发光器件、发光装置以及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能控制亮度、指向性或偏振特性的具有新型结构的发光器件、发光装置和检测装置。发光器件具有光致发光层和形成在该光致发光层或透光层中至少一者的至少一个周期结构。该周期结构包含多个凸部和多个凹部中至少一者，该光致发光层发出的光包括空气中波长为λa的第一光，将相邻的凸部之间或凹部之间的距离设定为Dint、该周期结构的周期为pa、该光致发光层对该第一光的折射率为nwav‑a时，成立λa/nwav‑a＜Dint＜λa或λa/nwav‑a＜pa＜λa的关系。经由该周期结构向与该光致发光层垂直方向射出光的光谱中强度达到峰值的波长A从该光致发光层所包含的光致发光材料的发光光谱中强度达到峰值的波长B偏离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有光致发光层的发光器件、发光装置以及检测装置。
技术介绍
对于照明器具、显示器、投影仪之类的光学设备而言，在多种用途中需要向所需的方向射出光。荧光灯、白色LED等所使用的光致发光材料各向同性地发光。因此，为了使光仅向特定方向射出，这种材料与反射器、透镜等光学部件一起使用。例如，专利文献1公开了使用布光板和辅助反射板来确保指向性的照明系统。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-231941号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题对于光学设备而言，当配置反射器、透镜等光学部件时，需要增大光学设备自身的尺寸来确保它们的空间。优选不用这些光学部件，或者至少使它们小型化。本专利技术提供能够控制光致发光材料的发光效率、指向性或偏振特性的具有新型结构的发光器件、具备该发光器件的发光装置以及检测装置。用于解决问题的手段本专利技术的一个方案的发光器件具有光致发光层和形成在上述光致发光层和透光层中的至少一者上的至少一个周期结构。上述周期结构包含多个凸部和多个凹部中的至少一者，上述光致发光层所发出的光包括空气中的波长为λa的第一光，当将相邻的凸部之间或凹部之间的距离设定为Dint、将上述周期结构的周期设定为pa、将上述光致发光层对上述第一光的折射率
设定为nwav-a时，成立λa/nwav-a＜Dint＜λa或λa/nwav-a＜pa＜λa的关系。经由上述周期结构向与上述光致发光层垂直的方向射出的光的光谱中强度达到峰值的波长A从由上述光致发光层所发出的光的强度达到峰值的波长B偏离。上述总的方案或具体的方案可以通过器件、装置、系统、方法或它们的任意组合来实现。专利技术效果本专利技术的某些实施方式的发光器件、发光装置以及检测装置具有新型构成，根据新的机理，能够控制亮度、指向性或偏振特性。附图说明图1A是表示某个实施方式的发光器件的构成的立体图。图1B是图1A所示的发光器件的局部剖视图。图1C是表示另一个实施方式的发光器件的构成的立体图。图1D是图1C所示的发光器件的局部剖视图。图2是表示分别改变发光波长和周期结构的周期来计算向正面方向射出的光的增强度的结果的图。图3是图示式(10)中的m＝1和m＝3的条件的图表。图4是表示改变发光波长和光致发光层的厚度t来计算向正面方向输出的光的增强度的结果的图。图5A是表示厚度t＝238nm时计算向x方向导波(引导光(to guide light))的模式的电场分布的结果的图。图5B是表示厚度t＝539nm时计算向x方向导波的模式的电场分布的结果的图。图5C是表示厚度t＝300nm时计算向x方向导波的模式的电场分布的结果的图。图6是表示以与图2的计算相同的条件就光的偏振为具有与y方向垂直的电场成分的TE模式时计算光的增强度的结果的图。图7A是表示二维周期结构的例子的俯视图。图7B是表示就二维周期结构进行与图2相同的计算的结果的图。图8是表示改变发光波长和周期结构的折射率来计算向正面方向输出
的光的增强度的结果的图。图9是表示以与图8相同的条件将光致发光层的膜厚设定为1000nm时的结果的图。图10是表示改变发光波长和周期结构的高度来计算向正面方向输出的光的增强度的结果的图。图11是表示以与图10相同的条件将周期结构的折射率设定为np＝2.0时的计算结果的图。图12是表示设定为光的偏振为具有与y方向垂直的电场成分的TE模式来进行与图9所示的计算相同的计算的结果的图。图13是表示以与图9所示的计算相同的条件将光致发光层的折射率nwav变更为1.5时的结果的图。图14是表示在折射率为1.5的透明基板之上设置有与图2所示的计算相同的条件的光致发光层和周期结构时的计算结果的图。图15是图示式(15)的条件的图表。图16是表示具备图1A、1B所示的发光器件100和使激发光射入光致发光层110的光源180的发光装置200的构成例的图。图17是用于说明通过使激发光与模拟导波模式结合而使光高效地射出的构成的图；(a)表示具有x方向的周期px的一维周期结构；(b)表示具有x方向的周期px、y方向的周期py的二维周期结构；(c)表示(a)的构成中的光的吸收率的波长依赖性；(d)表示(b)的构成中的光的吸收率的波长依赖性。图18A是表示二维周期结构的一个例子的图。图18B是表示二维周期结构的另一个例子的图。图19A是表示在透明基板上形成了周期结构的变形例的图。图19B是表示在透明基板上形成了周期结构的另一个变形例的图。图19C是表示在图19A的构成中改变发光波长和周期结构的周期来计算向正面方向输出的光的增强度的结果的图。图20是表示混合了多个粉末状发光器件的构成的图。图21是表示在光致发光层之上二维地排列周期不同的多个周期结构的例子的俯视图。图22是表示具有表面上形成有凹凸结构的多个光致发光层110层叠而成的结构的发光器件的一个例子的图。图23是表示在光致发光层110与周期结构120之间设置了保护层150的构成例的剖视图。图24是表示通过仅加工光致发光层110的一部分来形成周期结构120的例子的图。图25是表示形成在具有周期结构的玻璃基板上的光致发光层的截面TEM图像的图。图26是表示测定试制的发光器件的出射光的正面方向的光谱的结果的图表。图27(a)和(b)是表示试制的发光器件的出射光的角度依赖性的测定结果(上段)和计算结果(下段)的图表。图28(a)和(b)是表示试制的发光器件的出射光的角度依赖性的测定结果(上段)和计算结果(下段)的图表。图29是表示测定试制的发光器件的出射光(波长为610nm)的角度依赖性的结果的图表。图30是示意性地表示平板型波导的一个例子的立体图。图31A是表示由亚微米结构以0°方向射出的光的强度的波长依赖性的一个例子的图。图31B是表示由亚微米结构以5°方向射出的光的强度的波长依赖性的一个例子的图。图32是表示被亚微米结构增强的光的波长和角度与光致发光材料的发光光谱的关系的图。图33A是示意性地表示射出根据波长而在空间上分光的光的发光装置300的构成例的图。图33B是表示发光装置的变形例的图。图33C是表示发光装置的另一个变形例的图。图33D是表示发光装置的又一个变形例的图。图34是表示投影装置(投影仪)500的构成例的图。图35A是示意性地表示检测装置400的构成的图。图35B是表示检测装置的变形例的图。图36是用于说明在光致发光层110上具有周期结构120的发光器件中的受到发光增强效果的光的波长与出射方向的关系的示意图。图37A的(a)～(c)是表示排列了显示发光增强效果的波长不同的多个周期结构的构成的例子的俯视示意图。图37B是具备微透镜的发光器件的剖视示意图。图38(a)和(b)是具有发光波长不同的多个光致发光层的发光器件的剖视示意图。图39(a)～(d)是表示在光致发光层之下具有防扩散层(阻隔层)的发光器件的剖视示意图。图40(a)～(c)是表示在光致发光层之下具有晶体生长层(籽晶层)的发光器件的剖视示意图。图41(a)和(b)是表示具有用于保护周期结构的表面保护层的发光器件的剖视示意图。图42(a)～(d)是表示具有透明高热传导层的发光器件的剖视示意图。图43(a)～(d)是表示改善了散热特性的发光装置的剖视示意图。图44(a)～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，其具有：光致发光层；透光层，该透光层以与所述光致发光层接近的方式配置；以及至少一个周期结构，该至少一个周期结构形成在所述光致发光层和所述透光层中的至少一者上，其中，所述周期结构包含多个凸部和多个凹部中的至少一者，所述光致发光层所发出的光包括空气中的波长为λa的第一光，当将相邻的凸部之间或凹部之间的距离设定为Dint、将所述光致发光层对所述第一光的折射率设定为nwav‑a时，成立λa/nwav‑a＜Dint＜λa的关系，经由所述周期结构向与所述光致发光层垂直的方向射出的光的光谱中强度达到峰值的波长A从所述光致发光层所包含的光致发光材料的发光光谱中强度达到峰值的波长B偏离。

【技术特征摘要】
2015.03.13 JP 2015-0506801.一种发光器件，其具有：光致发光层；透光层，该透光层以与所述光致发光层接近的方式配置；以及至少一个周期结构，该至少一个周期结构形成在所述光致发光层和所述透光层中的至少一者上，其中，所述周期结构包含多个凸部和多个凹部中的至少一者，所述光致发光层所发出的光包括空气中的波长为λa的第一光，当将相邻的凸部之间或凹部之间的距离设定为Dint、将所述光致发光层对所述第一光的折射率设定为nwav-a时，成立λa/nwav-a＜Dint＜λa的关系，经由所述周期结构向与所述光致发光层垂直的方向射出的光的光谱中强度达到峰值的波长A从所述光致发光层所包含的光致发光材料的发光光谱中强度达到峰值的波长B偏离。2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述波长A大于所述波长B。3.根据权利要求1所述的发光器件，其中，当将所述光致发光层所含的光致发光材料的发光光谱的半峰半宽设定为HWHM时，所述波长A从所述波长B偏离HWHM以上。4.根据权利要求1所述的发光器件，其中，在所述光致发光层所含的光致发光材料的发光光谱中，存在两个强度为峰值的一半的波长，当将所述两个波长中与所述波长B的差更大的波长C与所述波长B的差设定为W时，所述波长A从所述波长B偏离W以上。5.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述波长λa与所述波长A一致。6.一种发光器件，其具有：透光层；至少一个周期结构，该至少一个周期结构形成在所述透光层上；以及光致发光层，该光致发光层以与所述周期结构接近的方式配置，其中，所述周期结构包含多个凸部和多个凹部中的至少一者，所述光致发光层所发出的光包括空气中的波长为λa的第一光，当将所述光致发光层对所述第一光的折射率设定为nwav-a、将所述周期结构的周期设定为pa时，成立λa/nwav-a＜pa＜λa的关系，经由所述周期结构向与所述光致发光层垂直的方向射出的光的光谱中强度达到峰值的波长A从所述光致发光层所包含的光致发光材料的发光光谱中强度达到峰值的波长B偏离。7.一种发光器件，其具有：光致发光层；透光层，该透光层具有比所述光致发光层高的折射率；以及至少一个周期结构，该至少一个周期结构形成在所述透光层上，其中，所述周期结构包含多个凸部和多个凹部中的至少一者，所述光致发光层所发出的光包括空气中的波长为λa的第一光，当将所述光致发光层对所述第一光的折射率设定为nwav-a、将所述周期结构的周期设定为pa时，成立λa/nwav-a＜pa＜λa的关系，经由所述周期结构向与所述光致发光层垂直的方向射出的光的光谱中强度达到峰值的波长A从所述光致发光层所包含的光致发光材料的发光光谱中强度达到峰值的波长B偏离。8.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述光致发光层与所述透光层互相接触。9.一种发光器件，其具有：光致发光层；以及至少一个周期结构，该至少一个周期结构形成在所述光致发光层上，其中，所述周期结构包含多个凸部和多个凹部中的至少一者，所述光致发光层所发出的光包括空气中的波长为λa的第一光，当将所述光致发光层对所述第一光的折射率设定为nwav-a、将所述周期结构的周期设定为pa时，成立λa/nwav-a＜pa＜λa的关系，经由所述周期结构向与所述光致发光层垂直的方向射出的光的光谱中强度达到峰值的波长A从所述光致发光层所包含的光致发光材料的发光光谱中强度达到峰值的波长B偏离。10.一种发光装置，其具备：权利要求1～9中任一项所述的发光器件；以及光学快门，该光学快门具有分别配置在由所述发光器件分别向多个方向发出的多个光线的路径上的多个透光区域，并且使所述多个透光区域的透光率各自变化。11.一种投影装置，其具备：权利要求10所述的发光装置；以及光学体系，该光学体系使由所述光学快门射出的光聚焦。12.一种发光装置，其具备：权利要求1～9中任一项所述的发光器件；以及光学滤波器，该光学滤波器配置在由所述发光器件发出的光的路径上，并具有使由所述发光器件向特定方向射出的光线透过的透光区域。13.根据权利要求12所述的发光装置，其中，所述光学滤波器具有包括所述透光区域在内的多个透光区域，所述多个透光区域使由所述发光器件分别向特定多个方向射出的多个光线透过。14.根据权利要求12所述的发光装置，其还具备以使不同的波长的光线透...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻田安寿，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP