(57)【要約】【課題】  発振されるレーザ光の指向性を高めることができ、なおかつ物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる、電界発光材料を用いたレーザ発振器の提供を課題とする。【解決手段】  凸部を有する第１の電極と、凸部と重なるように第１の電極上に形成された電界発光層と、電界発光層上に凸部と重なるように形成された第２の電極とを有し、第１の電極は凸部において曲面を有し、曲面の曲率中心は第２の電極に対して反対側に存在し、電界発光層で発生した光が第１の電極と第２の電極の間で共振されることで、第２の電極からレーザ光が発振されることを特徴とするレーザ発振器。【選択図】  図１
2005123603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の曲面を有する凸部を備えた第１の電極と、
前記凸部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凸部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凹部を備えた第２の電極とを有し、
前記第１の曲面の曲率中心ｒ１は前記第２の電極に対して反対側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記第１の電極側に位置し、
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の電極の間で反射し、
前記第１の電極と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
ｒ１＜０、０＜ｒ２＜Ｌの条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第１の曲面を有する凸部を備えた第１の電極と、
前記凸部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凸部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凹部を備えた第２の電極とを有し、
前記第１の曲面の曲率中心ｒ１は前記第２の電極に対して反対側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記第１の電極側に位置し、
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の電極の間で反射し、
前記第１の電極と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
ｒ１＜０、ｒ２＞Ｌ＋｜ｒ１｜の条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
第１の曲面を有する凸部を備えた第１の電極と、
前記凸部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凸部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凸部を備えた第２の電極とを有し、
前記第１の曲面の曲率中心ｒ１は前記第２の電極に対して反対側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記第１の電極に対して反対側に位置し、
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の電極の間で反射し、
前記第１の電極と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
ｒ１＜０、ｒ２＜０の条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
第１の曲面を有する凹部を備えた第１の電極と、
前記凹部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凹部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凹部を備えた第２の電極とを有し、
前記第１の曲面の曲率中心ｒ１は前記第２の電極側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記第１の電極側に位置し、
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の電極の間で反射し、
前記第１の電極と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
０＜ｒ１＜Ｌ、ｒ２＞Ｌの条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
第１の曲面を有する凹部を備えた第１の電極と、
前記凹部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凹部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凹部を備えた第２の電極とを有し、
前記第１の曲面の曲率中心ｒ１は前記第２の電極側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記第１の電極側に位置し、
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の電極の間で反射し、
前記第１の電極と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
０＜ｒ１＜Ｌ−ｒ２、０＜ｒ２＜Ｌ／２の条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
第１の曲面を有する凸部を備えた反射材と、
前記凸部と重なるように前記反射材上に形成された透光性を有する第１の電極と、
前記凸部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凸部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凹部を備えた第２の電極とを有し、
前記反射材の曲率中心ｒ１は前記第２の電極に対して反対側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記反射材側に位置し、
前記電界発光層で発生した光が前記反射材と前記第２の電極の間で反射し、
前記反射材と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
ｒ１＜０、０＜ｒ２＜Ｌの条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
第１の曲面を有する凸部を備えた反射材と、
前記凸部と重なるように前記反射材上に形成された透光性を有する第１の電極と、
前記凸部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凸部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凹部を備えた第２の電極とを有し、
前記反射材の曲率中心ｒ１は前記第２の電極に対して反対側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記反射材側に位置し、
前記電界発光層で発生した光が前記反射材と前記第２の電極の間で反射し、、
前記反射材と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
ｒ１＜０、ｒ２＞Ｌ＋｜ｒ１｜の条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
第１の曲面を有する凹部を備えた反射材と、
前記凹部と重なるように前記反射材上に形成された透光性を有する第１の電極と、
前記凹部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凹部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凸部を備えた第２の電極とを有し、
前記反射材の曲率中心ｒ１は前記第２の電極側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記反射材に対して反対側に位置し、
前記電界発光層で発生した光が前記反射材と前記第２の電極の間で反射し、、
前記反射材と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
０＜ｒ１＜Ｌ、ｒ２＞Ｌの条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項９】
第１の曲面を有する凹部を備えた反射材と、
前記凹部と重なるように前記反射材上に形成された透光性を有する第１の電極と、
前記凹部と重なるように前記第１の電極上に形成された電界発光層と、
前記電界発光層上に前記凹部と重なるように形成され、なおかつ第２の曲面を有する凸部を備えた第２の電極とを有し、
前記反射材の曲率中心ｒ１は前記第２の電極側に位置し、
前記第２の曲面の曲率中心ｒ２は前記反射材に対して反対側に位置し、
前記電界発光層で発生した光が前記反射材と前記第２の電極の間で反射し、、
前記反射材と前記第２の電極の間隔をＬとするとき、
０＜ｒ１＜Ｌ−ｒ２、０＜ｒ２＜Ｌ／２の条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を発振することができる電界発光材料を用いた発光装置に関する。
【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、光集積回路において光インターコネクションにより信号の送受を行なうための光源として、光ディスク、光メモリーなどの記録媒体への記録を行なう際の光源として、さらには光ファイバーなどを光導波路として用いる光通信の光源として、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、例えばＧａＡｓレーザ（波長０．８４μｍ）、ＩｎＡｓレーザ（波長３．１１μｍ）、ＩｎＳｂレーザ（波長５．２μｍ）、ＧａＡｌＡｓ（波長０．７２μｍ〜０．９μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．０μｍ〜１．７μｍ）のように、その発振波長が赤外領域に存在するものが多い。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開２０００−１５６５３６号公報（第１１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし有機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。レーザ光の指向性が低くなると、光インターコネクションにおける信号の送受がディスクリネーションにより不安定になり、光集積回路の高集積化が妨げられるという問題が生じ好ましくない。またレーザ光の拡散が著しい場合、レーザ光のエネルギー密度を確保しにくくなる。光源から発振されるレーザ光の強度を高めるか、レーザ光の光源と該所定の領域との距離を縮めるか、いずれか一方の手段を講じることで所望のエネルギー密度を確保することは可能であるが、前者は消費電力が嵩んでしまうというデメリットを有しており、また後者は、該有機半導体レーザの用途が制限されてしまうとうデメリットを有している。
【０００６】
なお光源となる有機半導体レーザに、別途用意した光学系を設置することで、レーザ光の指向性を高めることは可能である。しかし光学系が複雑になるほど、メンテナンス時における光学系の調整や光学系と有機半導体レーザとの位置合わせが煩雑となり、また物理的な衝撃に対する耐性に劣ってしまうという欠点がある。
【０００７】
本発明は上述した問題に鑑み、発振されるレーザ光の指向性を高めることができ、なおかつ物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる、電界発光材料を用いたレーザ発振器に代表される発光装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発光装置は、誘導放出光を反射するための反射材の一方若しくは両方に曲率を持たせ、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。なお、反射材が共振器の内部に向かって凹面になっていれば、曲率は正と定義する。同様に、反射材が共振器の内部方向に向かって凸面になっていれば、曲率は負と定義する。
【０００９】
具体的に本発明の発光装置は、凸部または凹部を有する第１の反射材と、前記凸部または凹部と重なるように前記第１の反射材上に形成された発光素子と、前記発光素子を間に挟んで前記第１の反射材と重なっている第２の反射材とを有する。また発光素子は第１の電極（陽極）と、第２の電極（陰極）と、該２つの電極間に設けられた発光層とを有しており、本発明では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。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。
【００１０】
なお本発明では、上述したように、発光素子の他に別途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。
【００１１】
また、本発明の発光装置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。また、不安定共振器は、高利得であればモード体積（反射鏡面上のスポット径から求められる面積と共振器長との積）を大きくできるので、レーザー出力を大きくすることができる。なお、ここで言う安定・不安定という言葉は、レーザからの出力が安定であるか不安定であるかという意味ではない。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上記構成により、単一モードのレーザ光の発振効率を高めることができ、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有機半導体レーザとの位置合わせ等の煩雑さを回避することができ、レーザ発振器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】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１５】
図１を用いて、本発明のレーザ発振器の一形態について説明する。図１（Ａ）は本発明のレーザ発振器の断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すレーザ発振器の上面図である。図１（Ｂ）のＡ−Ａ’における断面図が図１（Ａ）に相当する。図１に示す本発明のレーザ発振器は、凸部１００を有する基板１０１と、凸部１００と重なるように基板１０１上に形成された発光素子１０２とを有する。凸部１００は曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、基板１０１の発光素子１０２とは反対の側に存在している。
【００１６】
なお、図１（Ａ）では、基板１０１上に直接発光素子１０２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１０１と発光素子１０２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１（Ａ）では凸部１００を有する基板１０１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。
【００１７】
図１０では、液滴吐出法を用いて平坦な基板１１０１上に凸部１１０２を形成している例を示す。１１０３は液滴吐出装置のノズルを示す。例えば図１の凸部１００を、図１０に示すように液滴吐出法を用いて形成しても良い。
【００１８】
基板１０１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。
【００１９】
また発光素子１０２は、基板１０１上に形成された電極１０３と、電極１０３上に形成された電界発光層１０４と、電極１０３と重なるように電界発光層１０４上に形成された電極１０５とを有する。基板１０１上に形成された電極１０３は、基板１０１が有する凸部１００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１０１側に存在している。
【００２０】
なお電極１０３、１０５は、一方が陽極であり他方は陰極である。図１では電極１０３を陽極、電極１０５を陰極とする例を示すが、電極１０３を陰極、電極１０５を陽極としても良い。電極１０３、１０５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１０４に電流が供給され、電界発光層１０４を発光させることができる。
【００２１】
そして図１に示すレーザ発振器は、発光素子１０２が有する電極１０３、１０５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１０４から発せられた光は、電極１０３、１０５によって共振され、レーザ光として電極１０５側から発振される。
【００２２】
図２に、図１に示すレーザ発振器において、電極１０３、１０５間に順方向バイアスの電圧を印加している様子を示す。電極１０３、１０５間に電圧を印加することで、電界発光層１０４において発生した光が共振される。電極１０５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１０３、１０５間の距離Ｌと、電極１０３が有する曲面の焦点距離ｆは、ｆ＜０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１０５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。破線の矢印で示すように、電極１０３、１０５間に電圧を印加することで、電極１０５側から基板１０１の反対側に向かってレーザ光が発振される。なお、図示していないが、基板１０１側に向かってレーザ光が発振されてもよい。
【００２３】
なお電極１０５が曲面を有し、該曲面の曲率中心が電極１０３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１０３の曲率半径ｒ１（ｒ１＜０）、電極１０５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。
【００２４】
【数１】
2005123603.tif 000003
【００２５】
ここで、上記数１を満たす曲率半径ｒ１，ｒ２と、共振器長Ｌの関係には以下の９つの場合が考えられる。(１)ｒ１＜０，ｒ２＜０（反射材の両方とも凸部を有し、それぞれの曲率半径ｒ１、ｒ２は共に負である）（２）ｒ１＜０，０＜ｒ２＜Ｌ（反射材の一方が凸部を有し、その曲率半径ｒ１は負であり、もう一方の反射材は凹部を有し、その曲率半径ｒ２は共振器長よりも小さくかつ正である）（３）ｒ１＜０，ｒ２＞Ｌ＋｜ｒ１｜（反射材の一方が凸部を有し、その曲率半径ｒ１は負であり、もう一方の反射材は凹部を有し、その曲率半径ｒ２はＬ＋｜ｒ１｜よりも大きい）（４）０＜ｒ１＜Ｌ，ｒ２＜０（反射材の一方が凹部を有し、その曲率半径ｒ１は共振器長Ｌよりも大きく、もう一方の反射材ｒ２は凸部を有し、その曲率半径は負である）（５）ｒ１＞Ｌ＋｜ｒ２｜，ｒ２＜０（反射材の一方が凹部を有し、その曲率半径ｒ１はＬ＋｜ｒ２｜より大きく、もう一方の反射材は凸部を有し、その曲率半径ｒ２は負である）（６）０＜ｒ１＜Ｌ，ｒ２＞Ｌ（反射材の両方とも凹部を有し、一方の曲率半径ｒ１は共振器長Ｌより小さくかつ正であり、もう一方の曲率半径ｒ２はＬより大きい）（７）０＜ｒ１＜Ｌ−ｒ２，０＜ｒ２＜Ｌ／２（反射材の両方とも凹部を有し、一方の曲率半径ｒ１は（共振器長Ｌ−もう一方の曲率半径ｒ２）より小さくかつ正であり、ｒ２はＬ／２より小さいかつ正である）（８）ｒ１＞Ｌ，０＜ｒ２＜Ｌ（反射材の両方とも凹部を有し、一方の曲率半径ｒ１は共振器長Ｌより大きく、もう一方の曲率半径ｒ２はＬより小さくかつ正である）（９）０＜ｒ１＜Ｌ／２，０＜ｒ２＜Ｌ−ｒ１（反射材の両方とも凹部を有し、一方の曲率半径ｒ１は共振器長Ｌの半分よりも小さくかつ正であり、もう一方の曲率半径ｒ２は（Ｌ−ｒ１）よりも小さくかつ正である）。光共振器に用いる反射材の曲率半径、曲率中心の位置、共振器長を選択することにより、不安定共振器は決定される。
【００２６】
なお図１、図２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３を用いて、凹部を有する反射材を用いた、本発明のレーザ発振器の形態について説明する。
【００２７】
図３は本発明のレーザ発振器の断面図である。図３に示すように本発明のレーザ発振器は、凹部２００を有する基板２０１と、凹部２００と重なるように基板２０１上に形成された発光素子２０２とを有する。基板２０１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。
【００２８】
なお図３では、基板２０１上に直接発光素子２０２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２０１と発光素子２０２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３では凹部２００を有する基板２０１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。
【００２９】
そして凹部２００は曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子２０２側に存在している。
【００３０】
また発光素子２０２は、基板２０１上に形成された電極２０３と、電極２０３上に形成された電界発光層２０４と、電極２０３と重なるように電界発光層２０４上に形成された電極２０５とを有する。なお電極２０３、２０５は、一方が陽極であり他方は陰極である。図３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。電極２０３、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２０４に電流が供給され、電界発光層２０４を発光させることができる。
【００３１】
そして図３に示すレーザ発振器は、図１に示したレーザ発振器と同様に、発光素子２０２が有する電極２０３、２０５によって光共振器が形成されている。電界発光層２０４から発せられた光は、電極２０３、２０５によって共振され、レーザ光として電極２０５側から発振される。なお、基板２０１側に向かってレーザ光が発振されてもよい。
【００３２】
電極２０３、２０５によって形成される光共振器は不安定共振器である。図３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２０３、２０５間の距離Ｌと、電極２０３が有する曲面の焦点距離ｆ（ｆ＞０）がｆ＞（Ｌ＋ｒ２）／２を満たすようにする必要がある。
【００３３】
なお電極２０５が凸部形状の曲面を有し、該曲面の曲率中心が電極２０３の反対側に存在する場合、不安定共振器を形成するためには、共振器長Ｌと、電極２０３の曲率半径ｒ１（ｒ１＞０）、及び電極２０５の曲率半径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２０５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。
【００３４】
なお図１乃至図３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１】
【００３５】
本実施例では、本発明のレーザ発振器に用いられる発光素子の構成について説明する。
【００３６】
図５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５に示す発光素子は、陽極４０１と陰極４０７の間に電界発光層４０８を挟んだ構造を有している。電界発光層４０８は、陽極４０１側から順次積層された、ホール注入層４０２、ホール輸送層４０３、発光層４０４、電子輸送層４０５、電子注入層４０６を有している。
【００３７】
なお本発明のレーザ発振器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。
【００３８】
陽極４０１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４０１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４０１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４０１として用いてもよい。
【００３９】
ホール注入層４０２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。
【００４０】
ホール輸送層４０３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、ＭｏＯxなどの無機物を用いていても良い。
【００４１】
発光層４０４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。
【００４２】
また、発光層４０４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。
【００４３】
電子輸送層４０５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。
【００４４】
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。
【００４５】
また陰極４０７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４０７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、ＩＴＳＯ、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、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等）を積層してもよい。
【００４６】
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４０１と陰極４０７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４０１または陰極４０７において光を透過させる材料を選択する。
【００４７】
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。
【００４８】
なお、以上で述べた本発明の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２】
【００４９】
本実施例では、複数の発光素子を用いた、本発明のレーザ発振器の一形態について説明する。
【００５０】
図６（Ａ）に、発光素子の陽極を作製した時点における、本実施例のレーザ発振器の上面図を示す。また図６（Ｂ）に、図６（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を示す。本実施例のレーザ発振器は、複数の凸部６００を有する基板６０１上に、複数の凸部６００と重なるように反射膜６０２が形成されている。反射膜６０２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。
【００５１】
また陽極６０３が、反射膜６０２上に、複数の凸部６００と重なるように形成されている。陽極６０３は透光性を有する材料で形成されている。なお図６では陽極６０３に透光性をもたせ、反射膜６０２を反射材として用いているが、本実施例はこの形態に限定されない。反射膜６０２を設けずに、光を反射する材料で陽極６０３を形成するようにしても良い。
【００５２】
次に、図７（Ａ）に発光素子が完成した時点における、本実施例のレーザ発振器の上面図を示す。また図７（Ｂ）に、図７（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図を示す。図７では、複数の凸部６００と重なるように、陽極６０３上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色に対応する電界発光層６０４ａ〜６０４ｃが形成されている。なお図７（Ａ）では、電界発光層６０４ａ〜６０４ｃ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６０４ａ〜６０４ｃ上に、複数の凸部６００と重なるように、陰極６０５が形成されている。
【００５３】
本実施例では、任意の陰極６０５は、全ての各陽極６０３と一部分重なっている。該重なっている部分は発光素子６０６に相当し、各発光素子６０６は凸部６００に位置している。そして、陰極６０５の透過率を５〜７０％程度にし、電界発光層６０４ａ〜６０４ｃにおいて発生した光が、反射材として機能する反射膜６０２と陰極６０５間において共振し、陰極６０５側から発振されるようにする。また反射膜６０２と陰極６０５によって形成される光共振器は不安定共振器とすることで、陰極６０５側から発振されたレーザ光の指向性を高める。そして本実施例のレーザ発振器は、パッシブマトリクスの発光装置と同様に、陽極６０３と陰極６０５に印加する電圧を制御することで、選択した発光素子６０６を用いてレーザ光を発振させることができる。
【００５４】
また本実施例では、陽極６０３と陰極６０５を入れ替えてもよい。ただしこの場合、陽極６０３は反射材として機能するので、光を反射させることができる材料で形成する。
【００５５】
なお本実施例では、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。また本実施例では、基板６０１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。なお、本実施例のレーザ発振器（発光装置）を表示装置として用いてもよい。また、各発光素子に駆動素子を設けることにより、本実施例のレーザ発振器をアクティブマトリクス表示装置としてもよい。本実施例のレーザ発振器を設けた表示装置にはプロジェクター等が含まれる。
【００５６】
また本実施例では、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。
【００５７】
本実施例は、実施例１と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例３】
【００５８】
本実施例では、図１に示すレーザ発振器において、基板と発光素子との間に、光を反射させることができる反射膜を形成する形態について説明する。
【００５９】
図４（Ａ）に、本実施例のレーザ発振器の断面図を示す。図４（Ａ）に示すように本実施例のレーザ発振器は、凸部８００を有する基板８０１上に、凸部８００と重なるように反射膜８０２が形成されている。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。
【００６０】
また凸部８００と重なるように、反射膜８０２上に発光素子８０３が形成されている。発光素子８０３は、反射膜８０２上に形成された電極８０４と、電極８０４上に形成された電界発光層８０５と、電極８０４と重なるように電界発光層８０５上に形成された電極８０６とを有する。
【００６１】
基板８０１は凸部８００において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、基板８０１上の発光素子８０３の反対側に存在している。
【００６２】
電極８０４、８０６は、一方が陽極であり他方は陰極である。図４では電極８０４を陽極、電極８０６を陰極とする例を示すが、電極８０４を陰極、電極８０６を陽極としても良い。電極８０４、８０６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８０５に電流が供給され、電界発光層８０５を発光させることができる。図４（Ａ）では、電極８０４は透光性を有しており、反射膜８０２と電極８０６とが反射材として機能する。よって、電界発光層８０５から発せられた光は、電極８０４、８０６によって共振され、レーザ光として電極８０６側から発振される。なお、基板８０１側に向かってレーザ光が発振されてもよい。
【００６３】
図４（Ｂ）に、本実施例のレーザ発振器の断面図を示す。図４（Ｂ）に示すように本実施例のレーザ発振器は、平坦な基板８１１上に、凸部８１０を有する反射膜８１２が形成されている。反射膜８１２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。
【００６４】
また凸部８１０と重なるように、反射膜８１２上に発光素子８１３が形成されている。発光素子８１３は、反射膜８１２上に形成された電極８１４と、電極８１４上に形成された電界発光層８１５と、電極８１４と重なるように電界発光層８１５上に形成された電極８１６とを有する。
【００６５】
反射膜８１２は凸部８１０において曲面を有しており、該曲面の曲率中心は、反射膜８１２上の発光素子８１３の反対側に存在している。
【００６６】
電極８１４、８１６は、一方が陽極であり他方は陰極である。図４では電極８１４を陽極、電極８１６を陰極とする例を示すが、電極８１４を陰極、電極８１６を陽極としても良い。電極８１４、８１６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８１５に電流が供給され、電界発光層８１５を発光させることができる。図４（Ｂ）では、電極８１４は透光性を有しており、反射膜８１２と電極８１６とが反射材として機能する。よって、電界発光層８１５から発せられた光は、電極８１４、８１６によって共振され、レーザ光として電極８１６側から発振される。なお、基板８１１側に向かってレーザ光が発振されてもよい。
【００６７】
本実施例は、実施例１または２と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例４】
【００６８】
本実施例では、図８に示すレーザ発振器において、凸部を有する膜を形成する一形態について説明する。
【００６９】
図８は本実施例のレーザ発振器の断面図である。図８に示すように本実施例のレーザ発振器は、凹部８２０を有する基板８２１と、凹部８２０と重なるように基板８２１上に形成された発光素子８２２とを有する。基板８２１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。
【００７０】
なお図８では、基板８２１上に直接発光素子８２２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８２１と発光素子８２２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８では凹部８２０を有する基板８２１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。
【００７１】
そして凹部８２０は曲面を有しており、該曲面の曲率中心は発光素子８２２側に存在している。
【００７２】
また発光素子８２２は、基板８２１上に形成された電極８２３と、電極８２３上に形成された電界発光層８２４と、電極８２３と重なるように電界発光層８２４上に形成された電極８２５とを有する。なお電極８２３、８２５は、一方が陽極であり他方は陰極である。図８では電極８２３を陽極、電極８２５を陰極とする例を示すが、電極８２３を陰極、電極８２５を陽極としても良い。電極８２３、８２５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８２４に電流が供給され、電界発光層８２４を発光させることができる。
【００７３】
また図８では、発光素子８２２を覆うように、凸部８２６を有する層（以下、凸部層とする）８２７が形成されている。凸部８２６は発光素子８２２と重なるように形成する。なお凸部層８２７は、単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。いずれにせよ、凸部層８２７は透光性を有する。
【００７４】
そして図８に示すレーザ発振器は、図３に示したレーザ発振器と同様に、発光素子８２２が有する電極８２３、８２５によって光共振器が形成されている。電界発光層８２４から発せられた光は、電極８２３、８２５によって共振され、レーザ光として電極８２５側から発振される。  
【００７５】
なお電極８２３、８２５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８２７が有する凸部８２６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８２６に照射されるレーザ光の発散角に合わせて凸部８２６の焦点距離を光学設計すれば良い。
【００７６】
なお図８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。
【００７７】
本実施例は、実施例１乃至３と適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、本発明のレーザ発振器を表示装置として用いてもよい。レーザ発振器を設けた表示装置にはプロジェクターや、レーザ発振器をバックライトとして用いたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等が含まれる。特に、ＦＳ−ＬＣＤの場合には実施例２に示したＲ，Ｇ，Ｂの発光素子を用いてもよい。ＦＳ−ＬＣＤ（Field Sequential LCD）の例として、ＵＳ２００３／００５８２１０に開示された構造を用いてもよい。
【実施例５】
【００７８】
本実施例では、凸部の作製方法の一例について説明する。
【００７９】
まず、図９（Ａ）に示すように、後に凸部が形成される基板１００１上に、加熱により溶融させることができる樹脂１００２を形成する。樹脂１００２は、島状にパターニングしておく。基板１００１には、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。
【００８０】
次に図９（Ｂ）に示すように、島状にパターニングされた樹脂１００２を、その端部に曲面が形成されるように、加熱により溶融する。溶融することで形成された曲面を有する樹脂を１００３に示す。
【００８１】
そして図９（Ｃ）に示すように、樹脂１００３をマスクとして、基板１００１をドライエッチングする。ドライエッチングは、基板１００１の材料に合わせて、最適なエッチングガスを用いる。例えば、基板１００１としてガラスを用いる場合、エッチングガスとしてＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃｌ2などのフッ素系、塩素系のエッチングガスを用いることができる。ドライエッチングにより、図９（Ｃ）に示すように樹脂１００３も共にエッチングされる。よって最終的に図９（Ｄ）に示すように、曲面を有する樹脂１００３の形状に合わせて、基板１００１に凸部１００４を形成することができる。
【００８２】
次に図９（Ｅ）に示すように、基板１００１の凸部１００４が形成されている側に、レーザ光を反射させることができる反射膜１００５を形成する。そして図９（Ｅ）に示す工程まで終了したら、反射膜１００５上に発光素子を形成する。
【００８３】
なお、本実施例では反射材として機能する反射膜１００５を形成しているが、後に形成される発光素子が有する電極を反射材として用いても良いし、基板１００１自体を反射材として用いても良い。
【００８４】
本実施例は、実施例１乃至４と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例６】
【００８５】
本実施例では、本発明のレーザ発振器を用いた電子機器の一形態について説明する。
【００８６】
図１１（Ａ）に、本発明のレーザ発振器を用いたレーザポインタの外観図を示す。１２０１はレーザポインタの本体に相当し、１２０２はレーザ発振器が納められたパッケージに相当する。本体１２０１の内部には、パッケージ１２０２に電力を供給するための電池等が設けられている。また１２０３はパッケージ１２０２への電源の投入を制御するためのスイッチに相当する。
【００８７】
図１１（Ｂ）に、パッケージ１２０２の拡大図を示す。パッケージ１２０２は、レーザ光の不要輻射を遮蔽するための筐体１２０４内に、本発明のレーザ発振器１２０５が設けられている。筐体１２０４の一部は、レーザ発振器１２０５から発振されるレーザ光を取り出すための、透光性を有する窓１２０７を有する。そしてレーザ発振器１２０５は、リード１２０６を介して本体１２０１の内部に設けられている電池から、電力の供給を受けることができる。
【００８８】
図１１（Ｃ）に、レーザ発振器１２０５の拡大図を示す。レーザ発振器１２０５は、凸部を有する基板１２０８と、凸部と重なるように形成された発光素子１２０９とを有する。発光素子１２０９は、２つの電極１２１０、１２１１と、電極１２１０、１２１１間に設けられた電界発光層１２１２とを有する。電極１２１０、１２１１は、ワイヤ１２１４によってリード１２０６と電気的に接続されている。また１２１３は、電界発光層１２１２を封止するための樹脂に相当し、電界発光層１２１２が水や酸素などの影響を受けて劣化するのを防ぐことができる。
【００８９】
リード１２０６を介して電極１２１０、１２１１間に順方向バイアスの電圧が印加されると、電界発光層１２１２に電流が供給され、光が発生する。電界発光層１２１２において発生した光が電極１２１０、１２１１間で共振し、電極１２１０側からレーザ光が発振される。そして電極１２１０、１２１１によって形成される光共振器は不安定共振器であるので、単一のモードに近いレーザ光を得ることができる。そして、基板１２０８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、電子機器の物理的な衝撃に対する耐性を高めることができる。
【００９０】
本実施例は、実施例１乃至５と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例７】
【００９１】
本実施例では、本発明のレーザ発振器に用いられる発光素子の構成について説明する。
【００９２】
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。
【００９３】
なお本発明のレーザ発振器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１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１に記載されている材料に限定されるものではない。
【００９４】
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には正孔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。
【００９５】
電荷発生層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
【００９６】
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。
【００９７】
本実施例は、実施例１乃至６と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例８】
【００９８】
本実施例では、凸部を有する反射材と、平面を有する反射材とを用いた場合の、本発明のレーザ発振器の構造について説明する。
【００９９】
図１３に、凸部を有する反射材１５００と、平面を有する反射材１５０１と、光源１５０２との位置関係を示す。なお光源１５０２は誘導放出光を発生するレーザ媒質に相当し、具体的に本発明では電界発光層のうち、発光層などの光を発生させる層に相当する。またＯは反射材１５００が有する凸部の焦点に相当し、Ｏ’は反射材１５００が有する凸部の曲率中心に相当する。ｆは焦点距離、ｒは曲率半径に相当し、焦点距離ｆは、曲率半径ｒの半分に相当する。反射材１５００の凸部は、曲率中心Ｏ’を反射材１５０１に対して反対側に有している。
【０１００】
光源１５０２から発せられる誘導放出光は、反射材１５００、１５０１間で共振することで、反射材１５０１からレーザ光が発振されると仮定する。そして反射材１５００の凸部の焦点距離をｆ、レーザ光の発散角をθ、反射材１５０１におけるレーザ光のビーム径をＷ、共振器長をＬとすると、発散角θと、焦点距離ｆと、共振器長Ｌの関係が、以下の数２に示す式で表される。
【０１０１】
【数２】
2005123603.tif 000004
【０１０２】
上記数２に示す式を用いることで、レーザ光の指向性を高めるように凸部の形状を光学設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明のレーザ発振器の断面図及び上面図。
【図２】本発明のレーザ発振器の断面図。
【図３】本発明のレーザ発振器の断面図。
【図４】本発明のレーザ発振器の断面図。
【図５】本発明のレーザ発振器に用いられる、発光素子の構造を示す図。
【図６】本発明のレーザ発振器の作製過程における、上面図及び断面図。
【図７】本発明のレーザ発振器の上面図及び断面図。
【図８】本発明のレーザ発振器の断面図。
【図９】凸部の作製方法の一実施例を示す図。
【図１０】凸部の作製方法の一実施例を示す図。
【図１１】本発明のレーザ発振器を用いたレーザポインタの構造を示す図。
【図１２】本発明のレーザ発振器に用いられる、発光素子の構造を示す図。
【図１３】発散角θと、焦点距離ｆと、共振器長Ｌの関係を示す図。
【符号の説明】
【０１０４】
１００    凸部
１０１    基板
１０２    発光素子
１０３    電極
１０４    電界発光層
１０５    電極
【図１】
2005123603.tif 000005
【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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【図１３】
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