極である。図2()、図2()では電極203を陽極、電極205を陰極とする例を示すが、電極203を陰極、電極205を陽極としても良い。 One of the electrodes 203 and 205 is an anode and the other is a cathode. FIG. 2 (A), the anode of FIG. 2 (B) in the electrode 203, an example in which the electrode 205 and the cathode, the electrode 203 cathode may be an electrode 205 as an anode.

また図2()、図2()では、発光層を含む複数の層で電界発光層204a〜204cを形成しているが、電界発光層204a〜204cは発光層だけを含んでいても良い。また、スピンコート法で膜の形成が可能な高分子系の電界発光材料を、電界発光層に含まれるいずれかの層に用いることで、平坦化を容易に行なうことができる。電界発光層204a〜204cが複数の層で形成されている場合、電界発光層のうち電極203と発光層との間に設けられる層を、その表面が平坦化されるように形成する。例えば、電極203が陽極である場合、PEDOTなどの高分子系の電界発光材料で、表面が平坦化されたホール注入層またはホール輸送層を形成しても良い。また例えば、電極203が陰極である場合、電子注入層または電子輸送層の表面を平坦化するように形成する。 In addition FIG. 2 (A), the FIG. 2 (B), the although to form an electroluminescent layer 204a~204c a plurality of layers including a light emitting layer, even electroluminescent layer 204a~204c is include only luminescent layer good. Further, planarization can be easily performed by using a polymer-based electroluminescent material capable of forming a film by a spin coating method for any of the layers included in the electroluminescent layer. In the case where the electroluminescent layers 204a to 204c are formed of a plurality of layers, a layer provided between the electrode 203 and the light emitting layer among the electroluminescent layers is formed so that the surface thereof is planarized. For example, when the electrode 203 is an anode, a hole injection layer or a hole transport layer whose surface is planarized may be formed of a polymer electroluminescent material such as PEDOT. For example, when the electrode 203 is a cathode, the surface of the electron injection layer or the electron transport layer is formed to be flat.

図2()、図2()では、複数の電極203の列と、複数の電極205の列とが、間に電界発光層204a〜204cを挟んで、交差するように重なっている。該重なっている部分は発光素子206に相当し、各発光素子206は凹部200に位置している。 FIG. 2 (A), the in FIG. 2 (B), the a plurality of rows of electrodes 203, a plurality of rows of electrodes 205, which sandwich the electroluminescent layer 204a-204c, overlapped to be crossed between. The overlapping portion corresponds to the light emitting element 206, and each light emitting element 206 is located in the recess 200.

図2()、図2()に示すパネルはパッシブマトリクスであり、選択された電極203、電極205間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層204a〜204cに電流が供給され、電界発光層204a〜204cを発光させることができる。そして発せられた光が2つの反射材、ここでは反射材として機能する電極203と電極205間で共振することで、レーザ光が発振される。 FIG. 2 (A), the panel shown in FIG. 2 (B) is a passive matrix, by applying a forward bias voltage between the electrodes 203, the electrode 205 is selected, the current to the electroluminescent layer 204a~204c When supplied, the electroluminescent layers 204a to 204c can emit light. Then, the emitted light resonates between two reflecting materials, here, the electrode 203 and the electrode 205 functioning as a reflecting material, so that laser light is oscillated.

そして、電極205の透過率を5〜70%程度とし、電極203の透過率を電極205よりも低くする。上記構成により、電界発光層204a〜204cにおいて発生した誘導放出光を、反射材として機能する電極203と電極205間において共振させ、レーザ光を電極205側から発振させることができる。   Then, the transmittance of the electrode 205 is set to about 5 to 70%, and the transmittance of the electrode 203 is made lower than that of the electrode 205. With the above structure, the stimulated emission light generated in the electroluminescent layers 204a to 204c can resonate between the electrode 203 and the electrode 205 functioning as a reflecting material, and the laser light can be oscillated from the electrode 205 side.

なお電極203は、基板201の凹部200において曲面を有しており、該曲面の曲率中心が、電極205側に存在している。そして図2()、図2()では、電界発光層204a〜204cの電極205側の面は平坦化されており、平坦化された電界発光層204a〜204c上に形成された電極205は、平面を有している。よって、反射材として機能する2つの電極203、205は、一方が曲面を、他方が平面を有するので、図2()、図2()に示すパネルは半球面系に相当する。そして図2()、図2()に示すパネルは、光共振器が安定形共振器であり、共振器長に相当する電極203と電極205の間の距離Lと、焦点距離fが、f≧L/2を満たすようにする。共振器長は、発振されるレーザ光の光路の延長線上における、2つの反射材の間隔に相当するものとする。上記構成により、電極205側から発振されるレーザ光の、発振効率を高めることができる。 Note that the electrode 203 has a curved surface in the concave portion 200 of the substrate 201, and the center of curvature of the curved surface exists on the electrode 205 side. And FIG. 2 (A), the in FIG. 2 (B), the surface of the electrode 205 side of the electroluminescent layer 204a~204c is flattened, it is formed on the planarized electroluminescent layer 204a~204c electrode 205 Has a plane. Thus, the two electrodes 203 and 205 functions as a reflective material, one is a curved surface, since the other has a flat surface, FIG. 2 (A), the panel shown in FIG. 2 (B) corresponding to a half spherical system. And FIG. 2 (A), the panel shown in FIG. 2 (B), the optical resonator is stable type resonator, the distance L between the electrodes 203 and the electrodes 205 corresponding to the cavity length, the focal length f , F ≧ L / 2 is satisfied. The cavity length is assumed to correspond to the distance between the two reflectors on the extension of the optical path of the oscillated laser beam. With the above structure, the oscillation efficiency of laser light oscillated from the electrode 205 side can be increased.

なお図2()、図2()では、2つの反射材の一方が曲面を、他方が平面を有する半球面系であるが、2つの反射材が共に曲面を有する共焦点系、共心系または球面系であっても良い。また半球面系の場合、レーザ光を屈折させて指向性を高めることができる凸部を、発光素子と重なるように設けても良い。 Note that in FIG. 2 (A), the FIG. 2 (B), the one of the two reflectors are curved, while the other is a semi-spherical surface system having a planar, confocal system with two curved reflective material are both co It may be a heart system or a spherical system. In the case of a hemispherical system, a convex portion that can refract laser light and enhance directivity may be provided so as to overlap the light emitting element.

また図2()、図2()では、凹部200を有する基板201を用いることで、曲面を有する電極203を形成しているが、本発明はこの構成に限定されない。凹部を有する層上に形成することなく、電極203に直接、曲面を有する凹部を形成しても良い。 The FIG. 2 (A), the in FIG. 2 (B), the by using a substrate 201 having a recess 200, but are formed an electrode 203 having a curved surface, the present invention is not limited to this structure. You may form the recessed part which has a curved surface directly in the electrode 203, without forming on the layer which has a recessed part.

また図2()、図2()では、反射材として発光素子の電極を用いているが、本発明はこの構成に限定されない。電極以外の膜または基板を、反射材として用いても良い。この場合、電極は透光性を有する材料で形成する。 The FIG. 2 (A), the in FIG. 2 (B), the is used an electrode of the light-emitting element as a reflector, the present invention is not limited to this structure. A film or a substrate other than the electrodes may be used as the reflecting material. In this case, the electrode is formed using a light-transmitting material.

また図2()、図2()では、R、G、Bに対応する電界発光層を設けているが、モノクロの表示を行なう場合、電界発光層は1つでよい。 In addition FIG. 2 (A), the FIG. 2 (B), R, G , is provided with the light emitting layer corresponding to B, and to display a monochrome electroluminescent layer may be one.

次に第3の構成を有するレーザ素子を用いた、本発明のプロジェクターの構成について説明する。   Next, the configuration of the projector of the present invention using the laser element having the third configuration will be described.

プロジェクターの構成自体は、図1(A)に示したプロジェクターと同様に、レーザ素子がマトリクス状に配置されたパネルと、投射用光学系とを有する。   Similar to the projector shown in FIG. 1A, the projector itself has a panel in which laser elements are arranged in a matrix and a projection optical system.

図3()に、第3の構成のレーザ素子を有するパネルの上面図を、一例として示す。また図3()に、図3()のA−A’における断面図を示す。 In FIG. 3 (A), a top view of a panel having a laser device of the third configuration, as an example. Further in FIG. 3 (B), a cross sectional view taken along A-A 'in FIG. 3 (A).

図3()、図3()に示すパネルは、複数の凸部300を有する基板301上に、複数の凸部300と重なるように反射膜302が形成されている。凸部300は曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、基板301の発光素子102とは反対の側に存在している。また図3()、図3()では、凸部300を有する基板301を用いているが、平坦な基板上に基板とは異なる膜を用いて凸部を形成していても良い。 FIG. 3 (A), the panel shown in FIG. 3 (B), on a substrate 301 having a plurality of protrusions 300, the reflective layer 302 so as to overlap with the plurality of protrusions 300 are formed. The convex portion 300 has a curved surface, and the center of curvature of the curved surface exists on the side of the substrate 301 opposite to the light emitting element 102. Further in FIG. 3 (A), the FIG. 3 (B), the is used a substrate 301 having a convex portion 300 may form a convex portion using different film from the substrate on a flat substrate.

また反射膜302は、発光素子から発せられた光を反射することができ、なおかつ絶縁性を有する材料を用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどの屈折率の異なる絶縁膜を交互に積層した膜を用いても良い。   The reflective film 302 can reflect light emitted from the light-emitting element and can be formed using an insulating material. For example, a film in which insulating films having different refractive indexes such as silicon oxide, silicon nitride, and titanium oxide are alternately stacked may be used.

また電極303が、反射膜302上に、複数の凸部300と重なるように形成されている。電極303は透光性を有する材料で形成されている。基板301上に形成された反射膜302は、基板301が有する凸部300によって表面に曲面が形成されており、該曲面の曲率中心は基板301側に存在している。   An electrode 303 is formed on the reflective film 302 so as to overlap the plurality of convex portions 300. The electrode 303 is formed using a light-transmitting material. The reflective film 302 formed on the substrate 301 has a curved surface formed by the convex portion 300 of the substrate 301, and the center of curvature of the curved surface exists on the substrate 301 side.

そして、複数の凸部300と重なるように、電極303上に、赤(R)、緑(G)、青(B)の三色に対応する電界発光層304a〜304cが形成されている。なお図3()、図3()では、電界発光層304a〜304cが分離して形成されているが、互いに一部重なるように形成されていても良い。また電界発光層304a〜304c上に、複数の凸部300と重なるように、電極305が形成されている。 Then, electroluminescent layers 304 a to 304 c corresponding to three colors of red (R), green (G), and blue (B) are formed on the electrode 303 so as to overlap the plurality of convex portions 300. Note FIG. 3 (A), the In FIG. 3 (B), although the electroluminescent layer 304a~304c are formed separately, may be formed so as to partially overlap each other. An electrode 305 is formed on the electroluminescent layers 304 a to 304 c so as to overlap the plurality of convex portions 300.

なお電極303、305は、一方が陽極であり他方は陰極である。図3()、図3()では電極303を陽極、電極305を陰極とする例を示すが、電極303を陰極、電極305を陽極としても良い。 One of the electrodes 303 and 305 is an anode and the other is a cathode. FIG. 3 (A), the FIG. 3 (B) in the electrode 303 anode, an example in which the electrode 305 and the cathode, the electrode 303 cathode may be an electrode 305 as an anode.

図3()、図3()では、複数の電極303の列と、複数の電極305の列とが、間に電界発光層304a〜304cを挟んで、交差するように重なっている。該重なっている部分は発光素子306に相当し、各発光素子306は凸部300に位置している。 In FIG. 3 (A), FIG. 3 (B), the a plurality of rows of electrodes 303, a plurality of rows of electrodes 305, which sandwich the electroluminescent layer 304a to 304c, overlapped to be crossed between. The overlapping portion corresponds to the light emitting element 306, and each light emitting element 306 is located on the convex portion 300.

図3()、図3()に示すパネルはパッシブマトリクスであり、選択された電極303、電極305間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層304a〜304cに電流が供給され、電界発光層304a〜304cを発光させることができる。そして発せられた光が2つの反射材、ここでは反射材として機能する反射膜302と電極305間で共振することで、レーザ光が発振される。 FIG. 3 (A), the panel shown in FIG. 3 (B) is a passive matrix, by applying a forward bias voltage between the electrodes 303, the electrode 305 is selected, the current to the electroluminescent layer 304a~304c The supplied electroluminescent layers 304a to 304c can emit light. Then, the emitted light resonates between two reflecting materials, here, the reflecting film 302 functioning as a reflecting material and the electrode 305, whereby laser light is oscillated.

そして、電極305の透過率を5〜70%程度とし、電極303の透過率を電極305よりも低くする。上記構成により、電界発光層304a〜304cにおいて発生した誘導放出光を、反射材として機能する反射膜302と電極305間において共振させ、レーザ光を電極305側から発振させることができる。   Then, the transmittance of the electrode 305 is set to about 5 to 70%, and the transmittance of the electrode 303 is set lower than that of the electrode 305. With the above structure, the stimulated emission light generated in the electroluminescent layers 304a to 304c can resonate between the reflective film 302 functioning as a reflective material and the electrode 305, and laser light can be oscillated from the electrode 305 side.

また第3の構成のパネルでは、反射膜302と電極305によって形成される光共振器を不安定共振器とすることで、電極305側から発振されるレーザ光の指向性を高める。不安定共振器である場合、共振器長に相当する反射膜302と電極305間の距離Lと、反射膜302が有する曲面の焦点距離f(f<0)は、f<L/2を満たす。なお焦点距離fの2倍は曲率半径rに相当するので、r<Lを満たすとも言える。共振器長は、発振されるレーザ光の光路の延長線上における、2つの反射材の間隔に相当するものとする。上記構成により、電極305側から発振されるレーザ光のうち、単一モードのレーザ光が得られやすくなり、よって該単一モードのレーザ光の発振効率を高めることができ、指向性が高まる。   In the panel having the third configuration, the optical resonator formed by the reflective film 302 and the electrode 305 is an unstable resonator, so that the directivity of laser light oscillated from the electrode 305 side is increased. In the case of an unstable resonator, the distance L between the reflective film 302 and the electrode 305 corresponding to the resonator length and the focal length f (f <0) of the curved surface of the reflective film 302 satisfy f <L / 2. . Note that since twice the focal length f corresponds to the radius of curvature r, it can be said that r <L. The cavity length is assumed to correspond to the distance between the two reflectors on the extension of the optical path of the oscillated laser beam. With the above structure, it becomes easy to obtain single-mode laser light out of laser light oscillated from the electrode 305 side, so that the oscillation efficiency of the single-mode laser light can be increased and directivity is increased.

なお電極305が曲面を有し、該曲面の曲率中心が反射膜302側に存在する場合、不安定共振器を形成するためには、共振器長Lと、反射膜302の曲率半径r1(r1<0)、電極305の曲率半径r2(r2>0)は、以下の数1に示す2つの式の少なくとも一方を満たす必要がある。   When the electrode 305 has a curved surface and the center of curvature of the curved surface exists on the reflective film 302 side, in order to form an unstable resonator, the resonator length L and the curvature radius r1 (r1) of the reflective film 302 <0) The radius of curvature r2 (r2> 0) of the electrode 305 needs to satisfy at least one of the following two expressions.

Figure 0004712293
Figure 0004712293

なお図3()、図3()では、凸部を有する反射材を用いて単一モードのレーザ光の発振効率を高める形態について説明したが、凹部を有する反射材を用いても良い。また図3()、図3()では、基板301が凹凸を有する形態について説明したが、平坦な基板上に、基板とは異なる膜を用いて凹凸を形成するようにしても良い。 Note FIG. 3 (A), the In FIG. 3 (B), has been described embodiment to increase the oscillation efficiency of the laser beam of single mode using a reflector having a convex portion may be a reflective material having a recess . Further in FIG. 3 (A), the FIG. 3 (B), the although the substrate 301 has been described the configuration having irregularities, on a flat substrate, may be formed irregularities using different film from the substrate.

また図3()、図3()では、反射材として発光素子の電極を用いているが、本発明はこの構成に限定されない。電極以外の膜または基板を、反射材として用いても良い。この場合、電極は透光性を有する材料で形成する。 Also FIG. 3 (A), the In FIG. 3 (B), is used the electrode of the light-emitting element as a reflector, the present invention is not limited to this structure. A film or a substrate other than the electrodes may be used as the reflecting material. In this case, the electrode is formed using a light-transmitting material.

また図3()、図3()では、R、G、Bに対応する電界発光層を設けているが、モノクロの表示を行なう場合、電界発光層は1つでよい。



Further in FIG. 3 (A), the FIG. 3 (B), R, G , is provided with the light emitting layer corresponding to B, and to display a monochrome electroluminescent layer may be one.



なお、図1〜図3に示したパネルは、発光素子が有する2つの電極や、別途設けた反射材を用いて光を共振させているが、本発明はこの構成に限定されない。電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等に曲面を形成し、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。   Note that the panel shown in FIGS. 1 to 3 resonates light by using two electrodes included in the light-emitting element and a separately provided reflecting material, but the present invention is not limited to this configuration. Forms a curved surface in a layer other than the light emitting layer included in the electroluminescent layer, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, etc., and reflects light generated in the light emitting layer to form an optical resonator You may do it.

本実施例では、図1(A)とは異なる、本発明のプロジェクターの構成について説明する   In this embodiment, a configuration of the projector of the present invention, which is different from that in FIG.

図4(A)に、本実施例のプロジェクターの構成を示す。図4(A)において、401はレーザ素子がマトリクス状に配置されたパネルであり、402は、該パネル401から発せられるレーザ光の光路を制御し、スクリーンに投射するための投射用光学系に相当する。また403は、RGBに対応する波長の光を選択して透過するための、円板型のカラーフィルターに相当する。   FIG. 4A shows the configuration of the projector of this embodiment. In FIG. 4A, 401 is a panel in which laser elements are arranged in a matrix, and 402 is a projection optical system for controlling the optical path of laser light emitted from the panel 401 and projecting it onto the screen. Equivalent to. Reference numeral 403 corresponds to a disk-type color filter for selecting and transmitting light having a wavelength corresponding to RGB.

パネル401から発せられるレーザ光は白色であるが、パネル401の駆動を制御するビデオ信号に同期して、カラーフィルター403を回転させることで、スクリーンにカラーの画像を表示することができる。   The laser light emitted from the panel 401 is white, but a color image can be displayed on the screen by rotating the color filter 403 in synchronization with a video signal for controlling the driving of the panel 401.

次に図4(B)に、本実施例のプロジェクターが有する別の構成を示す。図4(B)に示すプロジェクターは三板式であり、各色に対応した3つのパネルを有する。具体的に421rは赤(R)に対応しており、421gは緑(G)に対応しており、421bは青(B)に対応している。また422は、該パネル421r〜421bから発せられるレーザ光の光路を制御し、スクリーンに投射するための投射用光学系に相当する。   Next, FIG. 4B shows another configuration of the projector of this embodiment. The projector shown in FIG. 4B is a three-plate type and has three panels corresponding to each color. Specifically, 421r corresponds to red (R), 421g corresponds to green (G), and 421b corresponds to blue (B). Reference numeral 422 corresponds to a projection optical system for controlling the optical path of the laser light emitted from the panels 421r to 421b and projecting it onto the screen.

さらに図4(B)に示すプロジェクターは、パネル421r〜421bから発せられる各色のレーザ光を合成するための光学系を有する。具体的に図4(B)では、光を合成するための光学系としてダイクロイックプリズム423を用いる例を示す。パネル421r〜421bから発せられる各色のレーザ光は、ダイクロイックプリズム423において合成され、投射用光学系422に入射されるため、スクリーンにカラーの画像を表示することができる。   Further, the projector shown in FIG. 4B includes an optical system for synthesizing the laser beams of the respective colors emitted from the panels 421r to 421b. Specifically, FIG. 4B illustrates an example in which a dichroic prism 423 is used as an optical system for combining light. Since the laser beams of the respective colors emitted from the panels 421r to 421b are combined by the dichroic prism 423 and incident on the projection optical system 422, a color image can be displayed on the screen.

次に図4(C)に、本実施例のプロジェクターが有する別の構成を示す。図4(C)に示すプロジェクターは三板式であり、各色に対応した3つのパネルを有する。具体的に411rは赤(R)に対応しており、411gは緑(G)に対応しており、411bは青(B)に対応している。また412は、該パネル411r〜411bから発せられるレーザ光の光路を制御し、スクリーンに投射するための投射用光学系に相当する。   Next, FIG. 4C illustrates another configuration of the projector of this embodiment. The projector shown in FIG. 4C is a three-plate type and has three panels corresponding to each color. Specifically, 411r corresponds to red (R), 411g corresponds to green (G), and 411b corresponds to blue (B). Reference numeral 412 corresponds to a projection optical system for controlling the optical path of laser light emitted from the panels 411r to 411b and projecting it onto the screen.

さらに図4(C)に示すプロジェクターは、ダイクロイックミラー413g、413bを用いている。ダイクロイックミラー413gは、緑の光に相当する波長領域の光を反射し、その他の可視光を透過することができる。またダイクロイックミラー413bは、青の光に相当する波長領域の光を反射し、その他の可視光を透過することができる。そのため、パネル411r〜411bから発せられる各色のは、合成されて投射用光学系412に入射されるため、スクリーンにカラーの画像を表示することができる。   Further, the projector shown in FIG. 4C uses dichroic mirrors 413g and 413b. The dichroic mirror 413g can reflect light in a wavelength region corresponding to green light and transmit other visible light. The dichroic mirror 413b can reflect light in a wavelength region corresponding to blue light and transmit other visible light. Therefore, the colors emitted from the panels 411r to 411b are combined and incident on the projection optical system 412, so that a color image can be displayed on the screen.

なお図4(C)では、緑のレーザ光と青のレーザ光をダイクロイックミラーで反射することで、3色のレーザ光を合成しているが、ダイクロイックミラーで反射させるレーザ光の色はこれらに限定されないし、またダイクロイックミラーの数もこれに限定されない。赤、緑、青のレーザ光のうち、少なくとも2つをダイクロイックミラーで反射して、合成すればよい。なお、ダイクロイックミラーで特定の色のレーザ光を反射させる場合、該ダイクロイックミラーに対応するパネルは、白色のレーザ光を発振していても良い。   In FIG. 4C, three colors of laser light are synthesized by reflecting green laser light and blue laser light with a dichroic mirror, but the colors of the laser light reflected by the dichroic mirror are the same. It is not limited, and the number of dichroic mirrors is not limited to this. What is necessary is just to synthesize | combine by reflecting at least 2 of a red, green, and blue laser beam with a dichroic mirror. Note that when a specific color laser beam is reflected by the dichroic mirror, the panel corresponding to the dichroic mirror may oscillate white laser beam.

図4(C)に示すプロジェクターは、ダイクロイックプリズムを用いなくともよいので、図4(B)の場合と比較してコストを抑えることができる。   Since the projector shown in FIG. 4C does not need to use a dichroic prism, the cost can be reduced as compared with the case of FIG.

次に、フロント型プロジェクターとリア型プロジェクターの構成について説明する。図10(A)はフロント型プロジェクターの全体図を示しており、1001はプロジェクター、1002はスクリーンである。プロジェクター1001から出た光をスクリーン1002に投射することで、画像を表示することができる。フロント型プロジェクターの場合、視認者がスクリーン1002に投射された画像を、光が投射される側から見ることができる。   Next, configurations of the front projector and the rear projector will be described. FIG. 10A shows an overall view of a front type projector, where 1001 is a projector and 1002 is a screen. An image can be displayed by projecting light emitted from the projector 1001 onto the screen 1002. In the case of a front type projector, a viewer can see an image projected on the screen 1002 from the side on which light is projected.

図10(B)はリア型プロジェクターの全体図を示しており、1011はプロジェクター、1012はスクリーン、1013はミラー、1014はキャビネットである。プロジェクター1011から出た光が、ミラー1013によって光路を制御され、スクリーン1002に投射されることで、画像を表示することができる。リア型プロジェクターの場合、視認者がスクリーン1012に投射された画像を、光が投射される側とは反対の側から見ることができる。   FIG. 10B shows an overall view of the rear projector, where 1011 is a projector, 1012 is a screen, 1013 is a mirror, and 1014 is a cabinet. The light emitted from the projector 1011 has its optical path controlled by the mirror 1013 and is projected onto the screen 1002 so that an image can be displayed. In the case of a rear type projector, the viewer can see the image projected on the screen 1012 from the side opposite to the side on which the light is projected.

なお本発明は、プロジェクター1011だけに限られず、スクリーン1012やミラー1013などを含むリア型プロジェクターを、その範疇に含んでいても良い。   Note that the present invention is not limited to the projector 1011, and a rear projector including a screen 1012, a mirror 1013, and the like may be included in its category.

本実施例では、第1の構成を有するレーザ素子の、図1とは異なる形態について説明する。   In the present embodiment, a mode different from that in FIG. 1 of the laser element having the first configuration will be described.

図5(A)を用いて、本発明のレーザ素子の一形態について説明する。図5(A)は本発明のプロジェクターが有するパネルに設けられた、レーザ素子の断面図であり、凹部500を有する基板501と、凹部500を覆うように基板501上に形成された平坦化層502とを有する。基板501として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。平坦化層502は、凹部500に充填される程度の膜厚で形成する。また基板501は平坦化層502に比べて屈折率が低く、平坦化層502は透光性を有している。   One mode of the laser element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view of a laser element provided in a panel included in the projector according to the invention, and a substrate 501 having a recess 500 and a planarization layer formed on the substrate 501 so as to cover the recess 500. 502. As the substrate 501, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used. The planarization layer 502 is formed with a thickness sufficient to fill the recess 500. The substrate 501 has a lower refractive index than the planarization layer 502, and the planarization layer 502 has a light-transmitting property.

なお図5(A)では、平坦化層502が1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただしこの場合、基板501の屈折率を、平坦化層502のうち最も基板501に近い層の屈折率よりも低くする。   Note that FIG. 5A illustrates an example in which the planarization layer 502 is formed using one layer; however, the planarization layer 502 may be formed using a plurality of layers. However, in this case, the refractive index of the substrate 501 is set lower than the refractive index of the layer closest to the substrate 501 in the planarization layer 502.

また図5(A)では、平坦化層502上に、凹部500と重なるように発光素子503が形成されている。発光素子503は、2つの電極504、505と、電極504、505間に設けられた電界発光層506とを有する。なお電極504、505は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極504、505間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層506に電流が供給され、電界発光層506を発光させることができる。   In FIG. 5A, the light-emitting element 503 is formed over the planarization layer 502 so as to overlap with the concave portion 500. The light-emitting element 503 includes two electrodes 504 and 505 and an electroluminescent layer 506 provided between the electrodes 504 and 505. Note that one of the electrodes 504 and 505 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 504 and 505, current is supplied to the electroluminescent layer 506, and the electroluminescent layer 506 can emit light.

なお基板501は凹部500において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子503側に存在している。   Note that the substrate 501 has a curved surface in the concave portion 500, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 503 side.

そして図5(A)に示すレーザ素子は、発光素子503が有する電極504、505によって光共振器が形成されている。電界発光層506から発せられた光が電極504、505によって共振されることで、電極504側からレーザ光が発振される。   In the laser element illustrated in FIG. 5A, an optical resonator is formed by electrodes 504 and 505 included in the light-emitting element 503. Laser light is oscillated from the electrode 504 side by the light emitted from the electroluminescent layer 506 being resonated by the electrodes 504 and 505.

発振されるレーザ光はある程度発散しているが、凹部500において反射されることで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凹部500に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凹部500の焦点距離を光学設計すれば良い。   The oscillated laser beam is diverged to some extent, but is reflected by the recess 500, so that the divergence angle is suppressed and the directivity is increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the concave portion 500 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser light applied to the concave portion 500.

なお図5(A)では、発振されたレーザ光を凹部において反射することで、レーザ光の指向性を高める形態について説明したが、凸部において屈折することで、レーザ光の指向性を高めるようにしても良い。図5(B)を用いて、凸部において屈折することで、レーザ光の指向性を高めることができる、レーザ素子の形態について説明する。   Note that although FIG. 5A illustrates a mode in which the oscillated laser light is reflected at the concave portion to increase the directivity of the laser light, the laser light directivity is increased by being refracted at the convex portion. Anyway. With reference to FIG. 5B, a mode of a laser element that can improve the directivity of laser light by being refracted at a convex portion will be described.

図5(B)は、本発明のプロジェクターが有するパネルに設けられた、レーザ素子の断面図であり、基板510と、基板510上に形成された発光素子511と、発光素子511を覆うように形成された、凸部513を有する層(凸部層)512と、を有する。凸部層512は透光性を有しており、なおかつ発光素子511と重なるように凸部513を有している。   FIG. 5B is a cross-sectional view of the laser element provided in the panel included in the projector of the invention, and covers the substrate 510, the light-emitting element 511 formed over the substrate 510, and the light-emitting element 511. And a layer (convex layer) 512 having a convex portion 513 formed. The convex layer 512 has a light-transmitting property and has a convex portion 513 so as to overlap the light emitting element 511.

また、図5(B)では、基板510と凸部層512が、それぞれ1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。   5B shows an example in which the substrate 510 and the convex layer 512 are each formed of one layer, but may be formed of a plurality of layers.

なお凸部513は、凸部層512を形成した後に、図8に示すように液滴吐出法を用いて形成しても良い。   Note that the convex portion 513 may be formed using a droplet discharge method as shown in FIG. 8 after the convex layer 512 is formed.

そして凸部層512は凸部513において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子511側に存在している。   The convex layer 512 has a curved surface at the convex portion 513, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 511 side.

また発光素子511は、2つの電極514、515と、電極514、515間に設けられた電界発光層516とを有する。なお電極514、515は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極514、515間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層516に電流が供給され、電界発光層516を発光させることができる。   The light-emitting element 511 includes two electrodes 514 and 515 and an electroluminescent layer 516 provided between the electrodes 514 and 515. Note that one of the electrodes 514 and 515 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 514 and 515, current is supplied to the electroluminescent layer 516, and the electroluminescent layer 516 can emit light.

そして図5(B)に示すレーザ素子は、図5(A)に示したレーザ素子と同様に、発光素子511が有する電極514、515によって光共振器が形成されている。電界発光層516から発せられた光が、電極514、515によって共振されることで、レーザ光が電極515から発振される。   5B, an optical resonator is formed by electrodes 514 and 515 included in the light-emitting element 511 similarly to the laser element illustrated in FIG. 5A. Laser light is oscillated from the electrode 515 by the light emitted from the electroluminescent layer 516 being resonated by the electrodes 514 and 515.

発振されたレーザ光はある程度発散しているが、凸部513において屈折されることで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凸部513に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凸部513の焦点距離を光学設計すれば良い。   Although the oscillated laser beam diverges to some extent, it is refracted at the convex portion 513 so that the divergence angle is suppressed and the directivity is increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the convex portion 513 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser light applied to the convex portion 513.

また本発明のレーザ素子は、発光素子を間に挟んで、レーザ光を反射するための凹部と、屈折するための凸部とが向かい合うように形成されていても良い。図5(C)を用いて、凹部と凸部が向かい合っている本発明のレーザ素子の形態について説明する。   Further, the laser element of the present invention may be formed such that a concave part for reflecting laser light and a convex part for refracting face each other with the light emitting element interposed therebetween. The form of the laser element of the present invention in which the concave portion and the convex portion face each other will be described with reference to FIG.

図5(C)は、本発明のプロジェクターが有するパネルに設けられた、レーザ素子の断面図であり、凹部520を有する基板521と、凹部520を覆うように基板521上に形成された平坦化層522とを有する。基板521として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。平坦化層522は、凹部520に充填される程度の膜厚で形成する。基板521は平坦化層522に比べて屈折率が低く、平坦化層522は透光性を有している。   FIG. 5C is a cross-sectional view of the laser element provided in the panel included in the projector of the invention, and the substrate 521 having the recess 520 and the planarization formed over the substrate 521 so as to cover the recess 520. Layer 522. As the substrate 521, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used. The planarization layer 522 is formed with a thickness enough to fill the recess 520. The substrate 521 has a lower refractive index than the planarization layer 522, and the planarization layer 522 has a light-transmitting property.

なお、図5(C)では、平坦化層522は図5(A)の場合と同様に、1つの層で形成されていても良いし、複数の層で形成されていても良い。   Note that in FIG. 5C, the planarization layer 522 may be formed of one layer or a plurality of layers as in the case of FIG.

また図5(C)では、平坦化層522上に、凹部520と重なるように発光素子523が形成され、また発光素子523を覆うように、凸部528を有する凸部層524が形成されている。発光素子523は、2つの電極525、526と、電極525、526間に設けられた電界発光層527とを有する。なお電極525、526は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極525、526間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層527に電流が供給され、電界発光層527を発光させることができる。   In FIG. 5C, the light-emitting element 523 is formed over the planarization layer 522 so as to overlap with the concave portion 520, and the convex layer 524 having the convex portion 528 is formed so as to cover the light-emitting element 523. Yes. The light-emitting element 523 includes two electrodes 525 and 526 and an electroluminescent layer 527 provided between the electrodes 525 and 526. Note that one of the electrodes 525 and 526 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 525 and 526, current is supplied to the electroluminescent layer 527, and the electroluminescent layer 527 can emit light.

また凸部層524は透光性を有しており、なおかつ発光素子523と重なるように凸部528を有している。なお、図5(C)では、凸部層524が1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。   The convex layer 524 has a light-transmitting property and has a convex portion 528 so as to overlap with the light-emitting element 523. Note that FIG. 5C illustrates an example in which the convex layer 524 is formed of one layer, but the convex layer 524 may be formed of a plurality of layers.

なお凸部528は、液滴吐出法を用いて形成しても良い。   Note that the convex portion 528 may be formed by a droplet discharge method.

そして基板521は凹部520において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子523側に存在している。凸部層524は凸部528において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子523側に存在している。   The substrate 521 has a curved surface in the recess 520, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 523 side. The convex layer 524 has a curved surface at the convex portion 528, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 523 side.

そして図5(C)に示すレーザ素子は、発光素子523が有する電極525、526によって光共振器が形成されている。電界発光層527から発せられた光が、電極525、526によって共振されることで、電極525からレーザ光が発振される。   In the laser element illustrated in FIG. 5C, an optical resonator is formed by electrodes 525 and 526 included in the light-emitting element 523. The light emitted from the electroluminescent layer 527 is resonated by the electrodes 525 and 526, so that laser light is oscillated from the electrode 525.

電極525から発振されたレーザ光はある程度発散しているが、凹部520において反射されることで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凹部520に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凹部520の焦点距離を光学設計すれば良い。そして図5(C)に示すレーザ素子では、凹部520において反射された光を、凸部層524の凸部528において屈折させることで、集光することができる。   The laser light oscillated from the electrode 525 diverges to some extent, but is reflected by the recess 520, so that the divergence angle is suppressed and the directivity is increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the concave portion 520 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser light applied to the concave portion 520. In the laser element illustrated in FIG. 5C, the light reflected by the concave portion 520 can be condensed by being refracted by the convex portion 528 of the convex layer 524.

上述したように、本実施例に示す第1の構成のレーザ素子は、発光素子を支持するための層(本実施例では基板)が有する凹部、或いは発光素子を覆っている層(本実施例では凸部層)が有する凸部によって、光共振器から発振されるレーザ光の指向性を高めることができる。そして、層の一部が光学系として機能するため、別途光学系を設ける場合とは異なり、物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。   As described above, the laser element having the first configuration shown in this embodiment includes a recess provided in a layer for supporting the light emitting element (substrate in this embodiment) or a layer covering the light emitting element (this embodiment). Then, the directivity of the laser beam oscillated from the optical resonator can be increased by the convex portion of the convex layer. And since a part of layer functions as an optical system, unlike the case where an optical system is provided separately, the tolerance with respect to a physical impact can be improved.

なお、図5(A)〜図5(C)に示したレーザ素子は、発光素子が有する2つの電極間で光を共振させているが、本発明はこの構成に限定されない。別途形成した反射膜で光を共振させても良いし、電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等で、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。   Note that although the laser elements illustrated in FIGS. 5A to 5C resonate light between two electrodes included in the light-emitting element, the present invention is not limited to this structure. Light may be caused to resonate with a reflection film formed separately, or generated in the light emitting layer in a layer other than the light emitting layer included in the electroluminescent layer, such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, etc. The reflected light may be reflected to form an optical resonator.

本実施例では、第2の構成を有するレーザ素子の、図2とは異なる形態について説明する。   In this embodiment, a mode different from that shown in FIG. 2 of the laser element having the second configuration will be described.

図6(A)を用いて、本発明のレーザ素子の一形態について説明する。図6(A)は、本実施例のプロジェクターが有するパネルに設けられたレーザ素子の断面図であり、凹部600を有する基板601と、凹部600を覆うように基板601上に形成された平坦化層602とを有する。基板601として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。平坦化層602は、凹部600に充填される程度の膜厚で形成する。基板601は平坦化層602に比べて屈折率が低く、平坦化層602は透光性を有している。   An embodiment of the laser element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a cross-sectional view of a laser element provided in a panel included in the projector of this embodiment, and a substrate 601 having a recess 600 and planarization formed on the substrate 601 so as to cover the recess 600. Layer 602. As the substrate 601, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used. The planarization layer 602 is formed with a thickness sufficient to fill the recess 600. The substrate 601 has a lower refractive index than the planarization layer 602, and the planarization layer 602 has a light-transmitting property.

なお図6(A)では、平坦化層602が1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただしこの場合、基板601の屈折率を、平坦化層602のうち最も基板601に近い層の屈折率よりも低くする。   Note that FIG. 6A illustrates an example in which the planarization layer 602 is formed using one layer; however, the planarization layer 602 may be formed using a plurality of layers. However, in this case, the refractive index of the substrate 601 is set lower than the refractive index of the layer closest to the substrate 601 in the planarization layer 602.

また図6(A)では、平坦化層602上に、凹部600と重なるように発光素子603が形成されている。発光素子603は、2つの電極604、605と、電極604、605間に設けられた電界発光層606とを有する。なお電極604、605は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極604、605間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層606に電流が供給され、電界発光層606を発光させることができる。   In FIG. 6A, the light-emitting element 603 is formed over the planarization layer 602 so as to overlap with the concave portion 600. The light-emitting element 603 includes two electrodes 604 and 605 and an electroluminescent layer 606 provided between the electrodes 604 and 605. Note that one of the electrodes 604 and 605 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 604 and 605, current is supplied to the electroluminescent layer 606, and the electroluminescent layer 606 can emit light.

そして図6(A)に示すレーザ素子は、発光素子603が有する電極605と、基板601が反射材として機能しており、該2つの反射材によって光共振器が形成されている。なお基板601は凹部600において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子603側に存在している。そして、反射材として機能する電極605は平面を有しているので、図6(A)に示すレーザ素子は半球面系に相当する。電極605と、基板601との間に位置する電界発光層606から発せられた光は、電極605と、基板601によって共振され、レーザ光として電極605から発振される。   In the laser element illustrated in FIG. 6A, the electrode 605 included in the light-emitting element 603 and the substrate 601 function as a reflective material, and an optical resonator is formed by the two reflective materials. Note that the substrate 601 has a curved surface in the concave portion 600, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 603 side. Since the electrode 605 functioning as a reflector has a flat surface, the laser element illustrated in FIG. 6A corresponds to a hemispherical system. Light emitted from the electroluminescent layer 606 located between the electrode 605 and the substrate 601 is resonated by the electrode 605 and the substrate 601 and is oscillated from the electrode 605 as laser light.

この電極605と、基板601によって形成される光共振器は、安定形共振器であり、共振器長に相当する電極605と基板601の間の距離Lと、焦点距離fは、f≧L/2を満たす。上記構成により、電極605側から発振されるレーザ光の、発振効率を高めることができる。   The optical resonator formed by the electrode 605 and the substrate 601 is a stable resonator, and the distance L between the electrode 605 and the substrate 601 corresponding to the resonator length and the focal length f are f ≧ L / 2 is satisfied. With the above structure, the oscillation efficiency of laser light oscillated from the electrode 605 side can be increased.

なお図6(A)では、平面を有する反射材として発光素子の電極を用いているが、本発明はこの構成に限定されない。電極以外の平面を有する膜を、反射材として用いても良い。また図6(A)では、凹部を有する反射材として基板101を用いているが、本発明はこの構成に限定されない。発光素子が有する電極に凹部を設け、2つの電極間で光を共振させても良い。   Note that in FIG. 6A, an electrode of a light-emitting element is used as a planar reflective material; however, the present invention is not limited to this structure. A film having a plane other than the electrodes may be used as the reflecting material. In FIG. 6A, the substrate 101 is used as a reflective material having a recess, but the present invention is not limited to this structure. A recess may be provided in an electrode included in the light-emitting element to resonate light between the two electrodes.

なお本発明のレーザ素子は、半球面系に限定されず、2つの反射材が共に曲面を有する共焦点系、共心系または球面系であっても良い。図6(B)を用いて、共焦点系に相当する本発明のレーザ素子の形態について説明する。   The laser element of the present invention is not limited to a hemispherical system, and may be a confocal system, a concentric system, or a spherical system in which two reflecting materials have curved surfaces. The form of the laser element of the present invention corresponding to the confocal system will be described with reference to FIG.

図6(B)は、本実施例のプロジェクターが有するパネルに設けられたレーザ素子の断面図であり、凹部620を有する基板621と、凹部620を覆うように基板621上に形成された平坦化層622とを有する。基板621として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。平坦化層622は、凹部620に充填される程度の膜厚で形成する。基板621は平坦化層622に比べて屈折率が低く、平坦化層622は透光性を有している。   FIG. 6B is a cross-sectional view of the laser element provided in the panel included in the projector of this embodiment, and the substrate 621 having the recess 620 and the planarization formed on the substrate 621 so as to cover the recess 620. Layer 622. As the substrate 621, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used. The planarization layer 622 is formed with a thickness enough to fill the recess 620. The substrate 621 has a lower refractive index than the planarization layer 622, and the planarization layer 622 has a light-transmitting property.

なお図6(B)では、平坦化層622が1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただしこの場合、基板621の屈折率を、平坦化層622のうち最も基板621に近い層の屈折率よりも低くする。   Note that FIG. 6B illustrates an example in which the planarization layer 622 is formed using one layer; however, the planarization layer 622 may be formed using a plurality of layers. However, in this case, the refractive index of the substrate 621 is set lower than the refractive index of the layer closest to the substrate 621 in the planarization layer 622.

また図6(B)では、平坦化層622上に、凹部620と重なるように発光素子623が形成されている。発光素子623は、2つの電極624、625と、電極624、625間に設けられた電界発光層626とを有する。なお電極624、625は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極624、625間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層626に電流が供給され、電界発光層626を発光させることができる。   In FIG. 6B, the light-emitting element 623 is formed over the planarization layer 622 so as to overlap with the concave portion 620. The light-emitting element 623 includes two electrodes 624 and 625 and an electroluminescent layer 626 provided between the electrodes 624 and 625. Note that one of the electrodes 624 and 625 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 624 and 625, a current is supplied to the electroluminescent layer 626 so that the electroluminescent layer 626 can emit light.

また図6(B)では、発光素子623を覆うように凸部層627が形成されている。凸部層627は透光性を有しており、なおかつ発光素子623と重なるように凸部628を有している。そして、凸部628を覆うように、凸部層627上に反射材として機能する反射膜629が形成されている。反射膜629は、凸部層627に比べて屈折率が低い材料を用いる。   In FIG. 6B, a convex layer 627 is formed so as to cover the light-emitting element 623. The convex layer 627 has a light-transmitting property and has a convex portion 628 so as to overlap with the light-emitting element 623. A reflective film 629 that functions as a reflective material is formed on the convex layer 627 so as to cover the convex part 628. The reflective film 629 is made of a material having a lower refractive index than that of the convex layer 627.

反射膜629は、例えば、Al、Ag、Ti、W、Pt、Crなどの金属元素を1つまたは複数含んでいる材料を用い、蒸着法で形成することができる。なお反射膜は上記材料に限定されず、光を反射することができる膜であればよい。例えば反射膜として、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどの屈折率の異なる絶縁膜を交互に積層した膜を用いても良い。   The reflective film 629 can be formed by a vapor deposition method using a material containing one or more metal elements such as Al, Ag, Ti, W, Pt, and Cr. Note that the reflective film is not limited to the above materials, and may be any film that can reflect light. For example, a film in which insulating films having different refractive indexes such as silicon oxide, silicon nitride, and titanium oxide are alternately stacked may be used as the reflective film.

なお、図6(B)では、凸部層627と反射膜629が、それぞれ1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただし、凸部層627のうち最も反射膜629に近い層の屈折率を、反射膜629のうち最も凸部層627に近い層の屈折率よりも高くする。   Note that FIG. 6B illustrates an example in which each of the convex layer 627 and the reflective film 629 is formed of one layer, but may be formed of a plurality of layers. However, the refractive index of the layer closest to the reflective film 629 in the convex layer 627 is set higher than the refractive index of the layer closest to the convex layer 627 in the reflective film 629.

そして図6(B)に示すレーザ素子は、基板621と反射膜629が反射材として機能しており、該2つの反射材によって光共振器が形成されている。なお基板621は凹部620において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子623側に存在している。また反射膜629は、凸部層627の凸部628と重なる部分に曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子623側に存在している。そして図6(B)に示すレーザ素子は、共焦点系に相当する。よって、共振器長に相当する基板621と、反射膜629の間の距離をL、基板621の曲率半径をr1、反射膜629の曲率半径をr2とすると、L=(r1+r2)/2を満たす。   In the laser element shown in FIG. 6B, the substrate 621 and the reflective film 629 function as a reflective material, and an optical resonator is formed by the two reflective materials. Note that the substrate 621 has a curved surface in the recess 620, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 623 side. The reflective film 629 has a curved surface in a portion overlapping the convex portion 628 of the convex layer 627, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 623 side. The laser element illustrated in FIG. 6B corresponds to a confocal system. Therefore, when the distance between the substrate 621 corresponding to the resonator length and the reflective film 629 is L, the radius of curvature of the substrate 621 is r1, and the radius of curvature of the reflective film 629 is r2, L = (r1 + r2) / 2 is satisfied. .

なお、2つの各反射材の曲率半径r1、r2と、共振器長Lとが完全に等しいときに回折損失が最少にすることができる。ただし曲率半径r1、r2に差があり、共振器長Lが2つの曲率半径r1とr2の値の間に入るとき、回折損失がきわめて大きくなるので、凹部の作製工程で見込まれる曲率半径の誤差範囲より大きい距離だけ、共焦点の位置からずらして2つの反射材を配置する近共焦点系としても良い。   Note that the diffraction loss can be minimized when the curvature radii r1 and r2 of the two reflectors and the resonator length L are completely equal. However, when there is a difference between the radii of curvature r1 and r2, and the resonator length L falls between the two radii of curvature r1 and r2, the diffraction loss becomes extremely large, so that an error in the radius of curvature expected in the manufacturing process of the recesses. A near-confocal system in which two reflectors are arranged with a distance larger than the range shifted from the confocal position may be used.

また本発明のレーザ素子は、共焦点系に限定されず、共心系または球面系であっても良い。共心系を形成する場合、L=r1+r2を満たすようにする。球面系を形成する場合、r1=r2=L/2を満たすようにする。   The laser element of the present invention is not limited to the confocal system, and may be a concentric system or a spherical system. When forming a concentric system, L = r1 + r2 is satisfied. When forming a spherical system, r1 = r2 = L / 2 is satisfied.

そして基板621と、反射膜629との間に位置する電界発光層626から発せられた光は、基板621と、反射膜629によって共振され、レーザ光として反射膜629から発振される。   Then, light emitted from the electroluminescent layer 626 located between the substrate 621 and the reflective film 629 is resonated by the substrate 621 and the reflective film 629 and is oscillated from the reflective film 629 as laser light.

なお図6(B)に示す光共振器は安定形共振器であるので、共振器長Lと、曲率半径r1、曲率半径r2は、以下の数2に示す式を満たす。   Since the optical resonator shown in FIG. 6B is a stable resonator, the resonator length L, the radius of curvature r1, and the radius of curvature r2 satisfy the following equation (2).

Figure 0004712293
Figure 0004712293

ちなみに焦点距離fは、曲率半径rの半分に相当する。上記構成により、電極625側から発振されるレーザ光の、発振効率を高めることができる。   Incidentally, the focal length f corresponds to half of the radius of curvature r. With the above structure, the oscillation efficiency of the laser light oscillated from the electrode 625 side can be increased.

また本発明のレーザ素子は、発光素子を用いた半球面系の光共振器に、レーザ光を屈折するための光学系として機能する凸部を設けていても良い。図6(C)を用いて、光学系として機能する凸部を有する本発明のレーザ素子の形態について説明する。   In the laser element of the present invention, a convex portion that functions as an optical system for refracting laser light may be provided in a hemispherical optical resonator using a light emitting element. A mode of the laser element of the present invention having a convex portion functioning as an optical system will be described with reference to FIG.

図6(C)は本実施例のプロジェクターが有するパネルに設けられた、レーザ素子の断面図であり、凹部630を有する基板631と、凹部630を覆うように基板631上に形成された平坦化層632とを有する。基板631として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。平坦化層632は、凹部630に充填される程度の膜厚で形成する。基板631は平坦化層632に比べて屈折率が低く、平坦化層632は透光性を有している。   FIG. 6C is a cross-sectional view of the laser element provided in the panel included in the projector of this embodiment. The substrate 631 having the recess 630 and the planarization formed on the substrate 631 so as to cover the recess 630 are illustrated. Layer 632. As the substrate 631, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used. The planarization layer 632 is formed with a thickness enough to fill the recess 630. The substrate 631 has a lower refractive index than the planarization layer 632, and the planarization layer 632 has a light-transmitting property.

なお図6(C)では、平坦化層632が1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。ただしこの場合、基板631の屈折率を、平坦化層632のうち最も基板631に近い層の屈折率よりも低くする。   Note that FIG. 6C illustrates an example in which the planarization layer 632 is formed using one layer; however, the planarization layer 632 may be formed using a plurality of layers. However, in this case, the refractive index of the substrate 631 is set lower than the refractive index of the layer closest to the substrate 631 in the planarization layer 632.

また図6(C)では、平坦化層632上に、凹部630と重なるように発光素子633が形成され、また発光素子633を覆うように凸部層634が形成されている。発光素子633は、2つの電極635、636と、電極635、636間に設けられた電界発光層637とを有する。なお電極635、636は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極635、636間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層637に電流が供給され、電界発光層637を発光させることができる。   In FIG. 6C, the light-emitting element 633 is formed over the planarization layer 632 so as to overlap with the concave portion 630, and the convex layer 634 is formed so as to cover the light-emitting element 633. The light-emitting element 633 includes two electrodes 635 and 636 and an electroluminescent layer 637 provided between the electrodes 635 and 636. Note that one of the electrodes 635 and 636 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 635 and 636, current is supplied to the electroluminescent layer 637, and the electroluminescent layer 637 can emit light.

また凸部層634は透光性を有しており、なおかつ発光素子633と重なるように凸部638を有している。   The convex layer 634 has a light-transmitting property and has a convex portion 638 so as to overlap the light-emitting element 633.

そして基板631は凹部630において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子633側に存在している。凸部層634は凸部638において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子633側に存在している。   The substrate 631 has a curved surface in the recess 630, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 633 side. The convex layer 634 has a curved surface at the convex portion 638, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 633 side.

また、図6(C)では、凸部層634が1つの層で形成されている例を示しているが、複数の層で形成されていても良い。   FIG. 6C illustrates an example in which the convex portion layer 634 is formed of one layer, but it may be formed of a plurality of layers.

そして図6(C)に示すレーザ素子は、発光素子633が有する電極635と、基板631が反射材として機能しており、該2つの反射材によって光共振器が形成されている。なお基板631は凹部630において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子633側に存在している。そして、反射材として機能する電極635は平面を有しているので、図6(C)に示すレーザ素子は半球面系に相当する。電極635と、基板631との間に位置する電界発光層637から発せられた光は、電極635と、基板631によって共振され、レーザ光として電極635から発振される。   In the laser element illustrated in FIG. 6C, the electrode 635 included in the light-emitting element 633 and the substrate 631 function as a reflective material, and an optical resonator is formed using the two reflective materials. Note that the substrate 631 has a curved surface in the recess 630, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 633 side. Since the electrode 635 functioning as a reflector has a flat surface, the laser element illustrated in FIG. 6C corresponds to a hemispherical system. Light emitted from the electroluminescent layer 637 located between the electrode 635 and the substrate 631 is resonated by the electrode 635 and the substrate 631 and is oscillated from the electrode 635 as laser light.

この電極635と、基板631とによって形成される光共振器は安定形共振器であり、共振器長に相当する電極635と基板631の間の距離Lと、焦点距離fは、f≧L/2を満たす。上記構成により、電極635側から発振されるレーザ光の、発振効率を高めることができる。   The optical resonator formed by the electrode 635 and the substrate 631 is a stable resonator, and the distance L between the electrode 635 and the substrate 631 corresponding to the resonator length and the focal length f are f ≧ L / 2 is satisfied. With the above structure, the oscillation efficiency of laser light oscillated from the electrode 635 side can be increased.

なお発振されたレーザ光はある程度発散しているが、凸部638において屈折されることで、発散角が抑えられて指向性が高まる。なお、発散角を抑えるためには、凸部638に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凸部638の焦点距離を光学設計すれば良い。そして図6(C)に示すレーザ素子は、層の一部が光学系として機能するため、別途光学系を設ける場合とは異なり、物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。   Although the oscillated laser beam diverges to some extent, it is refracted by the convex portion 638, whereby the divergence angle is suppressed and the directivity is increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the convex portion 638 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser light applied to the convex portion 638. In the laser element illustrated in FIG. 6C, part of the layer functions as an optical system; therefore, unlike a case where a separate optical system is provided, resistance to physical impact can be increased.

なお凸部638は、凸部層634を形成した後に、液滴吐出法を用いて形成しても良い。   Note that the protrusion 638 may be formed using a droplet discharge method after the protrusion layer 634 is formed.

なお、図6(C)では、凹部を有する反射材として基板を用いているが、本発明はこの構成に限定されない。発光素子が有する電極に凹部を設け、反射材として用いても良い。また図6(C)では、平面を有する反射材として発光素子の電極を用いているが、本発明はこの構成に限定されない。電極以外の平面を有する膜を、反射材として用いても良い。   Note that in FIG. 6C, a substrate is used as a reflective material having a recess, but the present invention is not limited to this structure. A concave portion may be provided in the electrode included in the light-emitting element and used as a reflective material. In FIG. 6C, the electrode of the light emitting element is used as the reflecting material having a flat surface, but the present invention is not limited to this structure. A film having a plane other than the electrodes may be used as the reflecting material.

なお、図6(A)〜図6(C)に示したレーザ素子は、発光素子が有する2つの電極や、別途設けた反射材を用いて光を共振させているが、本発明はこの構成に限定されない。電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等に曲面を形成し、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。   Note that the laser elements shown in FIGS. 6A to 6C resonate light by using two electrodes included in the light-emitting element and a separately provided reflector, but the present invention has this configuration. It is not limited to. Forms a curved surface in a layer other than the light emitting layer included in the electroluminescent layer, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, etc., and reflects light generated in the light emitting layer to form an optical resonator You may do it.

本実施例では、第3の構成を有するレーザ素子の、図3とは異なる形態について説明する。   In this example, a mode different from that of FIG. 3 of the laser element having the third configuration will be described.

図7(A)を用いて、本発明のレーザ素子の一形態について説明する。図7(A)は、本実施例のプロジェクターが有するパネルに設けられたレーザ素子の断面図であり、凸部700を有する基板701と、凸部700と重なるように基板701上に形成された発光素子702とを有する。凸部700は曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、発光素子702とは反対の側に存在している。   One mode of the laser element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a cross-sectional view of the laser element provided in the panel included in the projector of this embodiment, and is formed on the substrate 701 so as to overlap with the substrate 701 having the protrusion 700 and the protrusion 700. A light-emitting element 702. The convex portion 700 has a curved surface, and the center of curvature of the curved surface exists on the side opposite to the light emitting element 702.

なお、図7(A)では、基板701上に直接発光素子702を形成している例を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。基板701と発光素子702との間に、絶縁膜や反射膜などの他の膜が、1つまたは複数形成されていても良い。また図7(A)では凸部700を有する基板701を用いているが、平坦な基板上に基板とは異なる膜を用いて凸部を形成していても良い。例えば凸部700を、液滴吐出法を用いて形成しても良い。   Note that FIG. 7A illustrates an example in which the light-emitting element 702 is formed directly over the substrate 701; however, the present invention is not limited to this structure. One or more other films such as an insulating film and a reflective film may be formed between the substrate 701 and the light emitting element 702. In FIG. 7A, the substrate 701 having the convex portion 700 is used, but the convex portion may be formed using a film different from the substrate over a flat substrate. For example, the convex portion 700 may be formed using a droplet discharge method.

基板701として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。   As the substrate 701, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used.

また発光素子702は、基板701上に形成された電極703と、電極703上に形成された電界発光層704と、電極703と重なるように電界発光層704上に形成された電極705とを有する。基板701上に形成された電極703は、基板701が有する凸部700によって表面に曲面が形成されており、該曲面の曲率中心は基板701側に存在している。   The light-emitting element 702 includes an electrode 703 formed over the substrate 701, an electroluminescent layer 704 formed over the electrode 703, and an electrode 705 formed over the electroluminescent layer 704 so as to overlap the electrode 703. . The electrode 703 formed on the substrate 701 has a curved surface on the surface by the convex portion 700 included in the substrate 701, and the center of curvature of the curved surface exists on the substrate 701 side.

なお電極703、705は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極703、705間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層704に電流が供給され、電界発光層704を発光させることができる。   Note that one of the electrodes 703 and 705 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 703 and 705, current is supplied to the electroluminescent layer 704, so that the electroluminescent layer 704 can emit light.

そして図7(A)に示すレーザ素子は、発光素子702が有する電極703、705を反射材として用いることで、光共振器が形成されている。電界発光層704から発せられた光は、電極703、705によって共振され、レーザ光として電極705側から発振される。   In the laser element illustrated in FIG. 7A, an optical resonator is formed by using the electrodes 703 and 705 included in the light-emitting element 702 as reflecting materials. The light emitted from the electroluminescent layer 704 is resonated by the electrodes 703 and 705 and is oscillated from the electrode 705 side as laser light.

電極703、705間に電圧を印加することで、電界発光層704において発生した光が共振される。電極705が平面を有するものと仮定すると、この光共振器は不安定共振器である。よって共振器長に相当する電極703、705間の距離Lと、電極703が有する曲面の焦点距離f(f<0)は、f<L/2を満たす。なお焦点距離fの2倍は曲率半径rに相当するので、r<Lを満たすとも言える。上記構成により、単一モードのレーザ光の発振効率を高めることができる。   By applying a voltage between the electrodes 703 and 705, the light generated in the electroluminescent layer 704 is resonated. Assuming that the electrode 705 has a plane, this optical resonator is an unstable resonator. Therefore, the distance L between the electrodes 703 and 705 corresponding to the resonator length and the focal length f (f <0) of the curved surface of the electrode 703 satisfy f <L / 2. Note that since twice the focal length f corresponds to the radius of curvature r, it can be said that r <L. With the above structure, the oscillation efficiency of single-mode laser light can be increased.

なお電極705が曲面を有し、該曲面の曲率中心が電極703側に存在する場合、不安定共振器を形成するためには、共振器長Lと、電極703の曲率半径r1(r1<0)、曲率半径r2(r2>0)は、上記の数1に示す2つの式の少なくとも一方を満たす必要がある。   When the electrode 705 has a curved surface and the center of curvature of the curved surface exists on the electrode 703 side, in order to form an unstable resonator, the resonator length L and the radius of curvature r1 of the electrode 703 (r1 <0). ), The radius of curvature r2 (r2> 0) needs to satisfy at least one of the two formulas shown in Equation 1 above.

なお図7(A)では、凸部を有する反射材を用いて、単一モードのレーザ光の発振効率を高める形態について説明したが、凹部を有する反射材を用いても良い。図7(B)を用いて、凹部を有する反射材を用いた、本発明のレーザ素子の形態について説明する。   Note that although FIG. 7A illustrates a mode in which a single-mode laser light oscillation efficiency is increased using a reflective material having a convex portion, a reflective material having a concave portion may be used. The form of the laser element of the present invention using a reflective material having a recess will be described with reference to FIG.

図7(B)は、本実施例のプロジェクターが有するパネルに設けられたレーザ素子の断面図であり、凹部710を有する基板711と、凹部710と重なるように基板711上に形成された発光素子712とを有する。基板711として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。   FIG. 7B is a cross-sectional view of the laser element provided in the panel included in the projector of this embodiment. The substrate 711 having the recess 710 and the light-emitting element formed over the substrate 711 so as to overlap the recess 710. 712. As the substrate 711, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used.

なお図7(B)では、基板711上に直接発光素子712を形成している例を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。基板711と発光素子712との間に、絶縁膜や光を反射するための膜(反射膜)などの他の膜が、1つまたは複数形成されていても良い。また図7(B)では凹部710を有する基板711を用いているが、平坦な基板上に基板とは異なる膜を用いて凹部を形成していても良い。   Note that FIG. 7B illustrates an example in which the light-emitting element 712 is formed directly over the substrate 711; however, the present invention is not limited to this structure. One or a plurality of other films such as an insulating film and a film for reflecting light (reflection film) may be formed between the substrate 711 and the light emitting element 712. In FIG. 7B, the substrate 711 having the recess 710 is used; however, the recess may be formed using a film different from the substrate over a flat substrate.

そして凹部710は曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子712側に存在している。   The concave portion 710 has a curved surface, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 712 side.

また発光素子712は、基板711上に形成された電極713と、電極713上に形成された電界発光層714と、電極713と重なるように電界発光層714上に形成された電極715とを有する。なお電極713、715は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極713、715間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層714に電流が供給され、電界発光層714を発光させることができる。   The light-emitting element 712 includes an electrode 713 formed over the substrate 711, an electroluminescent layer 714 formed over the electrode 713, and an electrode 715 formed over the electroluminescent layer 714 so as to overlap the electrode 713. . Note that one of the electrodes 713 and 715 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 713 and 715, current is supplied to the electroluminescent layer 714 and the electroluminescent layer 714 can emit light.

そして図7(B)に示すレーザ素子は、図7(A)に示したレーザ素子と同様に、発光素子712が有する電極713、715によって光共振器が形成されている。電界発光層714から発せられた光は、電極713、715によって共振され、レーザ光として電極715側から発振される。   In the laser element illustrated in FIG. 7B, an optical resonator is formed by electrodes 713 and 715 included in the light-emitting element 712, similarly to the laser element illustrated in FIG. Light emitted from the electroluminescent layer 714 is resonated by the electrodes 713 and 715 and oscillated from the electrode 715 side as laser light.

電極713、715によって形成される光共振器は不安定共振器である。図7(B)の場合、不安定共振器を形成するには、共振器長に相当する電極713、715間の距離Lと、電極713が有する曲面の焦点距離f(f<0)がf<L/2を満たすようにする必要がある。   The optical resonator formed by the electrodes 713 and 715 is an unstable resonator. In the case of FIG. 7B, in order to form an unstable resonator, the distance L between the electrodes 713 and 715 corresponding to the resonator length and the focal length f (f <0) of the curved surface of the electrode 713 are f. It is necessary to satisfy <L / 2.

なお電極715が曲面を有し、該曲面の曲率中心が電極713側に存在する場合、不安定共振器を形成するためには、共振器長Lと、電極713の曲率半径r1(r1<0)、曲率半径r2(r2>0)は、上記の数1に示す2つの式の少なくとも一方を満たす必要がある。上記構成により、電極715側から発振されるレーザ光のうち、単一モードのレーザ光が得られやすくなり、よって該単一モードのレーザ光の発振効率を高めることができる。   When the electrode 715 has a curved surface and the center of curvature of the curved surface exists on the electrode 713 side, in order to form an unstable resonator, the resonator length L and the radius of curvature r1 of the electrode 713 (r1 <0). ), The radius of curvature r2 (r2> 0) needs to satisfy at least one of the two formulas shown in Equation 1 above. With the above structure, single-mode laser light can be easily obtained from laser light oscillated from the electrode 715 side, and thus the oscillation efficiency of the single-mode laser light can be increased.

本実施例では、図7(C)に示すレーザ素子において、発光素子上に凸部を有する膜を形成する一形態について説明する。   In this example, one mode in which a film having a convex portion is formed over a light-emitting element in the laser element illustrated in FIG. 7C will be described.

図7(C)は、本実施例のプロジェクターが有するパネルに設けられたレーザ素子の断面図であり、凹部720を有する基板721と、凹部720と重なるように基板721上に形成された発光素子722とを有する。基板721として、ガラス、石英、金属、バルク半導体またはプラスチックなどを用いることができる。   FIG. 7C is a cross-sectional view of the laser element provided in the panel included in the projector of this embodiment. The substrate 721 having the recess 720 and the light-emitting element formed over the substrate 721 so as to overlap the recess 720. 722. As the substrate 721, glass, quartz, metal, bulk semiconductor, plastic, or the like can be used.

なお図7(C)では、基板721上に直接発光素子722を形成している例を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。基板721と発光素子722との間に、絶縁膜や反射膜などの他の膜が、1つまたは複数形成されていても良い。また図7(C)では凹部720を有する基板721を用いているが、平坦な基板上に基板とは異なる膜を用いて凹部を形成していても良い。   Note that FIG. 7C illustrates an example in which the light-emitting element 722 is directly formed over the substrate 721; however, the present invention is not limited to this structure. One or more other films such as an insulating film and a reflective film may be formed between the substrate 721 and the light emitting element 722. In FIG. 7C, the substrate 721 having the recess 720 is used, but the recess may be formed using a film different from the substrate over a flat substrate.

そして凹部720は曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子722側に存在している。   The concave portion 720 has a curved surface, and the center of curvature of the curved surface exists on the light emitting element 722 side.

また発光素子722は、基板721上に形成された電極723と、電極723上に形成された電界発光層724と、電極723と重なるように電界発光層724上に形成された電極725とを有する。なお電極723、725は、一方が陽極であり他方は陰極である。電極723、725間に順方向バイアスの電圧を印加することで、電界発光層724に電流が供給され、電界発光層724を発光させることができる。   The light-emitting element 722 includes an electrode 723 formed over the substrate 721, an electroluminescent layer 724 formed over the electrode 723, and an electrode 725 formed over the electroluminescent layer 724 so as to overlap the electrode 723. . Note that one of the electrodes 723 and 725 is an anode and the other is a cathode. By applying a forward bias voltage between the electrodes 723 and 725, current is supplied to the electroluminescent layer 724 and the electroluminescent layer 724 can emit light.

また図7(C)では、発光素子722を覆うように、凸部726を有する凸部膜727が形成されている。凸部726は発光素子722と重なるように形成する。なお凸部膜727は、単層の膜で形成されていても良いし、複数の膜で形成されていても良い。いずれにせよ、凸部膜727は透光性を有する。   In FIG. 7C, a convex film 727 having a convex part 726 is formed so as to cover the light-emitting element 722. The convex portion 726 is formed so as to overlap with the light emitting element 722. The convex film 727 may be formed of a single layer film or a plurality of films. In any case, the convex film 727 has translucency.

そして図7(C)に示すレーザ素子は、図7(B)に示したレーザ素子と同様に、発光素子722が有する電極723、725によって光共振器が形成されている。電界発光層724から発せられた光は、電極723、725によって共振され、レーザ光として電極725側から発振される。   In the laser element illustrated in FIG. 7C, an optical resonator is formed by electrodes 723 and 725 included in the light-emitting element 722, similarly to the laser element illustrated in FIG. 7B. The light emitted from the electroluminescent layer 724 is resonated by the electrodes 723 and 725 and oscillated from the electrode 725 side as laser light.

なお電極723、725によって形成される光共振器は不安定共振器である。よって、発振されるレーザ光は安定共振器に比べて単一モードのレーザ光が得られやすくなり、指向性が高まると考えられる。そして本実施例では、凸部層727が有する凸部726においてレーザ光が屈折されるので、発散角を抑えることができ、よりレーザ光の指向性を高めることができる。なお、発散角を抑えるためには、凸部726に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凸部726の焦点距離を光学設計すれば良い。   Note that the optical resonator formed by the electrodes 723 and 725 is an unstable resonator. Therefore, it is considered that the oscillated laser light is easier to obtain single-mode laser light than the stable resonator, and the directivity is enhanced. In this embodiment, the laser light is refracted at the convex portion 726 included in the convex layer 727, so that the divergence angle can be suppressed and the directivity of the laser light can be further increased. In order to suppress the divergence angle, the focal length of the convex portion 726 may be optically designed in accordance with the divergence angle of the laser light applied to the convex portion 726.

なお図7(C)では、発光素子が有する2つの電極を反射材として用いているが、本発明はこの構成に限定されない。発光素子の他に別途2つの反射材を設けていても良いし、発光素子が有する電極の一方を反射材として用い、別途反射材を1つ設けても良い   Note that in FIG. 7C, two electrodes included in the light-emitting element are used as a reflective material; however, the present invention is not limited to this structure. In addition to the light emitting element, two additional reflective materials may be provided, or one of the electrodes of the light emitting device may be used as a reflective material, and one additional reflective material may be provided.

また図7(A)乃至図7(C)では、発光素子が有する2つの電極を反射材として用いているが、本発明はこの構成に限定されない。発光素子の他に別途2つの反射材を設けていても良いし、発光素子が有する電極の一方を反射材として用い、別途反射材を1つ設けても良い。或いは、電界発光層に含まれる発光層以外の層、例えばホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等を反射材として用い、発光層において発生した光を反射させ、光共振器を形成しても良い。   In FIGS. 7A to 7C, two electrodes included in the light-emitting element are used as a reflective material; however, the present invention is not limited to this structure. In addition to the light emitting element, two additional reflecting materials may be provided, or one of the electrodes of the light emitting element may be used as the reflecting material, and one additional reflecting material may be provided. Alternatively, a layer other than the light-emitting layer included in the electroluminescent layer, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, or the like is used as a reflective material, and light generated in the light-emitting layer is reflected, so May be formed.

本実施例では、平坦化層の作製方法の一実施例について説明する。   In this example, an example of a method for manufacturing a planarization layer will be described.

まず図9(A)に示すように、凹部800を有する基板801上に、反射膜802を形成する。反射膜802は光を反射することができる材料で形成することができ、例えば、Al、Ag、Ti、W、Pt、Crなどの金属元素を1つまたは複数含んでいる材料を用い、蒸着法で形成することができる。なお反射膜は上記材料に限定されず、光を反射することができる膜であればよい。例えば反射膜として、酸化珪素、窒化珪素、酸化チタンなどの屈折率の異なる絶縁膜を交互に積層した膜を用いても良い。   First, as shown in FIG. 9A, a reflective film 802 is formed over a substrate 801 having a recess 800. The reflective film 802 can be formed of a material that can reflect light. For example, a material including one or more metal elements such as Al, Ag, Ti, W, Pt, and Cr is used, and an evaporation method is used. Can be formed. Note that the reflective film is not limited to the above materials, and may be any film that can reflect light. For example, a film in which insulating films having different refractive indexes such as silicon oxide, silicon nitride, and titanium oxide are alternately stacked may be used as the reflective film.

次に図9(B)に示すように、基板801上に、凹部800を埋めるように平坦化層803を形成する。平坦化層803は透光性を有する材料で、なおかつCMP研磨が可能な材料で形成する。例えば、酸化珪素、窒化酸化珪素などの無機絶縁膜や、シロキサン系材料を出発材料として形成されたSi−O結合とSi−CHx結晶手を含む絶縁膜等を用いることができる。本実施例では、シロキサン系材料を出発材料として形成されたSi−O結合とSi−CHx結晶手を含む絶縁膜を、平坦化層803として用いる。   Next, as illustrated in FIG. 9B, a planarization layer 803 is formed over the substrate 801 so as to fill the recess 800. The planarization layer 803 is formed using a light-transmitting material and capable of CMP polishing. For example, an inorganic insulating film such as silicon oxide or silicon nitride oxide, or an insulating film including a Si—O bond and a Si—CHx crystal formed using a siloxane-based material as a starting material can be used. In this embodiment, an insulating film including a Si—O bond and a Si—CH x crystal formed using a siloxane-based material as a starting material is used as the planarization layer 803.

次に、図9(C)に示すように、平坦化層803の表面をCMP法で研磨し、凹部800に起因する平坦化層803表面の凹凸を平坦化する。CMP法は公知の方法で行なうことができる。例えば、フュームドシリカ、アルカリシリカ、酸化セリウムなどの100〜1000nmφの研磨剤を、pH調整剤等の試薬を含む水溶液に分散させた固液分散系のスラリーを用いることができる。本実施例では、水酸化カリウムが添加された水溶液に、塩化珪素ガスを熱分解して得られるフュームドシリカ粒子が、20wt%で分散されたシリカスラリー(pH=10〜11)を用いる。   Next, as illustrated in FIG. 9C, the surface of the planarization layer 803 is polished by a CMP method so that unevenness on the surface of the planarization layer 803 caused by the recesses 800 is planarized. The CMP method can be performed by a known method. For example, a solid-liquid dispersion slurry in which an abrasive having a diameter of 100 to 1000 nm such as fumed silica, alkali silica, or cerium oxide is dispersed in an aqueous solution containing a reagent such as a pH adjuster can be used. In this embodiment, silica slurry (pH = 10 to 11) in which fumed silica particles obtained by thermally decomposing silicon chloride gas in an aqueous solution to which potassium hydroxide is added is dispersed at 20 wt% is used.

CMP法を用いた研磨により、図9(C)に示すように平坦化層803の表面が平坦化される。   By polishing using the CMP method, the surface of the planarization layer 803 is planarized as illustrated in FIG.

そして、平坦化された平坦化層803上に、凹部800と重なるように発光素子804を形成する。発光素子804は、2つの電極805、806と、電極805、806間に設けられた電界発光層807とを有する。なお電極805、806は、一方が陽極であり他方は陰極である。   Then, a light-emitting element 804 is formed over the planarized planarization layer 803 so as to overlap with the concave portion 800. The light-emitting element 804 includes two electrodes 805 and 806 and an electroluminescent layer 807 provided between the electrodes 805 and 806. Note that one of the electrodes 805 and 806 is an anode and the other is a cathode.

図9(D)に示すレーザ素子は、発光素子804が有する電極805、806によって光共振器が形成されていても良いし、反射膜802と電極806とによって光共振器が形成されていても良い。   In the laser element illustrated in FIG. 9D, an optical resonator may be formed using the electrodes 805 and 806 included in the light-emitting element 804, or an optical resonator may be formed using the reflective film 802 and the electrode 806. good.

本実施例では、本発明のプロジェクターに用いられる発光素子の構成について説明する。   In this embodiment, a structure of a light emitting element used in the projector of the present invention will be described.

図11に、本発明で用いる発光素子の、素子構造の一形態を示す。図11に示す発光素子は、陽極1101と陰極1107の間に電界発光層1108を挟んだ構造を有している。電界発光層1108は、陽極1101側から順次積層された、ホール注入層1102、ホール輸送層1103、発光層1104、電子輸送層1105、電子注入層1106を有している。   FIG. 11 shows one mode of an element structure of a light-emitting element used in the present invention. The light-emitting element shown in FIG. 11 has a structure in which an electroluminescent layer 1108 is sandwiched between an anode 1101 and a cathode 1107. The electroluminescent layer 1108 includes a hole injection layer 1102, a hole transport layer 1103, a light emitting layer 1104, an electron transport layer 1105, and an electron injection layer 1106, which are sequentially stacked from the anode 1101 side.

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

陽極1101としては、仕事関数の大きい導電性材料を用いることが好ましい。陽極1101において光を透過させる場合は、透光性の高い材料を用いる。この場合、例えばインジウム−スズ酸化物(ITO)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)、酸化珪素を含むインジウム−スズ酸化物(ITSO)等の透明導電性材料を用いればよい。陽極1101を反射材として用いる場合は、光を反射することができる材料を用いる。この場合、例えばTiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag等の1つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を用いることができる。また、上記光を反射することができる材料の上に、上述した透明導電性材料を積層して、陽極1101として用いてもよい。   As the anode 1101, a conductive material having a high work function is preferably used. In the case where light is transmitted through the anode 1101, a highly light-transmitting material is used. In this case, a transparent conductive material such as indium-tin oxide (ITO), indium-zinc oxide (IZO), or indium-tin oxide containing silicon oxide (ITSO) may be used. In the case where the anode 1101 is used as a reflective material, a material that can reflect light is used. In this case, for example, in addition to a single layer film made of one or more of TiN, ZrN, Ti, W, Ni, Pt, Cr, Ag, etc., a laminate of titanium nitride and a film mainly composed of aluminum, a titanium nitride film For example, a three-layer structure of a film mainly containing aluminum and a titanium nitride film can be used. Alternatively, the above-described transparent conductive material may be stacked over the material that can reflect light and used as the anode 1101.

ホール注入層1102に用いることができるホール注入材料としては、イオン化ポテンシャルの比較的小さな材料であって、可視光領域の吸収が小さいものが好ましい。大別すると金属酸化物、低分子系有機化合物、および高分子系有機化合物に分けられる。金属酸化物であれば、例えば、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなど用いることができる。低分子系有機化合物あれば、例えば、m−MTDATAに代表されるスターバースト型アミン、銅フタロシアニン(略称:Cu−Pc)に代表される金属フタロシアニン、フタロシアニン(略称:H2−Pc)、2,3−ジオキシエチレンチオフェン誘導体などを用いることができる。低分子系有機化合物と上記金属酸化物とを共蒸着させた膜であっても良い。高分子系有機化合物であれば、例えば、ポリアニリン(略称:PAni)、ポリビニルカルバゾール(略称:PVK)、ポリチオフェン誘導体などの高分子を用いることができる。ポリチオフェン誘導体の一つであるポリエチレンジオキシチオフェン(略称:PEDOT)にポリスチレンスルホン酸(略称:PSS)をドープしたものを用いても良い。 As a hole injection material that can be used for the hole injection layer 1102, a material having a relatively small ionization potential and a small absorption in the visible light region is preferable. Broadly divided into metal oxides, low-molecular organic compounds, and high-molecular organic compounds. As the metal oxide, for example, vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, aluminum oxide, or the like can be used. If low molecular weight organic compound, for example, starburst amine typified by m-MTDATA, copper phthalocyanine (abbreviation: Cu-Pc) in the metal phthalocyanine represented, phthalocyanine (abbreviation: H 2 -Pc), 2, A 3-dioxyethylenethiophene derivative or the like can be used. A film in which a low molecular organic compound and the metal oxide are co-evaporated may be used. As a high molecular organic compound, for example, a polymer such as polyaniline (abbreviation: PAni), polyvinyl carbazole (abbreviation: PVK), or a polythiophene derivative can be used. Polyethylene dioxythiophene (abbreviation: PEDOT), which is one of polythiophene derivatives, doped with polystyrene sulfonic acid (abbreviation: PSS) may be used.

ホール輸送層1103に用いることができるホール輸送材料としては、ホール輸送性が高く、結晶性が小さい公知の材料を用いることができる。芳香族アミン系(すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの)の化合物が好適であり、例えば、4,4−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(TPD)や、その誘導体である4,4'−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)などがある。4,4',4''−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(TDATA)や、MTDATAなどのスターバースト型芳香族アミン化合物も用いることができる。また4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)を用いても良い。また高分子材料としては、良好なホール輸送性を示すポリ(ビニルカルバゾール)などを用いることができる。また、MoO3などの無機物を用いていても良い。 As a hole transport material that can be used for the hole transport layer 1103, a known material that has high hole transportability and low crystallinity can be used. Aromatic amine-based compounds (that is, those having a benzene ring-nitrogen bond) are preferred, for example, 4,4-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] biphenyl (TPD) And 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD) which is a derivative thereof. Starburst type aromatic amine compounds such as 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenylamino) triphenylamine (TDATA) and MTDATA can also be used. Alternatively, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA) may be used. As the polymer material, poly (vinyl carbazole) or the like showing good hole transportability can be used. Further, an inorganic material such as MoO 3 may be used.

発光層1104には公知の材料を用いることができる。例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[η]−キノリナト)ベリリウム(BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−(4−ヒドロキシ−ビフェニリル)−アルミニウム(BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾオキサゾラト]亜鉛(Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(Zn(BTZ)2)などの金属錯体を用いることができる。また、各種蛍光色素(クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン、4,4−ジシアノメチレン、1−ピロン誘導体、スチルベン誘導体、各種縮合芳香族化合物など)も用いることができる。白金オクタエチルポルフィリン錯体、トリス(フェニルピリジン)イリジウム錯体、トリス(ベンジリデンアセトナート)フェナントレンユーロピウム錯体などの燐光材料も用いることができる。特に燐光材料は、蛍光材料と比較して励起寿命が長いため、レーザ発振に不可欠な反転分布、すなわち、基底状態にある分子数よりも励起状態にある分子数が多い状態を作り出すことが容易になる。上記材料は、ドーパントとしても、単層膜としても用いることができる。 A known material can be used for the light emitting layer 1104. For example, tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [η] -quinolinato) beryllium (BeBq 2 ), bis ( 2-methyl-8-quinolinolato)-(4-hydroxy-biphenylyl) -aluminum (BAlq), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (Zn (BOX) 2 ), bis [2 A metal complex such as-(2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (Zn (BTZ) 2 ) can be used. Various fluorescent dyes (coumarin derivatives, quinacridone derivatives, rubrene, 4,4-dicyanomethylene, 1-pyrone derivatives, stilbene derivatives, various condensed aromatic compounds, etc.) can also be used. Phosphorescent materials such as platinum octaethylporphyrin complex, tris (phenylpyridine) iridium complex, tris (benzylideneacetonato) phenanthrene europium complex can also be used. In particular, phosphorescent materials have a longer excitation lifetime than fluorescent materials, so it is easy to create an inversion distribution that is essential for laser oscillation, that is, a state in which the number of molecules in the excited state is larger than the number of molecules in the ground state. Become. The above materials can be used both as a dopant and as a single layer film.

また、発光層1104に用いるホスト材料としては、上述した例に代表されるホール輸送材料や電子輸送材料を用いることができる。また、4,4’−N,N’−ジカルバゾリルビフェニル(略称:CBP)などのバイポーラ性の材料も用いることができる。   As a host material used for the light-emitting layer 1104, a hole transport material or an electron transport material typified by the above example can be used. Alternatively, a bipolar material such as 4,4′-N, N′-dicarbazolylbiphenyl (abbreviation: CBP) can be used.

電子輸送層1105に用いることができる電子輸送材料としては、Alq3に代表されるような、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体やその混合配位子錯体などを用いることができる。具体的には、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2などの金属錯体が挙げられる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(OXD−7)などのオキサジアゾール誘導体、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(p−EtTAZ)などのトリアゾール誘導体、TPBIのようなイミダゾール誘導体、バソフェナントロリン(BPhen)、バソキュプロイン(BCP)などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。 As an electron transport material that can be used for the electron transport layer 1105, a metal complex having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton, a mixed ligand complex thereof, or the like, as typified by Alq 3 , can be used. Specifically, metal complexes such as Alq 3 , Almq 3 , BeBq 2 , BAlq, Zn (BOX) 2 , and Zn (BTZ) 2 can be given. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (PBD), 1,3-bis [5- (p Oxadiazole derivatives such as -tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5 -(4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2, Triazole derivatives such as 4-triazole (p-EtTAZ); imidazole derivatives such as TPBI; It can be used derivatives.

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

また陰極1107は、通常の発光素子で用いられるような仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属を用いて形成することもできる。また、LiF、CsF、CaF2、Li2O等の電子注入層を用いる場合は、アルミニウム等の通常の導電性薄膜を用いることができる。また、陰極1107において光を透過させる場合は、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属を含む超薄膜と、透明導電膜(ITO、IZO、ZnO等)との積層構造を用いればよい。あるいは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と電子輸送材料を共蒸着した電子注入層を形成し、その上に透明導電膜(ITO、IZO、ZnO等)を積層してもよい。 The cathode 1107 can be formed using a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like that has a low work function as used in a normal light-emitting element. Specifically, in addition to alkali metals such as Li and Cs, alkaline earth metals such as Mg, Ca and Sr, and alloys containing these (Mg: Ag, Al: Li, etc.), rare earths such as Yb and Er It can also be formed using a metal. Further, LiF, CsF, in the case of using an electron injecting layer such as CaF 2, Li 2 O, may be used usual conductive thin film such as aluminum. When light is transmitted through the cathode 1107, an ultrathin film containing an alkali metal such as Li or Cs and an alkaline earth metal such as Mg, Ca, or Sr, a transparent conductive film (ITO, IZO, ZnO, or the like) The stacked structure may be used. Alternatively, an electron injection layer in which an alkali metal or an alkaline earth metal and an electron transport material are co-evaporated may be formed, and a transparent conductive film (ITO, IZO, ZnO, or the like) may be stacked thereon.

光共振器は、2つの反射材のうち、一方は反射率をできる限り高くし、他方はある程度の透過率を持たせることで、透過率の高い方の反射材から、レーザ光を発振させることができる。例えば陽極1101と陰極1107をレーザ光が発振される側の反射材として用いる場合、透過率が5〜70%程度となるように、材料あるいは膜厚を選択する。また、反射材を別途形成する場合は、陽極1101または陰極1107において光を透過させる材料を選択する。   The optical resonator allows laser light to oscillate from the reflective material having the higher transmittance by setting one of the two reflecting materials to have as high a reflectance as possible and the other having a certain degree of transmittance. Can do. For example, when the anode 1101 and the cathode 1107 are used as the reflection material on the laser light oscillation side, the material or film thickness is selected so that the transmittance is about 5 to 70%. In the case where a reflective material is separately formed, a material that transmits light in the anode 1101 or the cathode 1107 is selected.

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

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

本実施例では、本発明のプロジェクターに用いられる発光素子の構成について説明する。   In this embodiment, a structure of a light emitting element used in the projector of the present invention will be described.

図12に、本発明で用いる発光素子の、素子構造の一形態を示す。図12に示す発光素子は、陽極1301と陰極1302の間に2つの電界発光層1303、1304を挟んだ構造を有している。さらに図12に示す発光素子は、2つの電界発光層1303、1304の間に、外部回路と接続していないフローティング状の電極である、電荷発生層1305を有している。電界発光層1303は、陽極1301側から順次積層された、ホール注入層1306、ホール輸送層1307、発光層1308、電子輸送層1309、電子注入層1310を有している。また電界発光層1304は、電荷発生層1305側から順次積層された、ホール注入層1315、ホール輸送層1311、発光層1312、電子輸送層1313、電子注入層1314を有している。   FIG. 12 illustrates one embodiment of an element structure of a light-emitting element used in the present invention. The light-emitting element shown in FIG. 12 has a structure in which two electroluminescent layers 1303 and 1304 are sandwiched between an anode 1301 and a cathode 1302. Further, the light-emitting element illustrated in FIG. 12 includes a charge generation layer 1305 which is a floating electrode which is not connected to an external circuit between two electroluminescent layers 1303 and 1304. The electroluminescent layer 1303 includes a hole injection layer 1306, a hole transport layer 1307, a light emitting layer 1308, an electron transport layer 1309, and an electron injection layer 1310, which are sequentially stacked from the anode 1301 side. The electroluminescent layer 1304 includes a hole injection layer 1315, a hole transport layer 1311, a light emitting layer 1312, an electron transport layer 1313, and an electron injection layer 1314 which are sequentially stacked from the charge generation layer 1305 side.

なおレーザ素子に用いる発光素子は、各電界発光層に少なくとも発光層を含んでいれば良い。発光以外の機能を示す層(ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層)は適宜組み合わせることができる。上記各層に用いることのできる材料は、実施例6に記載されている材料を参照することができる。ただし、本発明に適用できる材料は、実施例6に記載されている材料に限定されるものではない。   Note that a light-emitting element used for a laser element only needs to include at least a light-emitting layer in each electroluminescent layer. Layers having functions other than light emission (a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer) can be appropriately combined. The materials described in Example 6 can be referred to for the materials that can be used for the respective layers. However, the material applicable to the present invention is not limited to the material described in Example 6.

図12に示す発光素子の、陽極1301と陰極1302間に順方向バイアスの電圧を印加すると、電界発光層1303には電子が、電界発光層1304にはホールがそれぞれ注入され、各電界発光層1303、1304においてキャリアの再結合が起こり、発光が得られる。上記構成により、陽極1301と陰極1302間の距離が一定の場合、電界発光層が1つのときに比べて、同じ電流値に対して得られる発光のエネルギーが高くなる。よって、レーザ光の発振効率を高めることができる。   When a forward bias voltage is applied between the anode 1301 and the cathode 1302 of the light-emitting element shown in FIG. 12, electrons are injected into the electroluminescent layer 1303 and holes are injected into the electroluminescent layer 1304, respectively. At 1304, carrier recombination occurs and light emission is obtained. With the above structure, when the distance between the anode 1301 and the cathode 1302 is constant, the energy of light emission obtained for the same current value is higher than when the electroluminescent layer is one. Therefore, the laser beam oscillation efficiency can be increased.

電界発光層1305は、光を透過させることができる材料で形成する。例えば、ITO、V25とアリールアミン誘導体の混合物、MoO3とアリールアミン誘導体の混合物、V25とF4TCNQ(テトラフルオロテトラチアフルバレン)の混合物などを用いることができる The electroluminescent layer 1305 is formed using a material that can transmit light. For example, ITO, a mixture of V 2 O 5 and an arylamine derivative, a mixture of MoO 3 and an arylamine derivative, a mixture of V 2 O 5 and F4TCNQ (tetrafluorotetrathiafulvalene), or the like can be used.

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

本発明のプロジェクターの構成を示す図と、パネルの上面図及び断面図。The figure which shows the structure of the projector of this invention, the top view and sectional drawing of a panel. パネルの上面図及び断面図。The top view and sectional drawing of a panel. パネルの上面図及び断面図。The top view and sectional drawing of a panel. 本発明のプロジェクターの構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a projector according to the invention. レーザ素子の断面図。Sectional drawing of a laser element. レーザ素子の断面図。Sectional drawing of a laser element. レーザ素子の断面図。Sectional drawing of a laser element. 凸部の作製方法の一実施例を示す図。The figure which shows one Example of the production method of a convex part. 平坦化層の作製方法の一実施例を示す図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a planarization layer. フロント型及びリア型のプロジェクターの構成を示す図。The figure which shows the structure of a front type and a rear type projector. 発光素子の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting element. 発光素子の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting element.

Claims (5)

複数の凹部を有する第1の電極と、
前記複数の凹部を覆うように前記第1の電極上に接して形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記複数の凹部と重なるように形成された第2の電極と、
前記第2の電極上に形成された、複数の凸部を有する凸部層と、
前記複数の凸部を有する凸部層を覆うように形成された反射膜と、
光学系とを有し、
前記第1の電極は前記複数の凹部において曲面を有し、
前記反射膜は前記複数の凸部において曲面を有し、
前記複数の凸部を有する凸部層は前記反射膜に比べて屈折率が低く、
前記電界発光層で発生した光が前記第1の電極と前記反射膜の間で共振されることで、前記反射膜からレーザ光が発振され、
前記レーザ光は、前記光学系によってスクリーンに投射されることを特徴とするプロジェクター。
A first electrode having a plurality of recesses;
An electroluminescent layer formed on and in contact with the first electrode so as to cover the plurality of recesses;
A second electrode formed on the electroluminescent layer so as to overlap the plurality of recesses;
A convex layer having a plurality of convex portions formed on the second electrode;
A reflective film formed to cover the convex layer having the plurality of convex parts;
An optical system,
The first electrode has a curved surface in the plurality of recesses,
The reflective film has a curved surface at the plurality of convex portions,
The convex layer having the plurality of convex portions has a refractive index lower than that of the reflective film,
The light generated in the electroluminescent layer is resonated between the first electrode and the reflective film, so that laser light is oscillated from the reflective film ,
The laser beam is projected onto a screen by the optical system.
複数の凸部を有する第1の電極と、
前記複数の凸部と重なるように前記第1の電極上に接して形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記複数の凸部と重なるように形成された第2の電極と、
光学系とを有し、
前記第1の電極は前記複数の凸部において曲面を有し、
前記電界発光層で発生した光が前記第1の電極と前記第2の電極の間で共振されることで、前記第2の電極からレーザ光が発振され、
前記レーザ光は、前記光学系によってスクリーンに投射されることを特徴とするプロジェクター。
A first electrode having a plurality of convex portions;
An electroluminescent layer formed on and in contact with the first electrode so as to overlap the plurality of convex portions;
A second electrode formed on the electroluminescent layer so as to overlap the plurality of convex portions;
An optical system,
The first electrode has a curved surface at the plurality of convex portions,
Laser light is oscillated from the second electrode by the light generated in the electroluminescent layer being resonated between the first electrode and the second electrode,
The laser beam is projected onto a screen by the optical system.
複数の凹部を有する第1の電極と、
前記複数の凹部と重なるように前記第1の電極上に接して形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記複数の凹部と重なるように形成された第2の電極と、
光学系とを有し、
前記第1の電極は前記複数の凹部において曲面を有し、
前記電界発光層で発生した光が前記第1の電極と前記第2の電極の間で共振されることで、前記第2の電極からレーザ光が発振され、
前記曲面の曲率半径は、前記レーザ光の光路の延長線上における前記第1の電極と前記第2の電極の間隔よりも短く、
前記レーザ光は、前記光学系によってスクリーンに投射されることを特徴とするプロジェクター。
A first electrode having a plurality of recesses;
An electroluminescent layer formed on and in contact with the first electrode so as to overlap the plurality of recesses;
A second electrode formed on the electroluminescent layer so as to overlap the plurality of recesses;
An optical system,
The first electrode has a curved surface in the plurality of recesses,
The light generated in the electroluminescent layer is resonated between the first electrode and the second electrode, so that laser light is oscillated from the second electrode,
The radius of curvature of the curved surface is shorter than the distance between the first electrode and the second electrode on the extension line of the optical path of the laser beam,
The laser beam is projected onto a screen by the optical system.
複数の凸部を有する反射材と、
前記複数の凸部と重なるように前記反射材上に形成され、かつ透光性を有する第1の電極と、
前記複数の凸部と重なるように前記第1の電極上に接して形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記複数の凸部と重なるように形成された第2の電極と、
光学系とを有し、
前記反射材は前記複数の凸部において曲面を有し、
前記電界発光層で発生した光が前記反射材と前記第2の電極の間で共振されることで、前記第2の電極からレーザ光が発振され、
前記レーザ光は、前記光学系によってスクリーンに投射されることを特徴とするプロジェクター。
A reflector having a plurality of convex portions;
A first electrode that is formed on the reflector so as to overlap the plurality of convex portions and has translucency;
An electroluminescent layer formed on and in contact with the first electrode so as to overlap the plurality of convex portions;
A second electrode formed on the electroluminescent layer so as to overlap the plurality of protrusions;
An optical system,
The reflector has a curved surface at the plurality of convex portions,
The light generated in the electroluminescent layer is resonated between the reflector and the second electrode, so that laser light is oscillated from the second electrode,
The laser beam is projected onto a screen by the optical system.
複数の凹部を有する反射材と、
前記複数の凹部と重なるように前記反射材上に形成され、かつ透光性を有する第1の電極と、
前記複数の凹部と重なるように前記第1の電極上に接して形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記複数の凹部と重なるように形成された第2の電極と、
光学系とを有し、
前記反射材は前記複数の凹部において曲面を有し、
前記電界発光層で発生した光が前記反射材と前記第2の電極の間で共振されることで、前記第2の電極からレーザ光が発振され、
前記曲面の曲率半径は、前記レーザ光の光路の延長線上における前記反射材と前記第2の電極の間隔よりも短く、
前記レーザ光は、前記光学系によってスクリーンに投射されることを特徴とするプロジェクター。
A reflector having a plurality of recesses;
A first electrode that is formed on the reflector so as to overlap the plurality of recesses and has translucency;
An electroluminescent layer formed on and in contact with the first electrode so as to overlap the plurality of recesses;
A second electrode formed on the electroluminescent layer so as to overlap the plurality of recesses;
An optical system,
The reflector has a curved surface in the plurality of recesses,
Laser light is oscillated from the second electrode by the light generated in the electroluminescent layer being resonated between the reflector and the second electrode,
The radius of curvature of the curved surface is shorter than the distance between the reflective material and the second electrode on the extended line of the optical path of the laser beam,
The laser beam is projected onto a screen by the optical system.
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