JP2000284134A - 光学装置 - Google Patents

光学装置

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JP2000284134A
JP2000284134A JP11092238A JP9223899A JP2000284134A JP 2000284134 A JP2000284134 A JP 2000284134A JP 11092238 A JP11092238 A JP 11092238A JP 9223899 A JP9223899 A JP 9223899A JP 2000284134 A JP2000284134 A JP 2000284134A
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light emitting
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light
optical device
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Tomoko Koyama
智子 小山
Takeo Kaneko
丈夫 金子
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Seiko Epson Corp
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/858—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
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    • H10K59/879—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses

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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定の方向における光の強度を大きくし、光
を効率よく利用することができる光学装置を提供する。 【解決手段】 発光装置１０００は、基板１０上に、光
学部材１００、陽極３０、ホール輸送層６０、有機発光
層４０、電子輸送層７０および陰極５０が、順次積層さ
れている。陽極３０は、出射光に対して透明な導電材料
で構成される。光学部材１００は、基板１０上に所定の
配列パターンで形成された円柱などの柱状部からなる第
１の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１０と屈
折率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間を埋め
る第２の媒質層１２０とから構成されている。第１の媒
質層１１０は、正方格子状などのパターンを有してい
る。この光学部材１００は、第１の方向（Ｘ方向）およ
びＸ方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）に周期的な屈
折率分布を有する。そのため、光学部材１００は、２次
元のＸ方向およびＹ方向において、所定の波長帯域に対
して光の閉じ込め機能を有し、Ｚ方向に効率のよい光を
出射できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信用発光デバイ
スなどの発光装置、および液晶表示装置などの表示装置
に好適に用いられる光学装置に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】ＥＬ
（エレクトロルミネッセンス）を用いたＥＬ発光素子に
おいては、発光が等方的に行われて指向性が悪いため、
特定の方向についてみると、光の強度が弱く、出射光を
高い効率で利用することができないという難点を有す
る。
【０００３】本発明の目的は、特定の方向における光の
強度を大きくし、光を効率よく利用することができる光
学装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光学装置
は、２次元の周期的な屈折率分布を有し、２次元で光を
閉じ込めることができる光学部材を含み、前記光学部材
を光路に配置させて、前記２次元の方向に対して光を閉
じ込めることができる。
【０００５】この光学装置よれば、２次元で光を閉じ込
めることができる光学部材を光路に配置させることによ
り、該光学部材によって２次元の方向に対して光を閉じ
込めることができる。そのため、２次元の方向へ散乱さ
れる光が減少し、その分、光の閉じ込めがない方向へ強
度の大きい光を効率よく出射することができる。
【０００６】本発明において、前記光学部材は、２次元
の周期的な屈折率分布を有し、２次元の複数の方向で光
を閉じ込めることができるものであればよく、たとえば
回折格子状の構造、多層膜構造、円柱またはその他の柱
状構造、あるいはこれらの構造の組合せから構成するこ
とができる。
【０００７】前記光学部材としては、以下のものを例示
することができる。
【０００８】（ａ）互いに直交する第１および第２の方
向に周期的な屈折率分布を有する光学部材。
【０００９】このような光学部材は、正方格子状に配列
された柱状の第１の媒質層と、該第１の媒質層の間に形
成される第２の媒質層とを有することによって、２次元
で２方向の光を閉じ込めることができる。
【００１０】（ｂ）第１、第２および第３の方向に周期
的な屈折率分布を有する光学部材。
【００１１】このような光学部材は、例えば三角格子
状、あるいは蜂の巣状に配列された柱状の第１の媒質層
と、該第１の媒質層の間に形成される第２の媒質層とを
有することによって、２次元で３方向の光を閉じ込める
ことができる。
【００１２】（ｃ）その他、たとえば、同心円状で周期
的な屈折率分布を有し、２次元で光の閉じ込めができる
光学部材。
【００１３】本発明に係る光学装置は、例えば、発光機
能および表示機能の少なくとも一方の機能を有する光学
装置に適用することができる。このような光学装置とし
ては、以下のものを例示できる。
【００１４】（Ａ）発光機能を有する光学装置は、２次
元の周期的な屈折率分布を有し、２次元で光を閉じ込め
ることができる光学部材と、発光層と、を含み、前記光
学部材は、前記発光層からの光が該光学部材を通過する
位置に配置される。
【００１５】この光学装置によれば、前記光学部材によ
って前記発光層で発生した光を２次元の方向に対して閉
じ込めることができる。そのため、２次元の方向へ散乱
される光が減少し、その分、光の閉じ込めがない方向へ
強度の大きい光を効率よく出射することができる。この
作用は、以下の光学装置でも同様である。
【００１６】この光学装置は、さらに、基板と、前記基
板上に形成された前記光学部材と、前記発光層と、前記
発光層に電界を印加するための一対の電極層と、を含む
ことができる。
【００１７】（Ｂ）発光機能を有する光学装置は、２次
元の周期的な屈折率分布を有し、２次元で光を閉じ込め
ることができる光学部材と、発光層と、前記発光層の一
方の側に配置された第１の反射層と、前記発光層の他方
の側に配置され、入射光に対して反射機能および透過機
能を有する第２の反射層と、を含み、前記光学部材およ
び前記第２の反射層は、前記発光層からの光が該光学部
材および該第２の反射層を通過する位置に配置され、か
つ、前記第１の反射層と前記第２の反射層とで共振器が
構成されている。
【００１８】この光学装置によれば、出射光の強度を大
きくできるだけでなく、前記共振器によってさらに出射
光の波長選択性および指向性をよくできる。したがっ
て、この光学装置は、たとえば通信用の発光装置、表示
装置、光学的測定装置に適用できる。
【００１９】この光学装置は、さらに、基板と、前記基
板上に形成された前記第２の反射層と、前記光学部材
と、前記発光層と、前記第１の反射層と、前記発光層に
電界を印加するための一対の電極層と、を含むことがで
きる。
【００２０】前記第２の反射層としては、誘電体多層ミ
ラーを用いることができ、前記第１の反射層としては、
前記一対の電極層の一方を兼ねることができる。
【００２１】（Ｃ）発光機能および表示機能を有する光
学装置は、２次元の周期的な屈折率分布を有し、２次元
で光を閉じ込めることができる光学部材と、発光層と、
を含み、前記光学部材は、前記発光層からの光が該光学
部材を通過する位置に配置され、かつ、前記発光層は、
レッド、グリーンおよびブルーの光をそれぞれ発生でき
る、レッド発光層、グリーン発光層およびブルー発光層
を含む。
【００２２】この光学装置によれば、出射光の強度を大
きくできるだけでなく、前記発光層がレッド発光層、グ
リーン発光層およびブルー発光層を含むことによってカ
ラー表示ができる。したがって、この光学装置は、たと
えば表示装置、多波長通信に用いられる通信装置、光学
的測定装置に適用できる。
【００２３】この光学装置は、さらに、基板と、前記基
板上に形成された前記光学部材と、前記発光層と、前記
発光層に電界を印加するための一対の電極層と、を含む
ことができる。
【００２４】（Ｄ）表示機能を有する光学装置は、２次
元の周期的な屈折率分布を有し、２次元で光を閉じ込め
ることができる光学部材と、カラーフィルタ、液晶層、
および該液晶層に電圧を印加するための一対の電極層を
含む液晶セルと、を含み、前記光学部材は、前記カラー
フィルタを通過する光が該光学部材を通過する位置に配
置される。
【００２５】この光学装置によれば、光の出射効率を上
げて輝度を高めることができる。この光学装置は、たと
えば表示装置、光学的測定装置に適用できる。
【００２６】この光学装置は、さらに、基板と、前記基
板上に形成された前記光学部材と、カラーフィルタ、液
晶層、および前記液晶層に電圧を印加するための一対の
電極層を含む液晶セルと、を含むことができる。
【００２７】前記基板は前記液晶セルを構成する基板を
兼ねることができる。
【００２８】これらの態様の光学装置は、さらに、ホー
ル輸送層および電子輸送層の少なくとも一方を有するこ
とができる。そして、前記光学部材は、ホール輸送層お
よび電子輸送層の少なくとも一方を兼ねることができ
る。
【００２９】次に、本発明に係る光学装置の各部分に用
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。
【００３０】（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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】無機化合物としては、ＺｎＳ：Ｍｎ（レッ
ド領域）、ＺｎＳ：ＴｂＯＦ（グリーン領域）、Ｓｒ
Ｓ：Ｃｕ、ＳｒＳ：Ａg、ＳｒＳ：Ｃｅ（ブルー領域）
などが例示される。
【００３４】（光学部材）光学部材の媒質層としては、
公知の無機材料および有機材料を用いることができる。
【００３５】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
ｉ3Ｎ 4、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2またはＺｒＯ2などを例示す
ることができる。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】有機材料としては、他に、ビニル樹脂、ポ
リカーボネイト樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテ
レフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリエステル樹脂などを例示できる。
【００４２】（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、あるいは有機光
学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。
【００４３】（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。
【００４４】（電極層）必要に応じて設けられる陰極と
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８−２４８２７６号公報に開示されたもの
を用いることができる。
【００４５】必要に応じて設けられる陽極としては、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，ＳｎＯ2，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。
【００４６】本発明において、前記光学部材は所定波長
の光の閉じ込め機能を有するように、媒質層の材料（そ
の屈折率など）、媒質層の形状、格子や柱状部分のピッ
チ、格子や柱状部分の数、格子や柱状部分のアスペクト
比などが調整される。
【００４７】本発明において、光学部材の形成方法は特
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。
【００４８】リソグラフィーによる方法 ポジまたはネガレジストを紫外線やＸ線などで露光およ
び現像して、レジスト層をパターニングすることによ
り、光学部材を作成する。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。
【００４９】また、ポリイミドをフォトリソブラフィー
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
酸化チタンの光学部材を形成する技術として、例えば特
開平１０−５９７４３号公報がある。
【００５０】光照射による屈折率分布の形成による方
法 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
ことにより光学部材を形成する。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光学部材とすることが好
ましい。この種の技術として、例えば、特開平９−３１
１２３８号公報、同９−１７８９０１号公報、同８−１
５５０６号公報、同５−２９７２０２号公報、同５−３
２５２３号公報、同５−３９４８０号公報、同９−２１
１７２８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。
【００５１】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光学部材を形成す
る。
【００５２】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、光学部材を形成す
る。
【００５３】以上、光学部材の形成方法について述べた
が、要するに、光学部材は互いに異なる屈折率を有する
少なくとも２領域の周期構造を有すればよく、例えば、
屈折率の異なる２種の材料により２領域を形成する方
法、一種の材料を部分的に変性させるなどして、屈折率
の異なる２領域を形成する方法、などにより形成するこ
とができる。
【００５４】また、光学装置の各層は、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。
【００５５】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明を発光機能を有する光学装置（以下、これを「発光
装置」という）に適用した例を模式的に示す断面図であ
り、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００５６】発光装置１０００は、基板１０上に、光学
部材１００、陽極３０、ホール輸送層６０、有機発光層
４０、電子輸送層７０および陰極５０が、順次積層され
ている。陽極３０は、有機発光層４０において発生した
光が光学部材１００に導入されるために、前記光に対し
て透明な導電材料で構成される。このような透明電極の
材料としては、前述したものを用いることができる。ま
た、陰極５０は、有機発光層４０から発生した光を効率
的に利用するために、この光を反射できるように構成さ
れることが望ましい。
【００５７】光学部材１００は、基板１０上に所定の配
列パターンで形成された円柱などの柱状部からなる第１
の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１０と屈折
率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間を埋める
第２の媒質層１２０とから構成されている。第１の媒質
層１１０は、図２に示すように、正方格子状のパターン
を有している。この光学部材１００は、第１の方向（Ｘ
方向）およびＸ方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）に
周期的な屈折率分布を有する。そのため、光学部材１０
０は、少なくとも２次元のＸ方向およびＹ方向におい
て、所定の波長帯域に対して光の閉じ込め機能を有す
る。
【００５８】このように、本実施の形態の発光装置１０
００は、正方格子を有する光学部材１００によって、Ｘ
方向およびＹ方向を含む２次元での光伝搬が制御され
る。そして、その他の方向、主としてＸ方向およびＹ方
向と直交するＺ方向（図１における矢印方向）に光が出
射され、かつこの光を有機発光層４０で発生した光の強
度レベルに保つことができる。
【００５９】第１の媒質層１１０と第２の媒質層１２０
とは、周期的な分布によって光の閉じ込め機能を達成し
うる物質であればよく、その材質は特に限定されない。
たとえば、光学部材１００においては、第１の媒質層１
１０と第２の媒質層１２０のいずれか一方は空気などの
気体であってもよい。このように、気体の層でいわゆる
エアギャップ構造の光学部材を形成する場合には、発光
装置に用いる一般的な材料の選択範囲で、光学部材を構
成する２媒質層の屈折率差を大きくすることができる。
また、第１の媒質層１１０および第２の媒質層１２０の
屈折率の組合わせ、ピッチなどを調整することにより、
２次元での光の閉じ込めの程度をコントロールすること
ができる。これらのことは、他の実施の形態でも同様で
ある。
【００６０】また、本実施の形態では、媒質層１１０お
よび１２０の屈折率の組合せ、寸法（ピッチ）などを調
整して、図２におけるＸ軸とＹ軸に対して４５゜方向で
周期的な屈折率分布を形成し、２次元の光の閉じ込め機
能を有することもできる。
【００６１】次に、この発光装置１０００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７０を介し
て電子が、陽極３０からホール輸送層６０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。
【００６３】有機発光層４０において発生した光は、一
部は陰極５０によって反射されて、一部はそのまま透明
導電層からなる陽極３０を経て光学部材１００に導入さ
れる。光学部材１００に導入された光は、少なくともＸ
方向およびＹ方向を含む２次元での伝搬が規制されるこ
とにより、これらの方向に散乱される光が減少する。そ
の結果、Ｚ方向に強度の大きい光が出射される。このよ
うに、本実施の形態の発光装置１０００では、出射光
は、光学部材を設けない場合に比べて、効率がよく、し
かも指向性および色純度もよくなる。
【００６４】本実施の形態においては、有機発光層４０
で発生する光の波長帯域を選択することにより所定波長
の単色光が得られる。また、異なる波長帯域の光を発生
する発光装置１０００を組み合わせることにより、多色
の発光が可能な発光装置を構成することができる。
【００６５】本実施の形態では、光学部材１００は、基
板１０上に、第１の媒質層（柱状部）１１０を形成し、
その後、第２の媒質層１２０を第１の媒質層１１０の間
に堆積させることにより形成することができる。第２の
媒質層１２０をエアギャップにする場合は、第２の媒質
層１２０を埋め込まないことによって発光装置を形成す
ることができる。
【００６６】（光学部材の変形例）第１の実施の形態で
は、光学部材として、図３および図４に例示する構造を
採用することもできる。これらの図において、図１およ
び図２に示す部材と同様な部材には、同一符号を付し、
詳細な説明は省略する。この変形例は、他の実施の形態
でも採用できる。
【００６７】（Ａ） 図３は、光学部材を三角格子状に
形成した例を示す。この光学部材の場合、２次元の３方
向（ａ，ｂおよびｃ方向）において、光の伝搬が規制さ
れるので、Ｘ方向およびＹ方向の２方向に比べてさらに
光の閉じ込めが大きく、出射光の効率をさらに高めるこ
とができる。
【００６８】（Ｂ） 図４は、光学部材を蜂の巣状に形
成した例を示す。この光学部材の場合も、２次元の３方
向（ａ，ｂおよびｃ方向）において、光の伝搬が規制さ
れるので、Ｘ方向およびＹ方向の２方向に比べてさらに
光の閉じ込めが大きく、出射光の効率をさらに高めるこ
とができる。特に、図４に示す蜂の巣状の光学部材の場
合には、任意の偏波での閉じ込めが可能である。
【００６９】（Ｃ） 光学部材は、その他に、たとえ
ば、同心円状で周期的な屈折率分布を有し、２次元での
光の伝搬を規制する（光を閉じ込める）ことができる構
造をとることができる。
【００７０】（第２の実施の形態）図５は、本発明を発
光機能および表示機能を有する光学装置（以下、これを
「発光表示装置」という）に適用した例を模式的に示す
断面図である。
【００７１】第１の実施の形態に係る発光装置１０００
では、単一の有機発光層４０を有し、単色の光を出射す
ることができる。これに対し、本実施の形態に係る発光
表示装置２０００では、有機発光層からレッド、グリー
ンおよびブルーの光を発生させて、カラー表示機能を持
たせた点に特徴を有する。図１および図２に示す発光装
置１０００と実質的に同一の機能を有する部分には同一
符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７２】発光表示装置２０００は、基板１０上に、
光学部材１００、陽極３０、ホール輸送層６０、有機発
光層４０、電子輸送層７０および陰極５０が、順次積層
されている。
【００７３】光学部材１００は、基板１０上に所定の配
列パターンで形成された円柱などの柱状部からなる第１
の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１０と屈折
率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間を埋める
第２の媒質層１２０とから構成されている。光学部材１
００は、第１の実施の形態の発光装置１０００で用いた
ものと同様な構成を有することができる。つまり、光学
部材１００は、２次元の２方向あるいは３方向におい
て、所定の波長帯域に対して光の閉じ込め機能を有す
る。
【００７４】有機発光層４０は、レッドの波長帯域の光
を発生できるレッド発光層４０Ｒ、グリーンの波長帯域
の光を発生できるグリーン発光層４０Ｇおよびブルーの
波長帯域の光を発生できるブルー発光層４０Ｂを有す
る。
【００７５】各発光層４０Ｒ、４０Ｇおよび４０Ｂに対
応して、それぞれ、透明導電層からなる陽極３０Ｒ、３
０Ｇおよび３０Ｂが配置される。これらの陽極３０Ｒ、
３０Ｇおよび３０Ｂは、光学的に透明な絶縁層９０によ
って相互が分離されている。この例では、陽極３０を分
離して形成し、陰極５０を共通電極として用いたが、こ
の逆でもよい。
【００７６】このように、本実施の形態の発光表示装置
２０００は、光学部材１００によって、２次元（Ｘ−Ｙ
方向）での光伝搬が制御される。そして、その他の方
向、主としてＺ方向（図５における矢印方向）に光が出
射される。
【００７７】また、本実施の形態では、発光層４０がレ
ッド発光層４０Ｒ、グリーン発光層４０Ｇおよびブルー
発光層４０Ｂを有することにより、レッド、グリーンお
よびブルーの各画素領域Ｒ、Ｇ、Ｂが形成される。そし
て、これらの各画素領域Ｒ、Ｇ、Ｂをマトリックス状に
配列することにより、カラー表示ができる発光表示装置
を構成することができる。
【００７８】次に、この発光表示装置２０００の動作お
よび作用について説明する。
【００７９】陽極３０を構成する各陽極３０Ｒ、３０
Ｇ、３０Ｂ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７０を介して電子が、
陽極３０からホール輸送層６０を介してホールが、それ
ぞれ有機発光層４０を構成する各発光層４０Ｒ、４０
Ｇ、４０Ｂ内に注入される。各発光層４０Ｒ、４０Ｇ、
４０Ｂ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、
各発光層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂで所定波長の光が発生
する。
【００８０】各発光層４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂにおいて
発生した光は、一部は陰極５０によって反射されて、一
部はそのまま透明導電層からなる陽極３０を経て光学部
材１００に導入される。光学部材１００に導入された光
は、２次元（Ｘ−Ｙ方向）での２方向あるいは３方向で
の伝搬が規制されることにより、これらの方向に散乱さ
れる光が減少する。その結果、Ｚ方向に強度の大きい光
が出射される。このように、本実施の形態の発光表示装
置２０００では、出射光は、光学部材を設けない場合に
比べて、効率がよく、しかも指向性および色純度もよく
なり、良好な表示機能が得られる。
【００８１】（第３の実施の形態）図６は、本発明を発
光機能を有する光学装置（以下、これを「発光装置」と
いう）に適用した例を模式的に示す断面図である。図１
および図２に示す発光装置１０００と実質的に同一の機
能を有する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略
する。
【００８２】発光装置３０００は、基板１０上に、誘電
体多層ミラー８０、光学部材１００、陽極３０、有機発
光層４０、および陰極５０が、順次積層されている。そ
して、陰極５０は、誘電体多層ミラー８０との組合せに
よって共振器を構成するために、反射ミラーを兼ねてい
る。誘電体多層ミラー８０は、陰極５０の反射率を考慮
して、その反射率（透過率）が設定される。
【００８３】光学部材１００は、基板１０上に所定の配
列パターンで形成された円柱などの柱状部からなる第１
の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１０と屈折
率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間を埋める
第２の媒質層１２０とから構成されている。光学部材１
００は、第１の実施の形態の発光装置１０００で用いた
ものと同様な構成を有することができる。つまり、光学
部材１００は、２次元の２方向あるいは３方向におい
て、所定の波長帯域に対して光の閉じ込め機能を有す
る。
【００８４】このように、本実施の形態の発光装置３０
００は、光学部材１００によって、Ｘ−Ｙ方向の２次元
での光伝搬が制御される。そして、その他の方向、主と
してＸ−Ｙ方向と直交するＺ方向（図６における矢印方
向）に光が出射される。
【００８５】次に、この発光装置３０００の動作および
作用について説明する。
【００８６】陽極３０と陰極５０とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極５０から電子が、陽極３０から
ホールが、それぞれ有機発光層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
際に所定波長の光が発生する。
【００８７】有機発光層４０において発生した光は、一
部は陰極５０によって反射されて、一部はそのまま透明
導電層からなる陽極３０を経て光学部材１００に導入さ
れる。光学部材１００に導入された光は、Ｘ−Ｙ方向の
２次元での伝搬が規制されることにより、これらの方向
に散乱される光が減少する。その結果、Ｚ方向に強度の
大きい光が出射される。このように有機発光層４０にお
いて発生した光は、光学部材１００によって強度が維持
され、陰極５０と誘電体多層ミラー８０とによって構成
される共振器によって、さらに波長選択性および指向性
が優れた状態で出射される。
【００８８】このように、本実施の形態の発光装置３０
００では、光学部材および共振器を設けない場合に比べ
て、効率、波長選択性および指向性が優れた出射光が得
られる。
【００８９】本実施の形態においても、必要に応じて、
ホール輸送層および電子輸送層を有することができる。
【００９０】（第４の実施の形態）図７は、本発明を表
示機能を有する光学装置（以下、これを「液晶表示装
置」という）に適用した例を示す模式的な断面図であ
る。
【００９１】液晶表示装置４０００は、液晶セル１８０
の前面側（表示面側）に偏光子１４０と位相差板１６０
とを配置し、液晶セル１８０の背面側には照明装置とし
ての導光板６４０と偏光子６００とを配置して形成され
ている。なお、図７においては、液晶表示装置を構成す
る各要素間に隙間があるように描かれているが、これは
図示の便宜上のものであり、実際には各要素が互いにほ
ぼ密着する状態となっている。
【００９２】位相差板１６０は、ＳＴＮ型の液晶セル１
８０の屈折率異方性に起因する着色を解消するためのも
のである。位相差板１６０は、ポリスチレンやポリカー
ボネートなどの高分子材料を延伸して形成された高分子
フィルムとして形成され、屈折率異方性を持つ。
【００９３】導光板６４０は、光源６６０からの光が液
晶セル１８０に向けて出射するものである。導光板６４
０は、光学的にほぼ等方な例えばポリオレフィン樹脂で
形成されている。また、光源６６０からの光を導光板６
４０まで導くパネル固定枠６８０は、光学的に等方なポ
リオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、あるいはア
クリル樹脂などから構成されている。光源６６０から出
射された光は、パネル固定枠６８０によって導光板６４
０の端面６５０まで導かれて導光板６４０内に導入さ
れ、液晶セル１８０に向かって出射される。なお、光源
６６０としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）などが用い
られる。
【００９４】液晶セル１８０は、ストライプ状の透明電
極２２０が片面に形成された表示面側の液晶パネル基板
２００（前面側液晶パネル基板）と、やはりストライプ
状の電極３２０が片面に形成された液晶パネル基板３０
０とが、ギャップ材（図示せず）などによって所定間隔
離され、液晶パネル基板２００の透明電極２２０と液晶
パネル基板３００の電極３２０とが格子状に対向する単
純マトリックス型の液晶セル１８０となっている。これ
ら一対の液晶パネル基板２００，３００の間にはＳＴＮ
型の液晶５００が充填され、それら液晶パネル基板２０
０，３００の対向する周縁がシール材５２０によって封
止されている。なお、図７においては、一対の液晶パネ
ル基板２００，３００の間を広く離して描いてあるが、
これは図示を明確化するためであり、実際には一対の液
晶パネル基板２００および３００は数μｍないし十数μ
ｍの狭いギャップを隔てて対向している。また、ストラ
イプ状の透明電極２２０および電極３２０は、図７にお
いては数本しか描かれていないが、実際にはマトリック
ス表示の分解能に対応して、それぞれ多数のストライプ
状電極として設けられている。
【００９５】さらに、表示面側の液晶パネル基板２００
では、図７に模式的に示すように、基板１０上に光学部
材１００およびカラーフィルタ２４０が設けられてお
り、カラーフィルタ２４０の表面は平坦化膜（top coa
t）２６０で覆われている。平坦化膜２６０の表面に
は、前述したストライプ状の透明電極２２０が設けられ
ている。
【００９６】光学部材１００は、基板１０上に所定の配
列パターンで形成された円柱などの柱状部からなる第１
の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１０と屈折
率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間を埋める
第２の媒質層１２０とから構成されている。光学部材１
００は、第１の実施の形態の発光装置１０００で用いた
ものと同様な構成を有することができる。つまり、光学
部材１００は、２次元の２方向あるいは３方向におい
て、所定の波長帯域に対して光の閉じ込め機能を有す
る。
【００９７】背面側の液晶パネル基板３００では、基板
３１０上に電極３２０が形成されている。電極３２０は
半透過反射膜を兼ねており、前述した液晶セル１８０背
面側の偏光子６００および導光板６４０とともに用いら
れて、透過モードでも表示が可能な半透過反射型の液晶
表示装置４０００を実現している。また、液晶表示装置
４０００は、図７に図示した構成要素以外にも、液晶５
００に面して設けられる配向膜、そして電極２２，３２
を駆動する駆動回路なども備えている。
【００９８】そして、カラーフィルタ２４０から光学部
材１００に導入された光は、Ｘ−Ｙ方向の２次元での伝
搬が規制されることにより、これらの方向に散乱される
光が減少する。その結果、Ｚ方向（図７の矢印方向）に
強度の大きい光が出射される。このように光学部材１０
０によって光源からの光の強度が大きい状態で維持され
ることにより、本実施の形態の液晶表示装置４０００で
は、輝度が高く、表示が鮮明になる点で優れた表示が可
能となる。
【００９９】なお、上述した形態では、ＳＴＮ型の液晶
セルを用いたが、ＴＮ液晶を用いたパッシブマトリクス
型、あるいはアクティブマトリクス型などの種々のタイ
プの液晶セルを用いることができる。
【０１００】（第５の実施の形態）図８は、本発明を発
光機能を有する光学装置（以下、これを「発光装置」と
いう）に適用した例を模式的に示す断面図である。図１
および図２に示す発光装置１０００と実質的に同一の機
能を有する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略
する。
【０１０１】発光装置５０００は、基板１０上に、陽極
３０、光学部材１００、有機発光層４０、電子輸送層６
０および陰極５０が、順次積層されている。そして、光
学部材１００は、ホール輸送層７０を兼ねている。
【０１０２】光学部材１００は、基板１０上に所定の配
列パターンで形成された円柱などの柱状部からなる第１
の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１０と屈折
率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間を埋める
第２の媒質層１２０とから構成されている。そして、第
１の媒質層１１０および第２の媒質層１２０の少なくと
も一方は、ホール輸送層７０として機能できる材料によ
って構成されている。光学部材１００は、第１の実施の
形態の発光装置１００で用いたものと同様な構成を有す
ることができる。つまり、光学部材１００は、２次元の
２方向あるいは３方向において、所定の波長帯域に対し
て光の閉じ込め機能を有する。
【０１０３】図８の例では、ホール輸送層７０によって
光学部材１００を構成したが、電子輸送層６０によって
光学部材を構成することもできる。
【０１０４】このように、本実施の形態の発光装置５０
００は、光学部材１００によって、Ｘ−Ｙ方向の２次元
での光伝搬が制御される。そして、その他の方向、主と
してＸ−Ｙ方向と直交するＺ方向（図８における矢印方
向）に光が出射される。
【０１０５】次に、この発光装置５０００の動作および
作用について説明する。
【０１０６】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６０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
所定波長の光が発生する。
【０１０７】有機発光層４０において発生した光は、一
部は陰極５０によって反射されて、一部はそのまま透明
導電層からなる光学部材１００に導入される。光学部材
１００に導入された光は、Ｘ−Ｙ方向の２次元での伝搬
が規制されることにより、これらの方向に散乱される光
が減少する。その結果、Ｚ方向に強度の大きい光が出射
される。
【０１０８】このように、本実施の形態の発光装置５０
００では、光学部材を設けない場合に比べて、効率、指
向性および色純度が優れた出射光が得られる。
【０１０９】（第６の実施の形態）図９は、本発明を発
光機能を有する光学装置（以下、これを「発光装置」と
いう）に適用した例を模式的に示す断面図である。図１
および図２に示す発光装置１０００と実質的に同一の機
能を有する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略
する。
【０１１０】発光装置６０００は、基板１０上に、第１
の光学部材１００ａ、陽極３０、有機発光層４０、陰極
５０および第２の光学部材１００ｂが、順次積層されて
いる。また、陰極５０は、陽極３０と同様に、出射光に
対して透明である。
【０１１１】第１の光学部材１００ａは、基板１０上に
所定の配列パターンで形成された円柱などの柱状部から
なる第１の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１
０と屈折率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間
を埋める第２の媒質層１２０とから構成されている。ま
た、第２の光学部材１００ｂは、陰極５０上に所定の配
列パターンで形成された円柱などの柱状部からなる第１
の媒質層１１０と、これらの第１の媒質層１１０と屈折
率が異なり、かつ第１の媒質層１１０の相互間を埋める
第２の媒質層１２０とから構成されている。
【０１１２】各光学部材１００ａおよび１００ｂは、第
１の実施の形態の発光装置１０００で用いたものと同様
な構成を有することができる。つまり、光学部材１００
は、２次元の２方向あるいは３方向において、所定の波
長帯域に対して光の閉じ込め機能を有する。
【０１１３】このように、本実施の形態の発光装置６０
００では、第１および第２の光学部材１００ａ、１００
ｂによって、それぞれ、Ｘ−Ｙ方向の２次元での光伝搬
が制御される。そして、その他の方向、主としてＸ−Ｙ
方向と直交するＺ方向（図９における矢印方向）の両側
から光が出射される。
【０１１４】次に、この発光装置６０００の動作および
作用について説明する。
【０１１５】陽極３０と陰極５０とに所定の電圧が印加
されることにより、陰極５０から電子が、陽極３０から
ホールが、それぞれ有機発光層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
際に所定波長の光が発生する。
【０１１６】有機発光層４０において発生した光は、一
部は陰極５０を経て、一部はそのまま透明導電層からな
る陽極３０を経て、それぞれ、各光学部材１００ａ、１
００ｂに導入される。各光学部材１００ａ、１００ｂに
導入された光は、それぞれ、Ｘ−Ｙ方向の２次元での伝
搬が規制されることにより、これらの方向に散乱される
光が減少する。その結果、Ｚ方向の両側（上下方向）か
ら強度の大きい光が出射される。
【０１１７】このように、本実施の形態の発光装置６０
００では、光学部材を設けない場合に比べて、効率、指
向性および色純度が優れた出射光が得られる。
【０１１８】本実施の形態においても、必要に応じて、
ホール輸送層および電子輸送層を有することができる。
【０１１９】以上、本発明の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。本発明は、有機ＥＬ装置や液晶表示装置以外に発光
装置、たとえばＬＥＤなどの自発光型装置に適用するこ
とができる。
【０１２０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
特定の方向における光の強度を大きくし、光を効率よく
利用することができる光学装置を提供することができき
る。
【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発光装置を模
式的に示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の光
学部材の変形例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の光
学部材の変形例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る発光表示装置
を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を模
式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置
を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る発光装置を模
式的に示す断面図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る発光装置を模
式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板 ３０ 陽極 ４０ 有機発光層 ５０ 陰極 ６０ ホール輸送層 ７０ 電子輸送層 ８０ 誘電体多層ミラー １００，１００ａ，１００ｂ 光学部材 １１０，１２０ 媒質層 １８０ 液晶セル
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KB08 MA07 NA03 NA04 PA02 PA24 QA03 QA05 RA08 TA01 TA31 2H091 FA02Y FA19X FA45Z FB03 FB04 FB08 FC22 FC23 FC26 FD06 HA06 LA16 3K007 AB00 AB03 AB04 BB00 CB01 DA00 DB02 DB03 DC01 DC02 DC04 EB00

Claims (48)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次元の周期的な屈折率分布を有し、２
    次元で光を閉じ込めることができる光学部材を含み、 前記光学部材を光路に配置させて、前記２次元の方向に
    対して光を閉じ込めることができる、光学装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記光学部材は、互いに直交する第１および第２の方向
    に周期的な屈折率分布を有する、光学装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 前記光学部材は、正方格子状に配列された柱状の第１の
    媒質層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質
    層とを有する、光学装置。
  4. 【請求項４】 請求項１において、 前記光学部材は、第１、第２および第３の方向に周期的
    な屈折率分布を有する、光学装置。
  5. 【請求項５】 請求項４において、 前記光学部材は、格子状に配列された柱状の第１の媒質
    層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質層と
    を有する、光学装置。
  6. 【請求項６】 請求項５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、三角格子状に配列
    された、光学装置。
  7. 【請求項７】 請求項５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、蜂の巣状に配列さ
    れた、光学装置。
  8. 【請求項８】２次元の周期的な屈折率分布を有し、２次
    元で光を閉じ込めることができる光学部材と、 発光層と、 を含み、前記光学部材は、前記発光層からの光が該光学
    部材を通過する位置に配置され、発光機能を有する、光
    学装置。
  9. 【請求項９】 請求項８において、 基板と、 前記基板上に形成された前記光学部材と、 前記発光層と、 前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、を
    含む、発光機能を有する、光学装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８または９において、 前記発光層は、有機材料を含む有機発光層からなる、発
    光機能を有する、光学装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかにおいて、 前記光学部材は、互いに直交する第１および第２の方向
    に周期的な屈折率分布を有する、発光機能を有する、光
    学装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記光学部材は、正方格子状に配列された柱状の第１の
    媒質層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質
    層とを有する、発光機能を有する、光学装置。
  13. 【請求項１３】 請求項８〜１０のいずれかにおいて、 前記光学部材は、第１、第２および第３の方向に周期的
    な屈折率分布を有する、発光機能を有する、光学装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、 前記光学部材は、格子状に配列された柱状の第１の媒質
    層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質層と
    を有する、発光機能を有する、光学装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、三角格子状に配列
    された、発光機能を有する、光学装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１４において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、蜂の巣状に配列さ
    れた、発光機能を有する、光学装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１２または１４において、 前記光学部材を構成する前記第１の媒質層は、基板に対
    して垂直に形成された、発光機能を有する、光学装置。
  18. 【請求項１８】 ２次元の周期的な屈折率分布を有し、
    ２次元で光を閉じ込めることができる光学部材と、 発光層と、 前記発光層の一方の側に配置された第１の反射層と、 前記発光層の他方の側に配置され、入射光に対して反射
    機能および透過機能を有する第２の反射層と、 を含み、前記光学部材および前記第２の反射層は、前記
    発光層からの光が該光学部材および該第２の反射層を通
    過する位置に配置され、かつ、前記第１の反射層と前記
    第２の反射層とで共振器が構成された、発光機能を有す
    る、光学装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１８において、 基板と、 前記基板上に形成された前記第２の反射層と、 前記光学部材と、 前記発光層と、 前記第１の反射層と、 前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、を
    含む、発光機能を有する、光学装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１９において、 前記第１の反射層は、前記一対の電極層の一方を兼ね
    る、発光機能を有する、光学装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１８〜２０のいずれかにおい
    て、 前記発光層は、有機材料を含む有機発光層からなる、光
    学装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１８〜２１のいずれかにおい
    て、 前記光学部材は、互いに直交する第１および第２の方向
    に周期的な屈折率分布を有する、発光機能を有する、光
    学装置。
  23. 【請求項２３】 請求項２２において、 前記光学部材は、正方格子状に配列された柱状の第１の
    媒質層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質
    層とを有する、発光機能を有する、光学装置。
  24. 【請求項２４】 請求項１８〜２１のいずれかにおい
    て、 前記光学部材は、第１、第２および第３の方向に周期的
    な屈折率分布を有する、発光機能を有する、光学装置。
  25. 【請求項２５】 請求項２４において、 前記光学部材は、格子状に配列された柱状の第１の媒質
    層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質層と
    を有する、発光機能を有する、光学装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、三角格子状に配列
    された、発光機能を有する、光学装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、蜂の巣状に配列さ
    れた、発光機能を有する、光学装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２３または２５において、 前記光学部材を構成する前記第１の媒質層は、基板に対
    して垂直に形成された、発光機能を有する、光学装置。
  29. 【請求項２９】 ２次元の周期的な屈折率分布を有し、
    ２次元で光を閉じ込めることができる光学部材と、 発光層と、 を含み、前記光学部材は、前記発光層からの光が該光学
    部材を通過する位置に配置され、かつ、前記発光層は、
    レッド、グリーンおよびブルーの光をそれぞれ発生でき
    る、レッド発光層、グリーン発光層およびブルー発光層
    を含み、発光機能および表示機能を有する、光学装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２９において、 基板と、 前記基板上に形成された前記光学部材と、 前記発光層と、 前記発光層に電界を印加するための一対の電極層と、を
    含む、発光機能および表示機能を有する、光学装置。
  31. 【請求項３１】 請求項２９または３０において、 前記発光層は、有機材料を含む有機発光層からなる、発
    光機能および表示機能を有する、光学装置。
  32. 【請求項３２】 請求項２９〜３１のいずれかにおい
    て、 前記光学部材は、互いに直交する第１および第２の方向
    に周期的な屈折率分布を有する、発光機能および表示機
    能を有する、光学装置。
  33. 【請求項３３】 請求項３２において、 前記光学部材は、正方格子状に配列された柱状の第１の
    媒質層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質
    層とを有する、発光機能および表示機能を有する、光学
    装置。
  34. 【請求項３４】 請求項２９〜３１のいずれかにおい
    て、 前記光学部材は、第１、第２および第３の方向に周期的
    な屈折率分布を有する、発光機能および表示機能を有す
    る、光学装置。
  35. 【請求項３５】 請求項３４において、 前記光学部材は、格子状に配列された柱状の第１の媒質
    層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質層と
    を有する、発光機能および表示機能を有する、光学装
    置。
  36. 【請求項３６】 請求項３５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、三角格子状に配列
    された、発光機能および表示機能を有する、光学装置。
  37. 【請求項３７】 請求項３５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、蜂の巣状に配列さ
    れた、発光機能および表示機能を有する、光学装置。
  38. 【請求項３８】 請求項３３または３５において、 前記光学部材を構成する前記第１の媒質層は、基板に対
    して垂直に形成された、発光機能および表示機能を有す
    る、光学装置。
  39. 【請求項３９】２次元の周期的な屈折率分布を有し、２
    次元で光を閉じ込めることができる光学部材と、 カラーフィルタ、液晶層、および該液晶層に電圧を印加
    するための一対の電極層を含む液晶セルと、 を含み、前記光学部材は、前記カラーフィルタを通過す
    る光が該光学部材を通過する位置に配置され、表示機能
    を有する、光学装置。
  40. 【請求項４０】 請求項３９において、 基板と、 前記基板上に形成された前記光学部材と、 カラーフィルタ、液晶層、および前記液晶層に電圧を印
    加するための一対の電極層を含む液晶セルと、を含む、
    表示機能を有する、光学装置。
  41. 【請求項４１】 請求項４０において、 前記基板は前記液晶セルを構成する基板を兼ねる、表示
    機能を有する、光学装置。
  42. 【請求項４２】 請求項３９〜４１のいずれかにおい
    て、 前記光学部材は、互いに直交する第１および第２の方向
    に周期的な屈折率分布を有する、表示機能を有する、光
    学装置。
  43. 【請求項４３】 請求項４２において、 前記光学部材は、正方格子状に配列された柱状の第１の
    媒質層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質
    層とを有する、表示機能を有する、光学装置。
  44. 【請求項４４】 請求項３９〜４１のいずれかにおい
    て、 前記光学部材は、第１、第２および第３の方向に周期的
    な屈折率分布を有する、表示機能を有する、光学装置。
  45. 【請求項４５】 請求項４４において、 前記光学部材は、格子状に配列された柱状の第１の媒質
    層と、該第１の媒質層の間に配置された第２の媒質層と
    を有する、表示機能を有する、光学装置。
  46. 【請求項４６】 請求項４５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、三角格子状に配列
    された、表示機能を有する、光学装置。
  47. 【請求項４７】 請求項４５において、 前記光学部材の前記第１の媒質層は、蜂の巣状に配列さ
    れた、表示機能を有する、光学装置。
  48. 【請求項４８】 請求項４３または４５において、 前記光学部材を構成する前記第１の媒質層は、基板に対
    して垂直に形成された、表示機能を有する、光学装置。
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