JP2000200687A

JP2000200687A - Ｅｌ装置

Info

Publication number: JP2000200687A
Application number: JP10377149A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Koyama; 智子小山; Takeo Kaneko; 丈夫金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】発光波長のスペクトル幅が従来の有機ＥＬ発
光素子に比べて格段に狭く、波長選択性に優れ、かつ指
向性持って光を出射でき、表示体だけでなく光通信など
にも適用できる、ＥＬ装置を提供する。【解決手段】端面発光型のＥＬ装置１０００は、有機発
光層４０と、有機発光層４０に電界を印加するための一
対の電極層３０，５０と、有機発光層４０において発生
した光を端面に向けて伝搬するための光導波路と、を有
する。光導波路は、主として光が伝搬されるコア層と、
該コア層より屈折率が小さいクラッド層１０，６０と、
を有する。コア層は、有機発光層４０とホール輸送層７
０とからなる。回折格子１００は、有機発光層４０とホ
ール輸送層７０の一部とから形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＥＬ装置
は、エレクトロルミネッセンスによって発光可能な発光
層と、前記発光層に電界を印加するための一対の電極層
と、前記発光層において発生した光を伝搬するための光
導波路と、を含み、前記光導波路に回折格子が形成さ
れ、かつ前記発光層は、前記回折格子のひとつの媒質を
構成し、かつ不連続な層によって形成されている。

【０００６】このＥＬ装置によれば、一対の電極層、す
なわち陰極と陽極とからそれぞれ電子とホールとが発光
層内に注入され、この電子とホールとを発光層で再結合
させて、分子が励起状態から基底状態に戻るときに光が
発生する。そして、発光層で発生した光は、光導波路に
形成された回折格子、つまり互いに屈折率の異なる２種
の媒質が交互に周期的に配置された格子により、波長選
択性および指向性を有する。前記回折格子は、分布帰還
型または分布ブラッグ反射型の回折格子であることが望
ましい。このように、分布帰還型または分布ブラッグ反
射型の回折格子を形成することにより、発光層で得られ
た光を共振させ、その結果、波長選択性があり発光スペ
クトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有する光を得るこ
とができる。これらの回折格子においては、出射光の波
長によって回折格子のピッチおよび深さが設定される。

【０００７】さらに、分布帰還型の前記回折格子をλ／
４位相シフト構造または利得結合型構造とすることによ
り、出射光をより単一モード化することができる。ここ
で、λは、光導波路内の光の波長を表す。

【０００８】特に、回折格子が分布帰還型であって、さ
らにλ／４位相シフト構造あるいは利得結合型構造を有
することは、本発明に係るＥＬ装置において共通した望
ましい構成である。そして、この回折格子は、上述した
回折格子の機能を達成できればよく、その形成領域は光
導波路を構成するいずれかの層であればよい。

【０００９】前記発光層は、発光材料として有機発光材
料を含むことが好ましい。有機発光材料を用いることに
より、例えば半導体材料や無機材料を用いた場合に比べ
て材料の選択の幅が広がり、種々の波長の光を発光する
ことが可能となる。

【００１０】前記回折格子は、前記コア層に形成するこ
とができる。前記発光層が有機発光材料を用いた有機発
光層の場合には、前記コア層は、さらに、ホール輸送
層、電子輸送層、および透明な電極層などの少なくとも
ひとつを有することができる。また、クラッド層は、前
記コア層より屈折率が小さい層であればよく、光の閉じ
込めのみを目的とする層のみならず、電極層、基板、ホ
ール輸送層および電子輸送層などを兼ねることができ
る。

【００１１】また、前記回折格子は、前記発光層と該発
光層に接する層、例えばホール輸送層、電子輸送層、透
明な電極層、またはこれらの層以外の透明な層とによっ
て形成することができる。この構成の装置によれば、発
光層で発生した光は、発光層を含む領域で直接回折格子
により共振し、その結果、波長選択がなされ、かつ優れ
た指向性をもって出射される。

【００１２】さらに、本発明においては、前記一対の電
極層の間に存在し、かつ前記発光層の相互間に存在する
領域においては、少なくとも絶縁性材料からなる層が介
在することが望ましい。このような絶縁性材料からなる
層を設けることにより、発光層への電流の注入効率を高
めることができる。

【００１３】次に、本発明に係るＥＬ装置の各部分に用
いることができる材料の一部を例示する。これらの材料
は、公知の材料の一部を示したにすぎず、例示したもの
以外の材料を選択できることはもちろんである。

【００１４】（発光層）発光層の材料は、所定の波長の
光を得るために公知の化合物から選択される。発光層の
材料としては、有機化合物および無機化合物のいずれで
もよいが、種類の豊富さや成膜性の点から有機化合物で
あることが望ましい。

【００１５】このような有機化合物としては、例えば、
特開平１０−１５３９６７号公報に開示された、アロマ
ティックジアミン誘導体（ＴＰＤ）、オキシジアゾール
誘導体（ＰＢＤ）、オキシジアゾールダイマー（ＯＸＤ
−８）、ジスチルアリーレン誘導体（ＤＳＡ）、ベリリ
ウム−ベンゾキノリノール錯体（Ｂｅｂｑ）、トリフェ
ニルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴＡ）、ルブレン、キナク
リドン、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリア
ルキルフルオレン、ポリアルキルチオフェン、アゾメチ
ン亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ベンゾオキサゾー
ル亜鉛錯体、フェナントロリンユウロピウム錯体などが
使用できる。

【００１６】より具体的には、有機発光層の材料として
は、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８
６０号公報、特開平２−１３５３６１号公報、同２−１
３５３５９号公報、同３−１５２１８４号公報、さら
に、同８−２４８２７６号公報および同１０−１５３９
６７号公報に記載されているものなど、公知のものが使
用できる。これらの化合物は単独で用いてもよく、２種
類以上を混合して用いてもよい。

【００１７】無機化合物としては、ＺｎＳ：Ｍｎ（赤色
領域）、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ（緑色領域）、ＳｒＳ：Ｃ
ｕ、ＳｒＳ：Ａｇ、ＳｒＳ：Ｃｅ（青色領域）などが例
示される。

【００１８】（光導波路）光導波路は、コア層と該コア
層より屈折率が小さいクラッド層を含む。コア層および
クラッド層は、公知の無機材料および有機材料を用いる
ことができる。

【００１９】代表的な無機材料としては、例えば特開平
５−２７３４２７号公報に開示されているような、Ｔｉ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂混合物、ＺｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄、Ｔａ₂Ｏ₅、ＨｆＯ₂またはＺｒＯ₂などを例示す
ることができる。

【００２０】また、代表的な有機材料としては、各種の
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および光硬化性樹脂な
ど、公知の樹脂を用いることができる。これらの樹脂
は、層の形成方法などを考慮して適宜選択される。例え
ば、熱および光の少なくとも一方のエネルギーによって
硬化することができる樹脂を用いることで、汎用の露光
装置やベイク炉、ホットプレートなどが利用できる。

【００２１】このような物質としては、例えば、本願出
願人による特願平１０−２７９４３９号に開示された紫
外線硬化型樹脂がある。紫外線硬化型樹脂としては、ア
クリル系樹脂が好適である。様々な市販の樹脂や感光剤
を利用することで、透明性に優れ、また、短期間の処理
で硬化可能な紫外線硬化型のアクリル系樹脂を得ること
ができる。

【００２２】紫外線硬化型のアクリル系樹脂の基本構成
の具体例としては、プレポリマー、オリゴマー、または
モノマーがあげられる。

【００２３】プレポリマーまたはオリゴマーとしては、
例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレー
ト類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアク
リレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のア
クリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメ
タクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリ
エーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利
用できる。

【００２４】モノマーとしては、例えば、２−エチルヘ
キシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリ
ルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロ
ペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアク
リレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオ
ールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタ
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレング
リコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジア
クリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の
二官能性モノマー、トリメチロールプロバントリアクリ
レート、トリメチロールプロバントリメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが
利用できる。

【００２５】以上、光の閉じ込めのみを考慮した無機材
料あるいは有機材料を例示したが、前述したように、コ
ア層あるいはクラッド層としては、発光層、ホール輸送
層、電子輸送層および電極層の少なくとも一層がコア層
あるいはクラッド層として機能する場合には、これらの
層を構成する材料も光導波路を構成する材料として採用
し得る。

【００２６】（ホール輸送層）必要に応じて設けられる
ホール輸送層の材料としては、公知の光伝導材料のホー
ル注入材料として用いられているもの、あるいは有機Ｅ
Ｌ装置のホール注入層に使用されている公知のものの中
から選択して用いることができる。ホール輸送層の材料
は、ホールの注入あるいは電子の障壁性のいずれかの機
能を有するものであり、有機物あるいは無機物のいずれ
でもよい。その具体例としては、例えば、特開平８−２
４８２７６号公報に開示されているものを例示すること
ができる。

【００２７】（電子輸送層）必要に応じて設けられる電
子輸送層の材料としては、陰極より注入された電子を有
機発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料
は公知の物質から選択することができる。その具体例と
しては、例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示
されたものを例示することができる。

【００２８】（電極層）陰極としては、仕事関数の小さ
い（例えば４ｅＶ以下）電子注入性金属、合金電気伝導
性化合物およびこれらの混合物を用いることができる。
このような電極物質としては、例えば特開平８−２４８
２７６号公報に開示されたものを用いることができる。

【００２９】陽極としては、仕事関数の大きい（例えば
４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれ
らの混合物を用いることができる。陽極として光学的に
透明な材料を用いる場合には、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ
₂，ＺｎＯなどの導電性透明材料を用いることができ、
透明性を必要としない場合には金などの金属を用いるこ
とができる。

【００３０】本発明において、回折格子の形成方法は特
に限定されるものではなく、公知の方法を用いることが
できる。その代表例を以下に例示する。

【００３１】リソブラフィーによる方法ポジまたはネガレジストを紫外線やＸ線などで露光およ
び現像して、レジスト層をパターニングするこにより、
回折格子を作成する。ポリメチルメタクリレートあるい
はノボラック系樹脂などのレジストを用いたパターニン
グの技術としては、例えば特開平６−２２４１１５号公
報、同７−２０６３７号公報などがある。

【００３２】また、ポリイミドをフォトリソグラフィー
によりパターニングする技術としては、例えば特開平７
−１８１６８９号公報および同１−２２１７４１号公報
などがある。さらに、レーザアブレーションを利用し
て、ガラス基板上にポリメチルメタクリレートあるいは
酸化チタンの回折格子を形成する技術として、例えば特
開平１０−５９７４３号公報がある。

【００３３】光照射による屈折率分布の形成による方
法光導波路の光導波部に屈折率変化を生じさせる波長の光
を照射して、光導波部に屈折率の異なる部分を周期的に
形成することにより回折格子を形成する。このような方
法としては、特に、ポリマーあるいはポリマー前駆体の
層を形成し、光照射などにより部分的に重合を行い、屈
折率の異なる領域を周期的に形成させて回折格子とする
ことが好ましい。この種の技術として、例えば、特開平
９−３１１２３８号公報、同９−１７８９０１号公報、
同８−１５５０６号公報、同５−２９７２０２号公報、
同５−３２５２３号公報、同５−３９４８０号公報、同
９−２１１７２８号公報、同１０−２６７０２号公報、
同１０−８３００号公報、および同２−５１１０１号公
報などがある。

【００３４】スタンピングによる方法熱可塑性樹脂を用いたホットスタンピング（特開平６−
２０１９０７号公報）、紫外線硬化型樹脂を用いたスタ
ンピング（特願平１０−２７９４３９号）、電子線硬化
型樹脂を用いたスタンピング（特開平７−２３５０７５
号公報）などのスタンピングによって回折格子を形成す
る。

【００３５】エッチングによる方法リソグラフィーおよびエッチング技術を用いて、薄膜を
選択的に除去してパターニングし、回折格子を形成す
る。

【００３６】以上、回折格子の形成方法について述べた
が、要するに、回折格子は互いに異なる屈折率を有する
２領域から構成されていればよく、屈折率の異なる２種
の材料により２領域を形成する方法、一種の材料を部分
的に変性させるなどして、屈折率の異なる２領域を形成
する方法、などにより形成することができる。

【００３７】また、ＥＬ装置の各層は、公知の方法で形
成することができる。たとえば、発光層は、その材質に
よって好適な成膜方法が選択され、具体的には、蒸着
法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェット法などを
例示できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
実施の形態に係る、端面発光型の有機ＥＬ装置１０００
を概略的に示す断面図である。

【００３９】有機ＥＬ装置１０００は、第１のクラッド
層１０、陽極３０、ホール輸送層７０、有機発光層４
０、陰極５０および第２のクラッド層６０が、この順に
積層されている。この有機ＥＬ装置１０００は、第１の
クラッド層１０および第２のクラッド層６０の屈折率
が、第１のクラッド層１０と第２のクラッド層６０との
間に存在する、光を透過する層の屈折率より小さく設定
されている。そして、有機発光層４０を挟む状態で、そ
れぞれホール輸送層７０および陰極５０が形成され、か
つ有機発光層４０が回折格子１００を構成する。

【００４０】本実施の形態では、少なくとも有機発光層
４０およびホール輸送層７０が、光が伝搬されるコア層
としても機能している。そして、回折格子１００は、有
機発光層４０とホール輸送層７０とによって形成されて
いる。したがって、有機発光層４０の屈折率とホール輸
送層７０の屈折率とは、異なるように設定されている。
具体的には、回折格子１００は、ホール輸送層７０の上
部に所定のピッチおよび深さを有する凹部７２が形成さ
れ、この凹部７２に有機発光層４０が埋め込まれること
によって形成されている。したがって、有機発光層４０
は、所定のピッチで、互いに離れて存在する。

【００４１】回折格子１００は、分布帰還型の回折格子
であることが好ましい。このように分布帰還型の回折格
子を形成することにより、波長選択性が優れ、発光スペ
クトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有する光を得るこ
とができる。さらに、回折格子１００は、図示はしない
が、λ／４位相シフト構造または利得結合型構造を有す
ることが好ましい。このようにλ／４位相シフト構造ま
たは利得結合型構造を有することにより、出射光をより
単一モード化することができる。

【００４２】有機ＥＬ装置１０００においては、図示は
しないが、一方の端面には低反射率の第１のコーティン
グ層が形成され、他方の端面には高反射率の第２のコー
ティング層が形成されている。これらのコーティング層
は、例えば一般的に半導体ＤＦＢレーザで用いられる誘
電体多層ミラーなどを用いることができる。

【００４３】また、図示はしないが、有機ＥＬ装置１０
００において、ホール輸送層７０の凸部の上面、すなわ
ち発光層４０が形成されていない領域でのホール輸送層
７０と陰極５０との間に、絶縁層を形成することが望ま
しい。このような絶縁層を形成することにより発光層４
０への電流注入効率を向上させることができる。

【００４４】次に、この有機ＥＬ装置１０００の動作お
よび作用について説明する。

【００４５】陽極３０と陰極５０とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極５０から電子が、陽極３０から
ホール輸送層７０を介してホールが、それぞれ有機発光
層４０内に注入される。有機発光層４０内では、この電
子とホールとが再結合されることにより励起子が生成さ
れ、この励起子が失活する際に蛍光や燐光などの光が発
生する。有機発光層４０において発生した光は、回折格
子１００によって分布帰還型の伝搬が行われ、コア層を
その端面に向けて伝搬し、低反射率の第１のコーティン
グ層より、出射する。この出射光は、回折格子１００に
よって分布帰還されて出射されるため、波長選択性があ
り、発光スペクトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有す
る。さらに、回折格子１００をλ／４位相シフト構造ま
たは利得結合型構造とすることにより、出射光をより単
一モード化することができる。ここで、λは、光導波路
内の光の波長を表す。

【００４６】この有機ＥＬ装置１０００によれば、有機
発光層４０において発生した光は、そのまま有機発光層
４０内を伝搬するため、有機発光層４０の材料を適宜選
択して、効率のよい発光がなされる。

【００４７】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態に係る、端面発光型の有機ＥＬ装置２０００を概略的
に示す断面図である。

【００４８】有機ＥＬ装置２０００は、第１のクラッド
層１０、陽極３０、ホール輸送層７０、有機発光層４
０、電子輸送層８０、陰極５０および第２のクラッド層
６０が、この順に積層されている。この有機ＥＬ装置２
０００は、第１のクラッド層１０および第２のクラッド
層６０の屈折率が、第１のクラッド層１０と第２のクラ
ッド層６０との間に存在する、光を透過する層の屈折率
より小さく設定されている。そして、有機発光層４０を
挟む状態で、ホール輸送層７０および電子輸送層８０が
形成され、かつ有機発光層４０が回折格子１００を構成
する。

【００４９】本実施の形態では、少なくとも有機発光層
４０および電子輸送層８０が、光が伝搬されるコア層と
しても機能している。そして、回折格子１００は、有機
発光層４０と電子輸送層８０とによって形成されてい
る。したがって、有機発光層４０の屈折率と電子輸送層
８０の屈折率とは、異なるように設定されている。具体
的には、回折格子１００は、ホール輸送層７０の上面に
所定のピッチおよび高さを有する有機発光層４０が不連
続に形成され、さらに、隣接する有機発光層４０，４０
の間に形成される凹部に電子輸送層８０の一部が埋め込
まれることにより形成されている。

【００５０】回折格子１００は、分布帰還型の回折格子
であることが好ましい。このように分布帰還型の回折格
子を形成することにより、波長選択性が優れ、発光スペ
クトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有する光を得るこ
とができる。さらに、回折格子１００は、図示はしない
が、λ／４位相シフト構造または利得結合型構造を有す
ることが好ましい。このようにλ／４位相シフト構造ま
たは利得結合型構造を有することにより、出射光をより
単一モード化することができる。

【００５１】有機ＥＬ装置２０００においては、図示は
しないが、一方の端面には低反射率の第１のコーティン
グ層が形成され、他方の端面には高反射率の第２のコー
ティング層が形成されている。これらのコーティング層
は、例えば一般的に半導体ＤＦＢレーザで用いられる誘
電体多層ミラーなどを用いることができる。

【００５２】また、図示はしないが、有機ＥＬ装置２０
００において、発光層４０が形成されていない領域で
の、ホール輸送層７０と電子輸送層８０との間に、絶縁
層を形成することが望ましい。このような絶縁層を形成
することにより発光層４０への電流注入効率を向上させ
ることができる。

【００５３】次に、この有機ＥＬ装置２０００の動作お
よび作用について説明する。

【００５４】陽極３０と陰極５０とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極５０から電子輸送層８０を介し
て電子が、陽極３０からホール輸送層７０を介してホー
ルが、それぞれ有機発光層４０内に注入される。有機発
光層４０内では、この電子とホールとが再結合されるこ
とにより励起子が生成され、この励起子が失活する際に
蛍光や燐光などの光が発生する。有機発光層４０におい
て発生した光は、回折格子１００によって分布帰還型の
伝搬が行われ、コア層内をその端面に向けて伝搬し、低
反射率の第１のコーティング層より、出射する。この出
射光は、回折格子１００によって分布帰還されて出射さ
れるため、波長選択性があり、発光スペクトル幅が狭
く、かつ優れた指向性を有する。さらに、回折格子１０
０をλ／４位相シフト構造または利得結合型構造とする
ことにより、出射光をより単一モード化することができ
る。ここで、λは、光導波路内の光の波長を表す。

【００５５】この有機ＥＬ装置２０００によれば、有機
発光層４０において発生した光は、そのまま有機発光層
４０内を伝搬するため、有機発光層４０の材料を適宜選
択して、効率のよい発光がなされる。

【００５６】（第３の実施の形態）図３は、本実施の形
態に係る、端面発光型の有機ＥＬ装置３０００を概略的
に示す断面図である。

【００５７】有機ＥＬ装置３０００は、第１のクラッド
層１０、陽極３０、有機発光層４０、電子輸送層８０、
陰極５０および第２のクラッド層６０が、この順に積層
されている。この有機ＥＬ装置３０００は、第１のクラ
ッド層１０および第２のクラッド層６０の屈折率が、第
１のクラッド層１０と第２のクラッド層６０との間に存
在する、光を透過する層の屈折率より小さく設定されて
いる。そして、有機発光層４０を挟む状態で、陽極３０
および電子輸送層８０が形成され、かつ有機発光層４０
が回折格子１００を構成する。

【００５８】本実施の形態では、少なくとも陽極３０、
有機発光層４０および電子輸送層８０が、光が伝搬され
るコア層としても機能している。そして、回折格子１０
０は、有機発光層４０と陽極３０とによって形成されて
いる。したがって、有機発光層４０の屈折率と電子輸送
層８０の屈折率とは異なるように設定され、かつ、陽極
３０は透明な導電層から構成されている。具体的には、
回折格子１００は、陽極３０の上部に所定のピッチおよ
び深さを有する凹部３２が形成され、この凹部３２に有
機発光層４０が埋め込まれることによって形成されてい
る。したがって、有機発光層４０は、所定のピッチで、
互いに離れて存在する。

【００５９】回折格子１００は、分布帰還型の回折格子
であることが好ましい。このように分布帰還型の回折格
子を形成することにより、波長選択性が優れ、発光スペ
クトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有する光を得るこ
とができる。さらに、回折格子１００は、図示はしない
が、λ／４位相シフト構造または利得結合型構造を有す
ることが好ましい。このようにλ／４位相シフト構造ま
たは利得結合型構造を有することにより、出射光をより
単一モード化することができる。

【００６０】有機ＥＬ装置３０００においては、図示は
しないが、一方の端面には低反射率の第１のコーティン
グ層が形成され、他方の端面には高反射率の第２のコー
ティング層が形成されている。これらのコーティング層
は、例えば一般的に半導体ＤＦＢレーザで用いられる誘
電体多層ミラーなどを用いることができる。

【００６１】次に、この有機ＥＬ装置３０００の動作お
よび作用について説明する。

【００６２】陽極３０と陰極５０とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極５０から電子輸送層８０を介し
て電子が、陽極３０からホールが、それぞれ有機発光層
４０内に注入される。有機発光層４０内では、この電子
とホールとが再結合されることにより励起子が生成さ
れ、この励起子が失活する際に蛍光や燐光などの光が発
生する。有機発光層４０において発生した光は、回折格
子１００によって分布帰還型の伝搬が行われ、コア層内
をその端面に向けて伝搬し、低反射率の第１のコーティ
ング層より、出射する。この出射光は、回折格子１００
によって分布帰還されて出射されるため、波長選択性が
あり、発光スペクトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有
する。さらに、回折格子１００をλ／４位相シフト構造
または利得結合型構造とすることにより、出射光をより
単一モード化することができる。ここで、λは、光導波
路内の光の波長を表す。

【００６３】この有機ＥＬ装置３０００によれば、有機
発光層４０において発生した光は、そのまま有機発光層
４０内を伝搬するため、有機発光層４０の材料を適宜選
択して、効率のよい発光がなされる。

【００６４】（第４の実施の形態）図４は、本実施の形
態に係る、端面発光型の有機ＥＬ装置４０００を概略的
に示す断面図である。

【００６５】有機ＥＬ装置４０００は、第１のクラッド
層１０、陽極３０、ホール輸送層７０、有機発光層４０
と媒質層９０とからなる回折格子１００、陰極５０およ
び第２のクラッド層６０が、この順に積層されている。
この有機ＥＬ装置４０００は、第１のクラッド層１０お
よび第２のクラッド層６０の屈折率が、第１のクラッド
層１０と第２のクラッド層６０との間に存在する、光を
透過する層の屈折率より小さく設定されている。そし
て、有機発光層４０を挟む状態で、それぞれホール輸送
層７０および陰極５０が形成され、かつ有機発光層４０
が回折格子１００を構成する。

【００６６】本実施の形態では、少なくとも有機発光層
４０を含む回折格子１００およびホール輸送層７０が、
光が伝搬されるコア層としても機能している。そして、
回折格子１００は、有機発光層４０と媒質層９０とによ
って形成されている。したがって、有機発光層４０の屈
折率と媒質層９０の屈折率とは、異なるように設定され
ている。具体的には、回折格子１００は、ホール輸送層
７０の上部に、所定のピッチおよび高さを有する媒質層
９０が形成され、この媒質層９０，９０の相互間に有機
発光層４０が埋め込まれることによって形成されてい
る。したがって、有機発光層４０は、所定のピッチで、
互いに離れて存在する。媒質層９０と有機発光層４０と
の形成の順番は、逆でもよい。ここで、媒質層９０は、
有機または無機の絶縁性材料を用いる。

【００６７】回折格子１００は、分布帰還型の回折格子
であることが好ましい。このように分布帰還型の回折格
子を形成することにより、波長選択性が優れ、発光スペ
クトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有する光を得るこ
とができる。さらに、回折格子１００は、図示はしない
が、λ／４位相シフト構造または利得結合型構造を有す
ることが好ましい。このようにλ／４位相シフト構造ま
たは利得結合型構造を有することにより、出射光をより
単一モード化することができる。

【００６８】有機ＥＬ装置４０００においては、図示は
しないが、一方の端面には低反射率の第１のコーティン
グ層が形成され、他方の端面には高反射率の第２のコー
ティング層が形成されている。これらのコーティング層
は、例えば一般的に半導体ＤＦＢレーザで用いられる誘
電体多層ミラーなどを用いることができる。

【００６９】次に、この有機ＥＬ装置４０００の動作お
よび作用について説明する。

【００７０】陽極３０と陰極５０とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極５０から電子が、陽極３０から
ホール輸送層７０を介してホールが、それぞれ有機発光
層４０内に注入される。有機発光層４０内では、この電
子とホールとが再結合されることにより励起子が生成さ
れ、この励起子が失活する際に蛍光や燐光などの光が発
生する。有機発光層４０において発生した光は、回折格
子１００によって分布帰還型の伝搬が行われ、コア層内
をその端面に向けて伝搬し、低反射率の第１のコーティ
ング層より、出射する。この出射光は、回折格子１００
によって分布帰還されて出射されるため、波長選択性が
あり、発光スペクトル幅が狭く、かつ優れた指向性を有
する。さらに、回折格子１００をλ／４位相シフト構造
または利得結合型構造とすることにより、出射光をより
単一モード化することができる。ここで、λは、光導波
路内の光の波長を表す。

【００７１】この有機ＥＬ装置４０００によれば、有機
発光層４０において発生した光は、そのまま有機発光層
４０内を伝搬するため、有機発光層４０の材料を適宜選
択して、効率のよい発光がなされる。

【００７２】以上、本発明の好適な実施の形態について
述べたが、本発明はこれらに限定されず、各種の態様を
とりうる。例えば、回折格子は、有機発光層と他の層と
から構成され、他の層は上記の実施の形態で述べた層以
外に、空気などの気体の層であってもよい。このよう
に、気体の層でいわゆるエアギャップ構造で回折格子を
形成する場合には、ＥＬ装置に用いる一般的な材料の選
択範囲で、回折格子を構成する二媒質の屈折率差を大き
くすることができ、所望の光の波長に対して効率のよい
回折格子を得ることができる。

【００７３】以上述べた実施の形態では、一対のクラッ
ド層を有するが、他の層、例えば金属からなる電極層が
光の閉じ込めを可能とする場合には、クラッド層を形成
しなくともよい。また、上記の実施の形態では、発光層
として有機発光層を用いたものについて述べたが、有機
発光層の代わりに無機材料からなる発光層を用いてもよ
い。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
発光波長のスペクトル幅が狭く、指向性に優れたＥＬ装
置を提供することができる。

【００７５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置
を模式的に示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ装置
を模式的に示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る有機ＥＬ装置
を模式的に示す断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る有機ＥＬ装置
を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０第１のクラッド層３０陽極４０有機発光層５０陰極６０第２のクラッド層７０ホール輸送層８０電子輸送層９０媒質層１００回折格子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H047 KA15 LA03 QA05 RA00 TA00 TA14 3K007 AB00 BB00 DA00 DB03 EB00 FA01 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エレクトロルミネッセンスによって発光
可能な発光層と、前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、前記発光層において発生した光を伝搬するための光導波
路と、を含み、前記光導波路に回折格子が形成され、かつ前記発光層
は、前記回折格子のひとつの媒質を構成し、かつ不連続
な層によって形成された、ＥＬ装置。
【請求項２】請求項１において、前記回折格子は、分布帰還型の回折格子であるＥＬ装
置。
【請求項３】請求項２において、前記回折格子は、λ／４位相シフト構造を有するＥＬ装
置。
【請求項４】請求項２において、前記回折格子は、利得結合型構造を有するＥＬ装置。
【請求項５】請求項１において、前記回折格子は、分布ブラッグ反射型の回折格子である
ＥＬ装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記発光層は、発光材料として有機発光材料を含むＥＬ
装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記光導波路は、主として光が伝搬されるコア層と、該
コア層より屈折率が小さいクラッド層と、を含み、前記回折格子は、前記コア層に形成されたＥＬ装置。
【請求項８】請求項７において、前記回折格子は、前記発光層とホール輸送層とによって
構成されたＥＬ装置。
【請求項９】請求項７において、前記回折格子は、前記発光層と電子輸送層とによって構
成されたＥＬ装置。
【請求項１０】請求項７において、前記回折格子は、前記発光層と光学的に透明な電極層と
によって構成されたＥＬ装置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記一対の電極層の間に存在し、かつ前記発光層の相互
間に存在する領域において、少なくとも絶縁性材料から
なる層が介在する、ＥＬ装置。