KR20010101319A - 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
발광 장치(100O)는 기판(1O)상에 발광 소자부(100)와, 상기 발광 소자부로부터의 광을 전달하는 도파로부(200)를 일체적으로 갖는다. 발광 소자부(100)는, 기판(1O)상에 형성되어, 광 전파부를 구성하는 투명한 양극(2O) 및 양극(2O)의 일부에 형성된 광학부재(12)와, 제 1 유전체 다층막(11a)과, 광학부재(12)에 면하여 개구부(16a)를 갖는 절연층(16)과, 적어도 일부가 절연층(16)의 개구부(16a)에 존재하는 발광층(14)과, 음극(22)과, 제 2 유전체 다층막(11b)을 갖는다. 광학부재(12)는, 1차원의 포토닉 밴드 갭을 구성하며, 또한, 결함에 기인하는 에너지 준위가 소정의 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 설정된 결함부를 갖는다. 발광 장치는, 파장 선택성이 우수하며, 또한 지향성을 가지고 광을 출사할 수 있기 때문에 표시체 뿐만 아니라 광 통신 등에도 적용할 수 있다.
Description
예를 들면, 광 통신 시스템에서 사용되는 광원으로서는, 반도체 레이저가 사용된다. 반도체 레이저는, 파장 선택성이 우수하며, 단일 모드의 광을 출사한다는 점에서 바람직하지만, 다수회에 걸친 결정 성장이 필요하여, 작성이 용이하지 않다. 또한, 반도체 레이저에서는, 발광 재료가 한정되어, 여러가지 파장의 광을 발광할 수 없다고 하는 난점을 갖는다.
또한, 종래의 EL 발광 소자는, 발광 파장의 스펙트럼 폭이 넓고, 표시체 등의 일부의 용도로는 적용되고 있지만, 광 통신 등의 스펙트럼 폭이 좁은 광이 요구되는 용도로는 부적합하다.
본 발명은, EL(전계 발광(electroluminescence))을 사용한 발광 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 3은 도 2의 X1-X1선에 따른 단면도.
도 4는 도 2의 X2-X2선에 따른 단면도.
도 5는 도 2의 X3-X3선에 따른 단면도.
도 6은 도 2의 Y-Y선에 따른 단면도.
도 7a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는 평면도.
도 7b 내지 도 7d는 도 7a에 도시하는 평면도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 8a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는 평면도.
도 8b 내지 도 8d는 도 8a에 도시하는 평면도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 9a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는 평면.
도 9b 내지 도 9d는 도 9a에 도시하는 평면도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 1Oa는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는 평면도.
도 10b 내지 도 10d는 도 10a에 도시하는 평면도의 A-A선, B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 11a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는 평면도.
도 11b 및 도 11c는 도 11a에 도시하는 평면도의 B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 12a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는 평면도.
도 12b는 도 12a에 도시하는 평면도의 B-B선에 따른 단면도.
도 13a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는평면도.
도 13b는 도 13a에 도시하는 평면도의 B-B선에 따른 단면도.
도 14a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 공정을 도시하는 평면도.
도 14b 및 도 14c는 도 14a에 도시하는 평면도의 B-B선 및 C-C선에 따른 단면도.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 16은 제 3 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 17은 도 16의 부호(A)로 도시하는 부분의 확대 단면도.
도 18은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광학부재를 도시하는 평면도.
도 19는 제 4 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 2O은 도 19의 부호(B)로 도시하는 부분의 확대 단면도.
도 21은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광학부재를 도시하는 평면도.
도 22는 광학부재의 변형예를 도시하는 도면.
도 23a, 도 23b는 광학부재의 또다른 변형예를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은, 발광 파장의 스펙트럼 폭이 종래의 EL 발광 소자에 비해 현저하게 좁으며, 또한 지향성이 있어, 표시체 뿐만 아니라 광 통신 등에도 적용 가능한, 발광 장치를 제공하는 것에 있다.
(제 1 발광 장치)
본 발명에 따른 제 1 발광 장치는, 기판과, 발광 소자부를 포함하며,
상기 발광 소자부는,
전계 발광에 의해서 발광 가능한 발광층과,
상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,
상기 발광층에서 발생한 광을 전파하기 위한 광 전파부와,
상기 한 쌍의 전극층의 사이에 배치되며, 또한, 일부에 개구부를 가지며, 상기 개구부를 통해 상기 발광층에 공급되는 전류가 흐르는 영역을 규정하는 전류 협착층으로서 기능할 수 있는 절연층과,
상기 광 전파부를 전파하는 광을 위한 광학 부재를 포함하며,
상기 광학부재는, 1차원 또는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 구성하며, 또한, 결함에 기인하는 에너지 준위가 소정의 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 설정된 결함부를 가지며,
상기 발광층에서 발생한 광은, 상기 포토닉 밴드 갭에 의해서 1차원 또는 2차원에서의 자연 방출이 제약되어 사출한다.
본 발광 장치에 의하면, 한 쌍의 전극층, 즉 음극과 양극으로부터 각각 전자와 홀이 발광층내에 주입되고, 상기 전자와 홀을 발광층에서 재결합시켜, 분자가 여기상태로부터 기저 상태로 복귀되었을 때에 광이 발생한다. 이 때, 상기 포토닉 밴드 갭에 상당하는 파장 대역의 광은, 광학부재 내를 전파할 수 없고, 상기 결함에 기인하는 에너지 준위에 상당하는 파장 대역의 광만이 광학부재 내를 전파할 수 있다. 따라서, 상기 결함에 기인하는 에너지 준위의 폭을 규정함으로써, 1차원 또는 2차원에서 자연 방출이 제약된 발광 스펙트럼 폭의 대단히 좁은 광을 고효율로 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 광 전파부란, 발광 소자부의 일부분이며, 또한, 발광 소자부의 발광층에서 얻은 광을 도파로부측(導波路部側)에 공급하는 부분으로서, 적어도 광학부재와, 도파로부의 코어층과 결합하기 위한 부재(예를 들면 한쪽의 전극층)를 포함한다. 이것은, 후술하는 제 2 발광 장치에 관해서도 마찬가지이다.
제 1 발광 장치에 의하면, 상기 발광 소자부에 있어서, 상기 절연층이 전류 협착층으로서 기능하기 때문에, 상기 발광층에 공급되는 전류의 영역을 규정할 수 있다. 따라서, 발광시키고 싶은 영역에서 전류 강도나 전류 분포를 컨트롤할 수 있고, 높은 발광효율로 광을 발생할 수 있다.
그리고, 상기 절연층이 클래드로서 기능하는 경우에는, 코어로서의 발광층과 클래드로서의 절연층으로 이루어지는 도파로를 상정하면, 절연층의 개구부를 규정함으로써, 광 전파부를 통해 도파로부측에 전파되는 광의 도파 모드를 컨트롤할 수 있다. 즉, 상기 절연층(클래드)에 의해, 광이 차폐되는 영역의 폭(광의 진행 방향에 대하여 수직인 면에서의 폭)을 규정함으로써, 발광층(코어)내를 전파하는 광의 도파 모드를 소정의 값으로 설정할 수 있다. 도파 모드와 도파로는, 일반적으로 이하의 식으로 나타내는 관계를 갖는다.
Nmax+1≥ K0·a·(n1 2-n2 2)1/2/(π/2)
여기서,
K0=2π/λ,
a: 도파로의 코어 폭의 1/2,
n1: 도파로의 코어 굴절율,
n2: 도파로의 클래드의 굴절율,
Nmax: 취득할 수 있는 도파 모드의 최대치이다.
따라서, 얻고 싶은 도파 모드에 의해서, 상기 식의 파라미터, 예를 들면 코어 및 클래드의 굴절율이 특정되어 있는 경우, 전류 협착층의 개구부의 폭으로 규정되는 발광층(코어)의 폭을 선택하면 된다. 즉, 전류 협착층의 내부에 형성되는 발광층의 굴절율 및 전류 협착층이 되는 절연층의 굴절율을, 각각 상기 식의 도파로의 코어의 굴절율 및 클래드의 굴절율로 하여, 얻고 싶은 도파 모드를 정하여 상기 식에 의해 코어에 상당하는 발광층의 폭(2a)을 구할 수 있다. 그리고, 발광 소자부로부터의 광이 공급되는 도파로부측의 코어층의 폭에 관해서도, 상술한 바와 같이 구한 발광층의 폭, 및 얻고 싶은 도파 모드에 의거하여 상기 식에 의해서 얻어진 계산치 등을 고려하여, 바람직한 값을 구하는 것이 바람직하다. 이와 같이 발광층의 폭 및 코어층의 폭등을 적정한 값으로 함으로써, 우수한 결합 효율로 발광 소자부로부터 도파로부측에 소망의 모드에서의 광이 전파된다. 또, 발광 소자부에 있어서는, 절연층으로 형성된 전류 협착층 내에서의 발광층이 반드시 균일한 발광 상태가 되지 않는 것도 있기 때문에, 이것을 고려하여, 상기 식에서 구한 코어(발광층)의 폭(2a)을 기준으로 하여, 각 부재의 결합 효율이 양호하게 되도록,발광층, 광 전파부 및 도파로부 등의 각 부재의 설계치가 최적으로 조정되는 것이 바람직하다.
발광 장치로서, 도파 모드는 바람직하게는 0 내지 100O, 특히 통신 용도에서는 0 내지 1O 정도인 것이 바람직하다. 이와 같이 발광층에서의 광의 도파 모드를 규정할 수 있으면, 소정의 도파 모드의 광을 효율 양호하게 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 발광 파장의 스펙트럼 폭이 종래의 EL 발광 소자에 비해 현저하게 좁고, 또한 지향성이 있어, 표시체 뿐만 아니라 광 통신 등에도 적용할 수 있는, 발광 장치를 제공할 수 있다.
(제 2 발광 장치)
본 발명에 따른 제 2 발광 장치는, 기판상에, 발광 소자부와, 상기 발광 소자부로부터의 광을 전달하는 도파로부를 일체적으로 포함하며,
상기 발광 소자부는,
전계 발광에 의해서 발광 가능한 발광층과,
상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,
상기 발광층에 있어서 발생한 광을 전파하기 위한 광 전파부와,
상기 광 전파부에 접하여 배치되고, 클래드층으로서 기능할 수 있는 절연층과,
상기 광 전파부를 전파하는 광을 위한 광학부재를 포함하며,
상기 도파로부는,
상기 광 전파부의 적어도 일부와 일체적으로 연속하는 코어층과,
상기 절연층과 일체적으로 연속하는 클래드층을 포함하며,
상기 광학부재는, 1차원 또는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 구성하며, 또한, 결함에 기인하는 에너지 준위가 소정의 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 설정된 결함부를 가지며,
상기 발광층에서 발생한 광은, 상기 포토닉 밴드 갭에 의해서 1차원 또는 2차원에서의 자연 방출이 제약되어 사출한다.
제 2 발광 장치에 의하면, 발광 소자부의 광 전파부의 적어도 일부와, 도파로부의 코어층이 일체적으로 연속하며, 또한, 발광 소자부의 절연층(클래드층)과, 도파로부의 클래드층이 일체적으로 연속하고 있음으로 인해, 발광 소자부와 도파로부가, 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되어, 효율이 양호한 광의 전파를 할수 있다.
상기 구성의 경우, 상기 절연층은, 상기 광 전파부에 대하여 클래드층으로서 기능하는 재질이 선택된다. 또한, 상기 구성의 발광 장치에 의하면, 발광 소자부의 광 전파부의 적어도 일부와, 도파로부의 코어층은, 동일의 공정에서 성막 및 패터닝할 수 있으므로, 제조가 간이하게 되는 이점을 갖는다. 마찬가지로, 발광 소자부의 절연층(클래드층)과, 도파로부의 클래드층은, 동일의 공정에서 성막 및 패터닝할 수 있으므로, 제조가 간이해지는 이점을 갖는다.
그리고, 본 발명에 의하면, 제 1 발광 장치와 마찬가지로, 1차원 또는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 가지며, 발광 파장의 스펙트럼 폭이 종래의 EL 발광 소자에 비해현저하게 좁고, 또한 지향성이 있어, 표시체 뿐만 아니라 광 통신 등에도 적용할 수 있는, 발광 장치를 제공할 수 있다.
제 1 및 제 2 발광 장치에 있어서, 전류 협착층 및 클래드층으로서 기능하는, 상기 절연층에 형성된 상기 개구부는, 상기 광학부재의 주기 방향, 요컨대 광의 도파 방향으로 연장되는 슬릿 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 발광층은, 적어도 일부가 상기 절연층에 형성된 개구부에 존재하는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 전류를 공급하고 싶은 발광층의 영역과, 전류 협착층에 의해서 규정되는 영역을 자기정합적으로 위치 결정할 수 있다.
본 발명의 제 1 및 제 2 발광 장치에 있어서, 상기 광학부재는, 1차원 또는 2차원의 주기적인 굴절율 분포를 가지며, 1차원 또는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 구성할 수 있는 것이면 된다. 상기 광학부재로서는, 예를 들면 회절 격자형상의 구조, 다층막 구조, 원기둥 또는 그 밖의 기둥 모양 구조, 또는 이들의 구조의 조합으로 구성할 수 있다. 상기 광학부재의 적합한 예로서 이하의 것을 들 수 있다.
(A) 상기 광학부재는, 제 1 방향에 주기적인 굴절율 분포를 가지며, 교대로 배열되는, 제 1 매질층과 제 2 매질층을 갖는다. 이러한 광학부재를 사용하는 경우는, 본 발명에 따른 발광 장치는, 이 광학부재에 의해서 구성되는 1차원의 제 1 포토닉 밴드 갭과 조합되어, 2차원에서의 광의 자연 방출을 제약할 수 있는 제 2 포토닉 밴드 갭을 갖는 것이 바람직하다. 상기 광학부재와 제 2 포토닉 밴드 갭에 의하여, 2차원 방향의 자연 방출이 제약된 발광 스펙트럼 폭이 대단히 좁은 광을 고효율로 얻을 수 있다.
(B) 상기 광학부재는, 제 1 및 제 2 방향에 주기적인 굴절율 분포를 가지며,정방 격자 형상으로 배열된 기둥모양의 제 1 매질층과, 상기 제 1 매질층의 사이에 형성되는 제 2 매질층을 갖는다. 이 광학부재에 의해서, 2차원에서 2방향의 자연 방출이 제약된 포토닉 밴드 갭을 구성할 수 있고, 그 결과, 발광 스펙트럼 폭이 대단히 좁은 광을 고효율로 얻을 수 있다.
(C) 상기 광학부재는, 일평면내에서 제 1, 제 2 및 제 3 방향에 주기적인 굴절율 분포를 가지며, 예를 들면 삼각격자형상, 또는 벌집 형상으로 배열된 기둥모양의 제 1 매질층과, 상기 제 1 매질층의 사이에 형성되는 제 2 매질층을 갖는다. 이 광학부재에 의해서, 2차원에서 적어도 3방향의 자연 방출이 제약된 포토닉 밴드 갭을 구성할 수 있고, 그 결과, 발광 스펙트럼 폭의 대단히 좁은 광을 고효율로 얻을 수 있다.
상기 발광층은, 발광재료로서 유기 발광 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 유기 발광 재료를 사용함으로써, 예를 들면 반도체 재료나 무기 재료를 사용한 경우에 비해 재료 선택의 폭이 넓어져, 여러가지 파장의 광을 발광하는 것이 가능해진다.
이러한 발광 장치는, 여러가지의 양태를 가질 수 있으며, 예를 들면 이하에 대표적인 양태를 기재한다.
(a) 제 1 양태의 발광 장치는,
상기 발광 소자부는,
상기 기판상에 형성되고, 상기 광 전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,
상기 양극의 일부에 형성된 상기 광학부재와,
상기 광학부재에 면하여 개구부를 갖는 상기 절연층과,
적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 상기 발광층과, 음극을 포함한다.
(b) 제 2 양태의 발광 장치는,
상기 발광 소자부는,
상기 기판상에 배치되어, 일부에 상기 광학 부재가 형성된 중간 기판과,
상기 중간 기판의 상기 광학부재 상에 형성되고, 상기 광 전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,
상기 양극에 면하여 개구부를 갖는 상기 절연층과,
적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 상기 발광층과,
음극을 포함한다.
다음에, 본 발명에 따른 발광 장치의 각 부분에 사용할 수 있는 재료의 일부를 예시한다. 이들의 재료는, 공지의 재료의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 예시한 것 이외의 재료를 선택할 수 있음은 물론이다.
(발광층)
발광층의 재료는 소정 파장의 광을 얻기 위해서 공지의 화합물로부터 선택된다. 발광층의 재료로서는, 유기 화합물 및 무기화합물 중 어느 하나이어도 되지만, 종류의 풍부함이나 성막성의 점에서 유기 화합물인 것이 바람직하다.
이러한 유기 화합물로서는, 예를 들면, 특개평 10-153967호 공보에 개시된,아로마틱디아민 유도체(TPD), 옥시디아졸 유도체(PBD), 옥시디아졸다이머(OXD-8), 디스틸알릴렌 유도체(DSA), 베릴룸-벤조퀴놀린올 착체(Bebq), 트리페닐아민 유도체(MTDATA), 루브렌, 퀴나크리돈, 트리아졸 유도체, 폴리페닐렌, 폴리알킬플루오렌, 폴리알킬티오퓸, 아조메틴 아연착체, 폴리피린 아연착체, 벤조옥사졸 아연착체, 페난트롤린유로피움 착체 등을 사용할 수 있다.
또한, 유기 발광층의 재료로서는, 특개소63-70257호 공보, 동63-175860호 공보, 특개평 2-135361호 공보, 동2-135359호 공보, 동3-152184호 공보, 또한, 동8-248276호 공보 및 동10-153967호 공보에 기재되어 있는 것 등, 공지의 것을 사용할 수 있다. 이들의 화합물은 단독으로 사용하여도 되고, 2종류 이상을 혼합하여 사용하여도 된다.
무기 화합물로서는, ZnS:Mn(적색 영역), ZnS:TbOF(녹색 영역), SrS;Cu, Sr S:Ag, SrS:Ce(청색 영역) 등이 예시된다.
(광 도파로)
여기서 광 도파로란, 코어로서 기능하는 층, 및 상기 코어보다 굴절율이 작게 클래드로서 기능하는 층을 포함한다. 이들의 층은, 구체적으로는, 발광 소자부의 광 전파부(코어) 및 절연층(클래드), 도파로부의 코어층 및 클래드층, 또한 기판(클래드)등을 포함한다. 광 도파로를 구성하는 층은, 공지의 무기 재료 및 유기 재료를 사용할 수 있다.
대표적인 무기 재료로서는, 예를 들면 특개평 5-273427호 공보에 개시되어 있는, TiO2, TiO2-SiO2혼합물, ZnO, Nb2O5,Si3N4, Ta2O5, HfO2또는 ZrO2등을 예시할수 있다.
또한, 대표적인 유기 재료로서는, 각종의 열가소성 수지, 열경화성 수지, 및 광경화성 수지 등, 공지의 수지를 사용할 수 있다. 이들의 수지는, 층의 형성 방법 등을 고려하여 적절히 선택된다. 예를 들면, 열 및 광의 적어도 한쪽의 에너지에 의해서 경화할 수 있는 수지를 사용함으로써, 범용의 노광 장치나 베이크로, 핫 플레이트 등을 이용할 수 있다.
이러한 물질로서는, 예를 들면, 본원 출원인에 의한 특원평10-279439호에 개시된 자외선 경화형 수지가 있다. 자외선 경화형 수지로서는, 아크릴계 수지가 적합하다. 여러가지 시판의 수지나 감광제를 이용함으로써, 투명성이 우수하며, 또한, 단기간의 처리로 경화 가능한 자외선 경화형의 아크릴계 수지를 얻을 수 있다.
자외선 경화형의 아크릴계 수지의 기본 구성의 구체적인 예로서는, 예비 중합체, 올리고머, 또는 단량체를 들 수 있다.
예비 중합체 또는 올리고머로서는, 예를 들면, 에폭시아크릴레이트류, 우레탄아크릴레이트류, 폴리에스테르아크릴레이트류, 폴리에테르아크릴레이트류, 스피로아세탈계 아크릴레이트류 등의 아크릴레이트류, 에폭시메타크릴레이트류, 우레탄메타크릴레이트류, 폴리에스테르메타크릴레이트류, 폴리에테르메타크릴레이트류 등의 메타크릴레이트류 등을 이용할 수 있다.
단량체로서는, 예를 들면, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, N-비닐-2-피롤리돈, 카르비톨아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 디사이클로펜테닐아크릴레이트, 1,3-부탄디올아크릴레이트 등의 단관능성 단량체, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨디아크릴레이트 등의 2관능성 단량체, 트리메틸롤프로벤트리아크릴레이트, 트리메틸롤프로벤트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 등의 다관능성 단량체를 이용할 수 있다.
이상, 광의 차폐만을 고려한 무기 재료 또는 유기 재료를 예시하였다. 광 도파로를 구성하는 층으로서는, 발광 소자부의 구조가, 발광층, 홀 수송층, 전자 수송층 및 전극층을 구비하는 경우에, 이들의 적어도 한층이 코어 또는 클래드로서 기능하는 경우에는, 이들의 층을 구성하는 재료도 채용할 수 있다.
(홀 수송층)
발광 소자부에 있어서 유기 발광층을 사용하는 경우, 필요에 따라서 전극층(양극)과 발광층과의 사이에 홀 수송층을 형성할 수 있다. 홀 수송층의 재료로서는, 공지의 광 전도 재료의 홀 주입 재료로서 사용되고 있는 것, 또는 유기 발광 장치의 홀 주입층에 사용되고 있는 공지의 것 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 홀 수송층의 재료는, 홀의 주입 또는 전자의 장벽성 중 어느 하나의 기능을 갖는 것으로, 유기물 또는 무기물 중 어느 하나이어도 된다. 그 구체적인 예로서는, 예를 들면, 특개평 8-248276호 공보에 개시되어 있는 것을 예시할 수 있다.
(전자 수송층)
발광 소자부에 있어서 유기 발광층을 사용하는 경우, 필요에 따라서 전극층(음극)과 발광층과의 사이에 전자 수송층을 형성할 수 있다. 전자 수송층의 재료로서는, 음극으로부터 주입된 전자를 유기 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 되고, 그 재료는 공지의 물질로부터 선택할 수 있다. 그의 구체적인 예로서는, 예를 들면, 특개평 8-248276호 공보에 개시된 것을 예시할 수 있다.
(전극층)
음극으로서는, 일함수가 작은(예를 들면 4eV 이하) 전자 주입성 금속, 합금 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 전극 물질로서는, 예를 들면 특개평 8-248276호 공보에 개시된 것을 사용할 수 있다.
양극으로서는, 일함수가 큰(예를 들면 4eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 양극으로서 광학적으로 투명한 재료를 사용하는 경우에는, CuI, ITO, SnO2, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 사용할 수 있으며, 투명성을 필요로 하지 않는 경우에는 금 등의 금속을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 광학부재의 형성 방법은 특별히 한정되는 것이 아니라, 공지방법을 사용할 수 있다. 그의 대표적인 예를 이하에 예시한다.
(1) 리소그라피에 의한 방법
포지티브 또는 네가티브 레지스트를 자외선이나 X선 등으로 노광 및 현상하여, 레지스트층을 패터닝함으로써, 광학부재를 작성한다. 폴리메틸메타크릴레이트 혹은 노볼락계 수지 등의 레지스트를 사용한 패터닝의 기술로서는, 예를 들면 특개평 6-224115호 공보, 동7-20637호 공보 등이 있다.
또한, 폴리이미드를 포토리소그라피에 의해 패터닝하는 기술로서는, 예를 들면 특개평 7-181689호 공보 및 동1-221741호 공보 등이 있다. 또한, 레이저 어브레이션을 이용하여, 글래스 기판 상에 폴리메틸메타크릴레이트 또는 산화티타늄의 광학부재를 형성하는 기술로서, 예를 들면 특개평 10-59743호 공보가 있다.
(2) 광 조사에 의한 굴절율 분포의 형성에 의한 방법
광 도파로의 광 도파부에 굴절율 변화를 발생시키는 파장의 광을 조사하여, 광 도파부에 굴절율이 다른 부분을 주기적으로 형성함으로써 광학부재를 형성한다. 이러한 방법으로서는, 특히, 중합체 또는 중합체 전구체의 층을 형성하여, 광 조사 등에 의해 부분적으로 중합을 행하고, 굴절율이 다른 영역을 주기적으로 형성시켜 광학부재로 하는 것이 바람직하다. 이러한 종류의 기술로서, 예를 들면, 특개평 9-311238호 공보, 동9-178901호 공보, 동8-155O6호 공보, 동5-297202호 공보, 동5-32523호 공보, 동5-39480호 공보, 동9-211728호 공보, 동10-26702호 공보, 동10-8300호 공보, 및 동2-511O1호 공보 등이 있다.
(3) 스탬핑에 의한 방법
열가소성 수지를 사용한 핫 스탬핑(특개평 6-2019O7호 공보), 자외선 경화형 수지를 사용한 스탬핑(특원평10-279439호), 전자선 경화형 수지를 사용한 스탬핑(특개평 7-235075호 공보) 등의 스탬핑에 의해서 광학부재를 형성한다.
(4) 에칭에 의한 방법
리소그라피 및 에칭 기술을 사용하여, 박막을 선택적으로 제거하여 패터닝하여, 광학부재를 형성한다.
이상, 광학부재의 형성 방법에 관해서 기술하였지만, 결국, 광학부재는 서로 다른 굴절율을 갖는 적어도 2영역으로 구성되어 있으면 되고, 예를 들면, 굴절율이 다른 2종의 재료에 의해 2영역을 형성하는 방법, 일종의 재료를 부분적으로 변성시키는 등으로, 굴절율이 다른 2영역을 형성하는 방법, 등으로 형성할 수 있다.
또한, 발광 장치의 각 층은, 공지 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 발광 장치의 각 층은, 그 재질에 따라서 적합한 성막 방법이 선택되고, 구체적으로는, 증착법, 스핀 코팅법, LB법, 잉크 제트법 등을 예시할 수 있다.
[제 1 실시예]
(디바이스)
도 1은, 본 실시예에 따른 발광 장치(1000)를 모식적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는, 발광 장치(1000)를 모식적으로 도시하는 평면도이며, 도 3은, 도 2에 있어서의 X1-X1선에 따른 단면도이고, 도 4는, 도 2의 X2-X2에 따른 단면도이며, 도 5는, 도 2의 X3-X3에 따른 단면도이고, 도 6은, 도 2의 Y-Y선에 따른 단면도이다.
발광 장치(1000)는, 기판(10)과, 이 기판(10) 상에 형성된, 발광 소자부(100)와, 도파로부(200)를 갖는다.
발광 소자부(100)는, 기판(10)상에, 제 1 유전체 다층막(11a), 광 전파부가 되는 양극(20) 및 1차원의 포토닉 밴드 갭을 구성할 수 있는 광학부재(12), 또한 발광층(14), 음극(22) 및 제 2 유전체 다층막(11b)이, 상기 순서로 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 유전체 다층막(11a, 11b)에 의해서, 광학부재(12)의 막두께 방향(기판(10)에 대하여 수직방향, 도 2의 Z 방향)에 1차원의 포토닉 밴드 갭이 구성되어 있다. 그리고, 광학부재(12)의 주위에는, 그 일부를 제외하고, 클래드층 및 전류 협착층으로서도 기능하는 절연층(16)이 형성되어 있다. 도 6에서는, 유전체 다층막(11a 및 11b)을 강조하여 도시하고 있다.
도파로부(200)는, 기판(10)상에, 제 1 유전체 다층막(11a), 코어층(30), 이 코어층(30)의 노출부분을 덮는 클래드층(32), 및 제 2 유전체 다층막(11b)이 배치되어 있다. 이 도파로부(200)에 인접하여, 제 1 전극 취출부(取出部)(24)와, 제 2 전극 취출부(26)가 배치되어 있다.
또한, 본 실시예에서는, 발광 소자부(100)를 덮도록, 보호층(60)이 형성되어 있다. 보호층(60)에 의해서 발광 소자부(100)를 덮음으로 인해, 음극(22) 및 발광층(14)의 열화를 방지할 수 있다. 본 실시예에서는, 전극 취출부(24, 26)를 형성하기 위해서, 보호층(60)을 발광 장치 전체에 형성하지 않고, 도파로부(200)의 표면을 노출시키고 있다. 보호층(60)은, 필요에 따라서, 발광 장치의 전체를 덮도록 형성하여도 된다.
다음에, 발광 소자부(100)의 각 구성 부분에 관해서 상세히 설명한다.
발광 소자부(100)의 양극(20)은, 광학적으로 투명한 도전재료로 구성되어, 광 전파부를 구성한다. 그리고, 이 양극(20)와 도파로부(200)의 코어층(30)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다. 이들의 양극(20) 및 코어층(30)을 구성하는 투명 도전재료로서는, ITO 등의 상술한 것을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자부(100)의 절연층(클래드층)(16)과, 도파로부(200)의 클래드층(32)은 일체적으로 연속하여 형성되어 있다. 이들의 절연층(16) 및 클래드층(32)을 구성하는 재료로서는, 절연성이며, 동시에 양극(20) 및 코어층(30)보다 굴절율이 작고, 광의 차폐가 가능한 재료이면 특별히 한정되지 않는다.
발광 소자부(100)에 있어서, 절연층(16)은, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 적어도 회절 격자 형상의 광학부재(12)의 노출 부분을 덮도록 형성되어 있다. 그리고, 절연층(16)은, 광학부재(12)의 주기방향, 즉 굴절율이 다른 매질층이 주기적으로 배열되는 방향으로 신장하는 슬릿 형상의 개구부(16a)를 갖는다. 이 개구부(16a)에 있어서, 광학부재(12) 및 발광층(14)을 개재시킨 상태로, 양극(20)과 음극(22)이 배치되어 있다. 또한, 개구부(16a) 이외의 영역에서는, 양극(20)과 음극(22)의 사이에 절연층(16)이 개재한다. 그로 인해, 절연층(16)은, 전류 협착층으로서 기능한다. 따라서, 양극(20) 및 음극(22)에 소정의 전압이 인가되면, 개구부(16a)에 대응하는 영역(CA)에서 주로 전류가 흐른다. 이와 같이 절연층(전류 협착층)(16)을 형성함으로써, 광의 도파 방향을 따라서 전류를 집중시킬 수 있어, 발광 효율을 올릴 수 있다.
광학부재(12)는, 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 광 전파부를 구성하는 양극(20)의 상부에 형성되며, 또한, 다른 굴절율을 갖는 2개의 매질층이 주기적으로 배열하고 구성되어 있다. 광학부재(12)는, 그 형상(치수)이나 매체의 조합에 의거하여, 광의 전파방향(도 2의 Y 방향)에 주기적인 굴절율 분포를 가지며, 소정의 파장 대역에 대하여 1차원의 포토닉 밴드 갭을 구성한다.
예를 들면, 광학부재(12)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 굴절율이 다른 제 1 매질층(120a)과 제 2 매질층(120b)이 교대로 배열되어 있다. 제 1 매질층(120a)과 제 2 매질층(120b)은, 각각 주기적인 분포에 의해서 포토닉 밴드 갭을 형성할 수 있는 물질이면 되고, 그 재질은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시예에서는, 제 1 매질층(120a) 및 제 2 매질층(120b)은, 각각 양극(20) 및 발광층(14)을 구성하는 물질로 이루어진다.
광학부재(12)는, 결함부(13)를 갖고, 이 결함부(13)는 발광층(14)으로 구성되어 있다. 결함부(13)는, 그 결함에 기인하는 에너지 준위가, 발광층(14)의 전류 여기에 의한 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 형성된다.
본 실시예에서는, 광학부재(12)의 결함부(13)로부터 한쪽의 광학부재와 다른방향 측의 광학부재의 광의 차폐 상태에 차를 형성함으로써, 출사광의 방향을 규정할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도파로부(200)를 통해 광을 출사시키고 싶은 경우에는, 도파로부(200)측의 광학부재의 광의 차폐 상태를 다른쪽의 광학부재의 광의 차폐 상태보다 약하면 된다. 광학부재의 광의 차폐의 강약은, 광학부재의 매질층의 페어 수, 광학부재의 매질층의 굴절율 차 등을 고려함으로써, 바람직하게는 광학부재의 페어수에 의해서 컨트롤할 수 있다.
본 실시예의 발광 장치(1000)는, 도 2의 Y 방향(도파로부(200)의 코어층(30)에 따른 방법)의 포토닉 밴드 갭을 갖는 광학부재(12)에 의해서, 광을 차폐하기 때문에, Y 방향의 1차원에서의 광 전파가 제어된다. 그리고, 도 2의 Z 방향(지면에 대하여 수직방향)에서는, 제 1 및 제 2 유전체 다층막(11a, 11b)에 의해서, 발광 스펙트럼에 대하여 포토닉 밴드 갭이 구성되고, Z 방향에서의 광 전파가 제어된다. 따라서, 본 실시예에서는, 광학부재(12) 및 제 1, 제 2 유전체 다층막(11a, 11b)에 의해서, Y 방향 및 Z 방향의 2차원에서 광의 전파가 제어된다.
그 밖의 방향에는 누설 모드 광의 전파가 허용된다. 이들의 누설 모드 광의 전파를 제어하기 위해서, 필요에 따라서, 광의 차폐를 목적으로, 클래드층 또는 유전체다층 미러를 형성할 수도 있다.
도파로부(200)에 인접하는 제 1 전극 취출부(24)와 제 2 전극 취출부(26)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 절연층(16)과 연속하는 절연성의 클래드층(32)에 의해서 전기적으로 분리되어 있다. 제 1 전극 취출부(24)는, 발광 소자부(100)의 양극(20)과 일체적으로 연속하여, 양극(20)의 취출 전극으로서 기능한다. 또한, 제 2 전극 취출부(26)는, 발광 소자부(100)측으로 신장하도록 형성되고, 그 일부는음극(22)과 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제 2 전극 취출부(26)는 음극(22)의 취출 전극으로서 기능한다. 본 실시예에서는, 제 1 및 제 2 전극 취출부(24 및 26)는 양극(20)과 동일의 성막 공정으로 형성된다.
발광 장치(1000)의 광학부재(12)의 제조방법 및 각 층을 구성하는 재료 등에 있어서는, 상술한 방법 또는 재료 등을 적절히 사용할 수 있다. 이들의 제조방법, 재료 및 구성에 관해서는, 이하에 기술하는 다른 실시예에서도 마찬가지이다.
또한, 광학부재(12)를 구성하는 제 1 매질층(120a) 또는 제 2 매질층(120b) 중 어느 하나는, 공기 등의 기체 층이어도 된다. 이와 같이, 기체의 층으로 광학부재를 형성하는 경우에는, 발광 장치에 사용하는 일반적인 재료의 선택 범위에서, 광학부재를 구성하는 2매질의 굴절율 차를 크게 할 수 있어, 소망의 광의 파장에 대하여 효율이 양호한 광학부재를 얻을 수 있다. 이 변형예는, 다른 실시예에 관해서도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 발광 소자부에서, 필요에 따라서, 홀 수송층 및 전자 수송층의 적어도 한쪽을 형성할 수도 있다. 이 변형예는, 다른 실시예에 관해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
(디바이스의 동작)
다음에, 상기 발광 장치(1000)의 동작 및 작용에 관해서 설명한다.
양극(20)과 음극(22)에 소정의 전압이 인가됨으로써, 음극(22)으로부터 전자가, 양극(20)으로부터 홀이, 발광층(14)내에 주입된다. 발광층(14)내에서는, 상기 전자와 홀이 재결합됨으로써 여기자가 생성되고, 이 여기자가 활성을 잃었을 때에형광이나 인광 등의 광이 발생한다. 그리고, 상술한 바와 같이, 양극(20)과 음극(22)과의 사이에 개재하는 절연층(16)에 의해서 전류가 흐르는 영역(CA)(도 4 참조)이 규정되어 있기 때문에, 발광시키고 싶은 영역에 효율이 양호하게 전류를 공급할 수 있다.
발광층(14)에 있어서 발생한 광은, 양극(20) 및 광학부재(12)를 포함하는 광 전파부내에 도입된다. 그리고, 광학부재(12)에서는, 결함부(13)의 결함에 기인하는 에너지 준위의 광이 전파한다. 즉, 광학부재(12)의 포토닉 밴드 갭에 상당하는 파장 대역의 광은, 광학부재(12)내를 전파할 수 없지만, 결함부(13)에서 발생한 여기자는, 결함에 기인하는 에너지 준위로 기저 상태로 되돌아가고, 이 에너지 준위에 상당하는 파장 대역의 광만이 발생한다. 광 전파부내에 도입된 광은, 광 전파부를 그 끝면(도파로부(200)측)을 향하여 전파하고, 또한, 광 전파부의 일부(양극(20))에 연속하여 일체적으로 형성된 도파로부(200)의 코어층(30)내를 전파하여, 그 끝면으로부터 출사한다. 상기 출사광은, 광 전파부의 광학부재(12) 및 제 1, 제 2 유전체 다층막(11a, 11b)으로 구성되는 2차원의 포토닉 밴드 갭에 의해서 특정 파장 대역의 광만이 출사되기 때문에, 파장 선택성이 있어, 발광 스펙트럼 폭이 좁으며, 또한 우수한 지향성을 갖는다.
(작용 효과)
본 실시예의 주요한 작용 효과가 이하에 설명된다.
(a) 본 실시예의 발광 장치(1000)에 의하면, 절연층(16)의 개구부(16a)에 충전된 발광부(14a)를 통해 양극(20)과 음극(22)이 전기적으로 접속되고, 이개구부(16a)에 의해서 전류가 흐르는 영역이 규정된다. 따라서, 절연층(16)은, 전류 협착층으로서 기능하고, 발광 영역에 효율이 양호하게 전류를 공급하여, 발광 효율을 높일 수 있다. 그리고, 전류를 공급하는 영역을 전류 협착층(절연층(16))으로 규정함으로써, 발광 영역을 코어층(30)과 위치 맞춤한 상태로 설정할 수 있고, 이러한 점으로 인해 도파로부(200)에 대한 광의 결합 효율을 높일 수 있다.
(b) 발광 장치(1000)에 의하면, 음극(22)과 양극(20)으로부터 각각 전자와 홀이 발광층(14)내에 주입되고, 이 전자와 홀을 발광층으로 재결합시켜, 분자가 여기상태로부터 기저 상태로 복귀되었을 때에 광이 발생한다. 이 때, 광학부재(12)와 제 1, 제 2 유전체 다층막(11a, 11b)에 의해서 구성되는 포토닉 밴드 갭에 상당하는 파장 대역의 광은, 광학부재 내를 전파할 수 없고, 결함(13)에 기인하는 에너지 준위에 상당하는 파장 대역의 광만이 광학부재 내를 전파할 수 있다. 따라서, 결함(13)에 기인하는 에너지 준위의 폭을 규정함으로써, 2차원(Y 방향 - Z 방향)으로 자연 방출이 제약된 발광 스펙트럼 폭이 대단히 좁은 광을 고효율로 얻을 수 있다.
(c) 발광 소자부(100)의 광 전파부의 적어도 일부(양극(20))와, 도파로부(200)의 코어층(30)이 일체적으로 연속하고 있다. 이로써, 발광 소자부(100)와 도파로부(200)가, 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되어, 효율이 양호한 광의 전파를 할수 있다. 또한, 양극(20)을 포함하는 광 전파부와 코어층(30)은, 동일의 공정에서 성막 및 패터닝할 수 있으므로, 제조가 간이하게 되는 이점을 갖는다.
또한, 발광 소자부(100)의 절연층(클래드층)(16)과, 도파로부(200)의 클래드층(32)이 일체적으로 연속하고 있다. 이로써, 발광 소자부(100)(특히 광 전파부)와 도파로부(200)가 높은 결합 효율로 광학적으로 결합되어, 효율이 양호한 광의 전파를 할 수 있다. 또한, 절연층(16)과 클래드층(32)은, 동일의 공정으로 성막 및 패터닝할 수 있으므로, 제조가 간이해지는 이점을 갖는다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 발광 장치(1000)에 의하면, 발광 소자부(100)와 도파로부(200)가 높은 결합 효율로 접속됨으로써, 고효율의 출사광을 얻을 수 있다.
(d) 본 실시예에서는, 광학부재(12)는 유기 재료 또는 무기 재료로 구성할 수 있고, 광학부재의 재료로서 반도체를 사용한 경우와 같이, 광학부재의 매질층의 계면이 불규칙한 상태가 되거나, 또는, 불순물의 영향을 받기 쉬운 난점을 갖지 않기 때문, 우수한 포토닉 밴드 갭에 의한 특성이 얻어진다.
이상의 작용 효과는 다른 실시예에서도 마찬가지이다.
(제조 프로세스)
다음에, 도 7 내지 도 14를 참조하면서, 본 실시예에 따른 발광 장치(1000)의 제조예를 설명한다. 도 7 내지 도 14의 각 도면에 있어서, (a)는 평면도이고, (b) 내지 (d)는 (a)에 도시하는 평면도에 있어서의 A-A선, B-B선, C-C선 중 어느 한 항에 따른 단면도이다. 도 7 내지 도 11에 있어서의, 부호(100a 및 200a)는, 발광 소자부(100) 및 도파로부(200)가 형성되는 영역을 나타낸다.
(1) 제 1 유전체 다층막의 형성
도 7a 내지 도 7d에 도시하는 바와 같이, 포토닉 밴드 갭을 구성하는 유전체 다층막(11a)을 형성한다. 상기 유전체 다층막(11a)은, 소정의 파장 대역의 광즉 발광 스펙트럼 내의 광에 대하여 포토닉 밴드 갭으로서 기능하도록 형성된다. 구체적으로는, 유전체 다층막(11a)은, 2종의 굴절율이 다른 매질층을 교대로 형성하고, 기판(10)의 막두께 방향에 주기적인 굴절율 분포를 갖는다.
(2) 도전층 및 광학부재의 형성
계속해서, 도 8a 내지 도 8d에 도시하는 바와 같이, 기판(10)상에 형성된 제 1 유전체 다층막(11a)상에, 광학적으로 투명한 도전 재료에 의해서 도전층(20a)을 형성한다. 도전층(20a)의 형성 방법은, 도전층(20a)의 재료 등에 의해서 선택되고, 상술한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 도전층(20a)을 ITO로 형성하는 경우에는, 증착법을 바람직하게 사용할 수 있다.
이어서, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역(100a)의 도전층(20a)의 표면부에, 포토닉 밴드 갭을 구성하는 광학부재의 한쪽의 매질층을 구성하기 위한 요철부(12a)를 형성한다. 요철부(12a)의 형성 방법은, 도전층(20a)의 재질 등에 따라서 선택되고, 리소그라피나 스탬핑 등의 상술한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 도전층(20a)이 ITO로 구성되는 경우에는, 리소그라피 및 에칭, 또는 액상의 ITO를 사용한 잉크 제트법 등의 액상법에 의해서 형성할 수 있다. 광학부재를 위한 요철부(12a)는, 도 8a 내지 도 8d에 있어서, Y 방향에 소정의 피치를 갖는 요철이 연속하도록 형성된다.
이어서, 도 9a 내지 도 9d에 도시하는 바와 같이, 도전층(20a)을 예를 들면, 리소그라피에 의해 패터닝함으로써, 양극(20), 제 1 및 제 2 전극 취출부(24, 26) 및 코어층(30)을 형성한다.
양극(20)과 제 1 전극 취출부(24)는 연속하여 형성되어 있다. 제 2 전극 취출부(26)는, 개구부(28)에 의해서, 양극(20) 및 제 1 전극 취출부(24)로 분리되어 있다. 광학부재를 위한 요철부(12a)는 양극(20)과 일체로 형성되고, 요철부(12a)를 포함하는 양극(20)의 일부는 광 전파부로서도 기능한다. 또한, 코어층(30)은, 양극(20)(요철부(12a))과 일체로 연속하여 형성되며, 또한 제 1 및 제 2 전극 취출부(24 및 26)와 개구부(28)를 개재하여 분리되어 있다.
이와 같이, 굴절율 등의 광학 특성을 고려하여 도전층(20a)의 재료를 선택함으로써, 전극(이 예의 경우, 양극 및 전극 취출부)과 함께, 광학부재를 포함하는 광 전파부 및 코어층 등의 광학부를 동시에 형성할 수 있다.
(3) 절연층의 형성
도 10a 내지 도 10d에 도시하는 바와 같이, 개구부(28)를 매립하는 상태로, 소정의 패턴을 갖는 절연층(16)을 형성한다. 절연층(16)은, 광학부재를 위한 요철부(12a)의 일부가 노출하는 개구부(16a)를 갖는다. 개구부(16a)는, 광의 도파 방향을 따라서 신장하는 슬릿 형상을 갖는다. 이 개구부(16a)에 의해서, 전류가 흐르는 영역이 규정되기 때문에, 개구부(16a)의 길이나 폭은, 얻고 싶은 전류 밀도나 전류 분포 등을 고려하여 설정된다. 또한, 절연층(16)은, 전류 협착층의 기능과 함께, 광을 차폐하기 위한 클래드층으로서도 기능하기 때문에, 절연성과 함께 굴절율 등의 광학 특성을 고려하여 그 재료가 선택된다. 또한, 절연층(16)을 구성하는재료는 광학부재를 위한 요철부(12a)의 오목부에 충전되어, 광학부재(12)를 구성한다. 따라서, 절연층(16)을 구성하기 위한 재료로서는, 절연 기능과 동시에 포토닉 밴드 갭을 구성하는 광학부재(12)의 한개의 매질층을 구성하기 위한 광학적 기능을 갖는 것이 선택된다.
도전층으로서 예를 들면 ITO를 사용한 경우에는, 절연층(16)으로서는, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 규소 중합체 등을 사용할 수 있다.
절연층(16)은, 양극(20) 및 제 1 전극 취출부(24)와, 제 2 전극 취출부(26)를 전기적으로 분리함과 동시에, 광학부재를 위한 요철부(12a)의 일부를 덮어 클래드층으로서 기능하며, 또한, 코어층(30)의 노출부를 덮어, 클래드층(32)을 구성하고 있다.
(4) 발광층의 형성
도 11a 내지 도 11c에 도시하는 바와 같이, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역(100a)의 소정 영역에, 발광층(14)을 형성한다. 발광층(14)은, 적어도 절연층(16)에 형성된 개구부(16a)에 발광 재료가 충전된 발광부(14a)를 갖는다. 또한, 발광층(14)을 구성하는 재료는 광학부재를 위한 요철부(12a)의 오목부에 충전되어, 광학부재(12)를 구성한다. 따라서, 발광층(14)을 구성하기 위한 재료로서는, 발광 기능과 함께 포토닉 밴드 갭을 구성하는 광학부재(12)의 한개의 매질층을 구성하기 위한 광학적 기능을 갖는 것이 선택된다.
(5) 음극의 형성
도 12a 및 도 12b에 도시하는 바와 같이, 발광 소자부(100)가 형성되는 영역(100a)에 음극(22)을 형성한다. 음극(22)은, 발광층(14)의 발광부(14a)를 덮는 상태로 형성되며, 또한, 그 일단은 제 2 전극 취출부(26)와 겹치는 상태로 형성된다. 이렇게하여, 발광 소자부(100) 및 도파로부(200)가 형성된다.
(6) 제 2 유전체 다층막의 형성
도 13a 및 도 13b에 도시하는 바와 같이, 포토닉 밴드 갭을 구성하는 유전체 다층막(11b)을 형성한다. 상기 유전체 다층막(11b)은, 유전체 다층막(11a)과 함께, 소정의 파장 대역의 광즉 발광 스펙트럼 내의 광에 대하여 포토닉 밴드 갭으로서 기능하도록 형성된다. 구체적으로는, 유전체 다층막(11b)은, 2종의 굴절율이 다른 매질층을 교대로 형성하고, 기판(10)의 막두께 방향에 주기적인 굴절율 분포를 갖는다.
(7) 보호층의 형성
도 14a 내지 도 14c에 도시하는 바와 같이, 적어도 발광 소자부(100)가 덮어지 도록, 보호층(60)이 형성된다. 상기 보호층(60)은, 음극(22), 발광층(14) 및 양극(광 전파부)(20)이 외부와 접촉하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 통상 활성인 금속으로 구성되는 음극(22) 및 유기 재료로 이루어지는 발광층(14)은 분위기나 수분으로 쉽게 열화하기 때문에, 보호층(60)은 이들의 열화를 방지할 수 있도록 형성된다. 보호층(60)은, 에폭시수지, 실리콘계 수지, 자외선 경화성 수지 등의 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이상의 공정에 의해서, 발광 장치(1000)가 형성된다. 이 제조방법에 의하면, 굴절율 등의 광학 특성을 고려하여 도전층(20a)의 재료를 선택함으로써, 전극부재(상기 예의 경우, 양극(20) 및 전극 취출부(24, 26))와 함께, 광학부재를 위한 요철부(12a)를 포함하는 광 전파부(양극(20)의 일부) 및 코어층(30) 등의 광학부재를 동일의 공정으로 형성할 수 있어, 제조 공정을 간이하게 할 수 있다.
[제 2 실시예]
도 15는, 본 실시예에 따른 발광 장치(2000)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 제 1 실시예를 설명하기 위해서 사용한 도 6에 상당하는 부분을 나타낸다.
발광 장치(2000)는, 광학부재의 형성 위치가 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000)와 다르다. 발광 장치(1000)와 실질적으로 동일 기능을 갖는 부분에는 동일의 부호를 붙이고, 주로, 발광 장치(1000)와 다른 발광 장치(2000)의 주요한 특징 부분만을 설명한다.
발광 장치(2000)는, 기판(10)과, 이 기판(10) 상에 형성된, 발광 소자부(100)와, 도파로부(200)를 갖는다.
발광 소자부(100)는, 제 1 기판(10)상에, 제 1 유전체 다층막(11a), 제 2 기판(15), 광 전파부를 구성하는 광학부재(12) 및 양극(20), 발광층(14), 음극(22) 및 제 2 유전체 다층막(11b)이, 상기 순서로 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 제 1 유전체 다층막(11a) 위에, 광학부재(12)를 형성하기 위한 제 2 기판(중간 기판)(15)이 배치되어 있는 점에서, 제 1 실시예와 다르다.
제 2 기판(15)은, 제 1 기판(10)에 비교하여 광학부재(12)가 형성하기 쉬운 재료나, 제 1 기판보다 굴절율이 높은 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이러한제 2 기판(15)으로서는, 상술한 바와 같이, 리소그라피, 광 조사에 의한 굴절율 분포의 형성, 스탬핑 등 방법을 적용할 수 있는 수지, 예를 들면 자외선이나 전자선의 조사로 경화하는 수지를 사용하여 형성할 수 있다. 도시의 예에서는, 포토닉 밴드 갭을 구성하는 광학부재(12)에 있어서, 제 1 매질층은 제 2 기판(15)을 구성하는 재료로 이루어지고, 제 2 매질층은 양극(20)을 구성하는 재료로 이루어진다.
이 실시예에서는, 제 2 기판(15)의 재질로서 광학부재(12)의 형성에 유리한 재질을 선택할 수 있고, 광학부재(12)의 형성이 용이하게 되는 이점이 있다. 예를 들면, 제 1 기판(10)과는 달리 플렉시블한 기판 재료를 사용할 수 있다. 특히, 강성이 있는 형을 사용하여, 제 2 기판(15)의 재료를 제 1 기판(10) 상에 도포하여 가열에 의해 경화한 후, 형을 박리하여 요철부분을 형성하는 경우에는, 형의 박리 공정이 용이 해져 광학부재의 정밀도도 향상한다. 또한, 제 2 기판(15)상에 발광 소자부 뿐만 아니라 다른 부재나 디바이스를 형성하는 경우에는, 이 기판으로서 최적의 재료를 선택할 수 있고, 최종적인 발광 장치에 있어서 최적의 특성을 얻을 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치(2000)의 그 밖의 부분의 구성 및 작용 효과는, 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000)와 같기 때문에, 기재를 생략한다.
[제 3 실시예]
도 16은, 본 실시예에 따른 발광 장치(3000)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 제 1 실시예를 설명하기 위해서 사용한 도 4에 상당하는 부분을 나타낸다. 도 17은, 도 16의 부호(A)로 도시하는 부분을 확대하여 도시하는 단면도이고, 도18은, 광학부재를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
발광 장치(3000)는, 광학부재가 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000)와 다르다. 발광 장치(1000)와 실질적으로 같은 기능을 갖는 부분에는 동일의 부호를 붙이고, 주로, 발광 장치(1000)와 다른 발광 장치(3000)의 주요한 특징 부분만을 설명한다.
발광 장치(3000)는, 기판(10)과, 이 기판(10) 상에 형성된, 발광 소자부(100)와, 도시하지 않은 도파로부를 갖는다. 또한, 본 실시예에서는, 발광 장치(3000)는, 포토닉 밴드 갭으로서 기능하는 제 1 및 제 2 유전체 다층막을 갖지 않는다. 이하, 주로 제 1 실시예와 다른 발광 소자부(100)에 관해서 설명한다.
발광 소자부(100)는, 제 1 기판(10)상에, 광 전파부를 구성하는, 광학부재(120) 및 양극(20), 발광층(14), 음극(22) 및 보호층(60)이, 상기 순서로 배치되어 있다. 또한, 그리고, 광학부재(120)의 주위에는, 그 일부를 제외하고, 클래드층 및 전류 협착층으로서도 기능하는 절연층(16)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 광학부재(120)는, 삼각 격자 형상으로 형성되어 있다. 이 광학부재(120)는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 굴절율이 다르다, 제 1 매질층(122a, 122b)과 제 2 매질층(124)이, 소정의 패턴, 즉, 제 1 매질층(122a, 122b)이 삼각격자형상으로 배열되어 있다. 제 1 매질층(122a, 122b)과 제 2 매질층(124)은, 각각 주기적인 분포에 의해서 포토닉 밴드 갭을 형성할 수 있는 물질이면 되고, 그 재질은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시예에서는, 제 1 매질층(122a)은 절연층(16)을 구성하는 물질로 이루어지며, 제 1 매질층(122b)은발광층(14)(발광부(14a))을 구성하는 물질로 이루어지며, 및 제 2 매질층(124)은 양극(20)을 구성하는 물질로 이루어진다.
광학부재(12)는, 결함부(13)를 갖고, 이 결함부(13)는 제 1 매질층(122b)의 일부를 불규칙하게 형성되어 있다. 구체적으로는, 결함부(13)는, 격자점에 다른 매질층(122b)의 형상과 다른 매질층으로 이루어지며, 이 매질층은 발광층(14)을 구성하는 물질로 이루어진다. 결함부(13)는, 그 결함에 기인하는 에너지 준위가, 발광층(14)의 전류 여기에 의한 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 형성된다.
상기 광학부재(120)에서는, 적어도 2차원의 3방향(a, b 및 c 방향)에 있어서, 광의 전파가 규제되기 때문에, 제 1 및 제 2 실시예에서 사용된 광학부재(12)의 일방향에 비해 더욱 광의 차폐가 커서, 출사광의 효율을 더욱 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치(3000)의 그 밖의 부분의 구성 및 작용 효과는, 제 1 실시예에 따른 발광 장치(1000)와 같기 때문에, 기재를 생략한다.
또한, 본 실시예에서는, 기판(10)의 막두께 방향의 광을 차폐하기 위해서, 필요에 따라서, 음극(22)의 외측에 반사율이 큰 반사막, 예를 들면 유전체 다층막 미러나 클래드층 등을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 음극(22)의 막두께가 얇은 경우에는, 발광층(14)에 있어서 발생한 광이 음극(22)을 투과할 수 있다. 이 경우에는, 음극(22)의 외측에, 반사막을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)과 양극(20)사이에 반사막을 형성할 수도 있다. 이러한 반사막을 형성함으로써, 광의 차폐를 보다 확실하게 행할 수 있기 때문에, 출사 효율을 높일 수 있다. 이 구성은, 다른 실시예에 관해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
[제 4 실시예]
도 19는, 본 실시예에 따른 발광 장치(4000)를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 제 1 실시예를 설명하기 위해서 사용한 도 4에 상당하는 부분을 나타낸다. 도 20은, 도 19의 부호(B)로 도시하는 부분을 확대하여 도시하는 단면도이고, 도 21은, 광학부재를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
발광 장치(4000)는, 광학부재가 제 1 및 제 2 실시예에 따른 발광 장치(1000, 2000)와 다르다. 발광 장치(1000, 2000)와 실질적으로 같은 기능을 갖는 부분에는 동일의 부호를 붙이고, 주로, 발광 장치(1000, 2000)와 다른 발광 장치(4000)의 주요한 특징 부분만을 설명한다.
발광 장치(4000)는, 기판(10)과, 이 기판(10) 상에 형성된, 발광 소자부(100)와, 도시하지 않은 도파로부를 갖는다. 이하, 주로 제 1 및 제 2 실시예와 다른 발광 소자부(100)에 관해서 설명한다. 본 실시예의 발광 장치(4000)는, 제 2 실시예의 발광 장치(2000)와 기판의 구조가 공통하고 있다.
발광 소자부(100)는, 제 1 기판(10)상에, 제 2 기판(중간 기판)(15), 광 전파부를 구성하는, 광학부재(120) 및 양극(20), 발광층(14), 음극(22) 및 보호층(60)이, 상기 순서로 배치되어 있다. 그리고, 광학부재(120)의 주위에는, 그 일부를 제외하고, 클래드층 및 전류 협착층으로서도 기능하는 절연층(16)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 기판(10)상에, 광학부재(12)를 형성하기 위한 제 2 기판(중간 기판)(15)이 배치되어 있는 점, 및 광학부재의 구조의 점에서, 제 3 실시예와 다르다.
본 실시예에서는, 광학부재(120)는, 삼각 격자 형상으로 형성되어 있다. 이 광학부재(120)는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 굴절율이 다른 제 1 매질층(122)과 제 2 매질층(124)이, 소정의 패턴, 즉, 제 1 매질층(122)이 삼각 격자 형상으로 배열되어 있다. 제 1 매질층(122)과 제 2 매질층(124)은, 각각 주기적인 분포에 의해서 포토닉 밴드 갭을 형성할 수 있는 물질이면 되고, 그 재질은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시예에서는, 제 1 매질층(122)은 제 2 기판(15)을 구성하는 물질로 이루어지고, 제 2 매질층(124)은 양극(20)을 구성하는 물질로 이루어진다. 제 1 및 제 2 매질층의 재료는 상기의 경우와 반대이어도 된다.
광학부재(12)는, 결함부(13)를 갖고, 이 결함부(13)는 제 1 매질층(122)의 일부를 불규칙하게 하여 형성되어 있다. 구체적으로는, 결함부(13)는, 격자점에 제 1 매질층을 형성하지 않는 것으로 구성된다. 결함부(13)는, 그 결함에 기인하는 에너지 준위가, 발광층(14)의 전류 여기에 의한 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 형성된다.
상기 광학부재(120)에 있어서는, 2차원의 3방향(a, b 및 c 방향)에서, 광의 전파가 규제되기 때문에, 제 1 및 제 2 실시예에서 사용된 광학부재(12)의 일방향에 비해 더욱 광의 차폐가 커서, 출사광의 효율을 더욱 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치(4000)의 그 밖의 부분의 구성 및 작용 효과는, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 발광 장치(1000, 2000)와 같기 때문에, 기재를 생략한다. 또한, 제 1 실시예와 같이, 기판(10)의 막두께 방향의 광을 차폐하기 위한 포토닉 밴드 갭을 구성하는 유전체 다층막(11a, 11b)을 형성하여도 된다.
(광학부재의 변형예)
제 3 및 제 4 실시예에서는, 광학부재로서, 도 22 및 도 23에 예시하는 구조를 채용할 수도 있다. 이들의 도면에 있어서, 도 18 및 도 21에 도시하는 부재와 같은 부재에는, 동일 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.
(A) 도 22는, 광학부재를 벌집 형상으로 형성한 예를 예시한다. 이 광학부재의 경우, 2차원에 있어서, 3방향(a, b 및 c 방향)에서, 광의 전파가 규제되기 때문에, 제 1 및 제 2 실시예에서 사용된 광학부재의 일방향에 비교하여 더욱 광의 차폐가 크고, 출사광의 효율을 더욱 높일 수 있다.
특히, 도 22에 도시하는 벌집 형상의 광학부재의 경우에는, 임의의 편파에서의 차폐가 가능하다.
(B) 도 23a 및 도 23b는, 광학부재를 정방 격자 형상으로 형성한 예를 도시한다. 도 23a에 도시하는 광학부재는, 결함부(13)를 제 2 매질층(124)의 일부에 형성한 구조를 갖는다. 도 23b에 도시하는 광학부재는, 제 1 매질층(122)의 일부를 불규칙하게 하여 예를 들면, 제 1 매질층을 일부 형성하지 않는 것 등으로, 결함부를 구성한다.
이러한 정방 격자 형상의 광학부재에 있어서도, 2차원의 2방향(a 및 b 방향)에 있어서, 광의 전파가 규제되기 때문에, 제 1 및 제 2 실시예에서 사용된 광학부재의 1방향에 비해 더욱 광의 차폐가 크고, 출사광의 효율을 더욱 높일 수 있다.
이밖에, 광학부재로서, 결함부를 구성하는 매질층을 중심으로 하여, 그 주위에 제 1 매질층과 제 2 매질층이 교대로 동심원상에 배치된 것을 사용하여도 된다.이 광학부재에서는, 2차원 방향의 모두에 있어서 광의 전파가 규제되어, 광의 차폐를 두욱 강하게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 적합한 실시예에 관해서 기술하였지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않고, 발명의 요지의 범위 내에서 여러가지의 개량 변형이 가능하다. 예를 들면, 발광 장치는, 제 1 및 제 2 실시예에 있어서의 유전체 다층막(11a, 11b)을 갖지 않아도 된다.
Claims (23)
- 기판과 발광 소자부를 포함하며,상기 발광 소자부는,전계 발광에 의해 발광 가능한 발광층과,상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,상기 발광층에서 발생한 광을 전파하기 위한 광 전파부와,상기 한 쌍의 전극층의 사이에 배치되며, 또한, 일부에 개구부를 가지며, 상기 개구부를 통해 상기 발광층에 공급되는 전류가 흐르는 영역을 규정하는 전류 협착층으로서 기능할 수 있는 절연층과,상기 광 전파부를 전파하는 광을 위한 광학부재를 포함하고,상기 광학부재는, 1차원 또는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 구성하며, 또한, 결함에 기인하는 에너지 준위가 소정의 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 설정된 결함부를 가지며,상기 발광층에서 발생한 광은, 상기 포토닉 밴드 갭에 의해서 1차원 또는 2차원에서의 자연 방출이 제약되어 사출하는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 발광 소자부와 일체적으로 형성된 도파로부(導波路部)를 가지며,상기 도파로부는,상기 광 전파부의 적어도 일부와 광학적으로 연속하는 코어층과,상기 절연층과 광학적으로 연속하는 클래드층을 포함하는, 발광 장치.
- 기판상에, 발광 소자부와 상기 발광 소자부로부터의 광을 전달하는 도파로부를 일체적으로 포함하며,상기 발광 소자부는,전계 발광에 의해서 발광 가능한 발광층과,상기 발광층에 전계를 인가하기 위한 한 쌍의 전극층과,상기 발광층에 있어서 발생한 광을 전파하기 위한 광 전파부와,상기 광 전파부에 접하여 배치되고, 클래드층으로서 기능할 수 있는 절연층과,상기 광 전파부를 전파하는 광을 위한 광학부재를 포함하며,상기 도파로부는,상기 광 전파부의 적어도 일부와 일체적으로 연속하는 코어층과,상기 절연층과 일체적으로 연속하는 클래드층을 포함하며,상기 광학부재는, 1차원 또는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 구성하며, 또한, 결함에 기인하는 에너지 준위가 소정의 발광 스펙트럼 내에 존재하도록 설정된 결함부를 가지며,상기 발광층에서 발생한 광은, 상기 포토닉 밴드 갭에 의해서 1차원 또는 2차원에서의 자연 방출이 제약되어 사출하는, 발광 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 절연층은 상기 광학부재에 면하여 개구부를 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연층의 상기 개구부는 상기 광학부재의 주기방향으로 연장하는 슬릿 형상을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항, 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 발광층은 적어도 일부가 상기 절연층에 형성된 상기 개구부에 존재하는, 발광 장치.
- 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 한 쌍의 전극층의 한쪽은 투명한 도전재료로 이루어지고, 상기 전극층은 상기 광 전파부의 적어도 일부 및 상기 코어층으로서도 기능할 수 있는, 발광 장치.
- 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 코어층은 적어도 상기 광학부재의 형성 영역에 연속하는, 발광 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광학부재는 상기 광 전파부에 형성되는, 발광 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 발광 소자부는,상기 기판상에 형성되고, 상기 광 전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,상기 양극의 일부에 형성된 상기 광학부재와,상기 광학부재에 면하여 개구부를 갖는 상기 절연층과,적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 상기 발광층과,음극을 포함하는, 발광 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 발광 소자부와 일체적으로 형성되고, 상기 발광 소자부로부터의 광을 전달하는 도파로부를 가지며,상기 도파로부는,상기 기판상에 형성되고, 상기 양극과 광학적으로 연속하는 코어층과,상기 코어층의 노출부분을 덮고, 상기 절연층과 광학적으로 연속하는 클래드층을 포함하는, 발광 장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 발광 소자부는,상기 기판상에 배치되고, 일부에 상기 광학부재가 형성된 중간 기판과,상기 중간 기판의 상기 광학부재 상에 형성되고, 상기 광 전파부의 적어도 일부로서 기능할 수 있는 투명한 양극과,상기 양극에 면하여 개구부를 갖는 상기 절연층과,적어도 일부가 상기 절연층의 개구부에 존재하는 상기 발광층과,음극을 포함하는. 발광 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 발광 소자부와 일체적으로 형성되고, 상기 발광 소자부로부터의 광을 전달하는 도파로부를 가지며,상기 도파로부는,상기 기판상에 배치된 상기 중간 기판상에 형성되고, 상기 양극과 광학적으로 연속하는 코어층과,상기 코어층의 노출부분을 덮고, 상기 절연층과 광학적으로 연속하는 클래드층을 포함하는, 발광 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광학부재는, 1개의 방향에 주기적인 굴절율 분포를 갖는 1차원의 제 1포토닉 밴드 갭을 구성하며, 또한, 상기 광학 부재의 제 1 포토닉 밴드 갭의 조합에 의해서 2차원에서의 광의 자연 방출을 제약할 수 있는 제 2 포토닉 밴드 갭을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광학부재는, 제 1 및 제 2 방향에 주기적인 굴절율 분포를 갖는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 구성하고, 상기 포토닉 밴드 갭은 정방 격자 형상으로 배열된 기둥모양의 제 1 매질층과 상기 제 1 매질층의 사이에 형성되는 제 2 매질층을 갖는, 발광 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광학부재는 일평면내에서 제 1, 제 2 및 제 3 방향에 주기적인 굴절율 분포를 갖는 2차원의 포토닉 밴드 갭을 구성하고, 상기 포토닉 밴드 갭은, 기둥모양의 제 1 매질층과 상기 제 1 매질층의 사이에 형성되는 제 2 매질층을 갖는, 발광 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 광학부재의 상기 제 1 매질층은 삼각 격자 형상으로 배열된, 발광 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 광학부재의 상기 제 1 매질층은 벌집 형상으로 배열된, 발광 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 광학부재를 구성하는 제 1 매질층은 기판에 대하여 수직으로 형성된, 발광 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광 전파부를 전파하는 광은 상기 포토닉 밴드 갭에 의해서 광의 전파가 제약되지 않는 방향에서, 상기 광의 전파를 규제하는 층이 형성되는, 발광 장치.
- 제 20 항에 있어서,상기 광의 전파를 규제하는 층은 클래드층 또는 유전체 다층막인, 발광 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,적어도 상기 발광 소자부는 보호층에 의해서 덮인, 발광 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광층은 발광재료로서 유기 발광 부재를 포함하는, 발광 장치.
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