(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５６５３６号公報（第１１頁）
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献２】特開平１１−３２２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図２（Ａ）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（Ｂ）に、図２（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を示す。
【００４４】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００４５】
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（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００４６】
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（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００４７】
また図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００４８】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００４９】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００５０】
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。
【００５１】
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（Ａ）、図２（Ｂ）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（Ａ）、図２（Ｂ）に示すパネルは半球面系に相当する。そして図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００５２】
なお図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００５３】
また図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００５４】
また図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００５５】
また図２（Ａ）、図２（Ｂ）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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
図３（Ａ）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（Ｂ）に、図３（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を示す。
【００５９】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）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（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００６３】
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（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００６４】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００６５】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【数１】
0004712293.tif 000002
【００７０】
なお図３（Ａ）、図３（Ｂ）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（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００７１】
また図３（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００７２】
また図３（Ａ）、図３（Ｂ）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。
【００７３】
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。
【実施例１】
【００７４】
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
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【実施例２】
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
なお凸部５２８は、液滴吐出法を用いて形成しても良い。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【実施例３】
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
【数２】
0004712293.tif 000003
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【実施例４】
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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
【０１７２】
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。
【実施例５】
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【実施例６】
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【実施例７】
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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、Ｖ2Ｏ5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、Ｖ2Ｏ5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
【０１９９】
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。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】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。
【図２】パネルの上面図及び断面図。
【図３】パネルの上面図及び断面図。
【図４】本発明のプロジェクターの構成を示す図。
【図５】レーザ素子の断面図。
【図６】レーザ素子の断面図。
【図７】レーザ素子の断面図。
【図８】凸部の作製方法の一実施例を示す図。
【図９】平坦化層の作製方法の一実施例を示す図。
【図１０】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。
【図１１】発光素子の構成を示す図。
【図１２】発光素子の構成を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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