具备光致发光层的发光元件制造技术

提供一种具有利用光致发光材料的新的构造的发光元件。发光元件具备：透光层，具有第1表面；光致发光层，位于第1表面上，具有透光层侧的第2表面及相反侧的第3表面，接受激励光而从第3表面发出包括第1光的光。光致发光层具有在第3表面上包括多个凸部的第1表面构造。透光层具有在第1表面包括的多个凸部的第2表面构造。第1表面构造及第2表面构造限制从第3表面发出的第1光的指向角。在与光致发光层垂直且与第1表面构造中的多个凸部的排列方向平行的截面中，第1表面构造中的多个凸部中的第1凸部的基部的宽度比顶部的宽度大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光元件，特别涉及具备光致发光(Photoluminescence)层的发光元件。
技术介绍
在照明器具、显示器、投影机等的光学设备中，在许多用途中要求向需要的方向射出光。在荧光灯、白色LED等中使用的光致发光材料各向同性地发光。由此，这样的材料为了使光仅向特定的方向射出而与反射器或透镜等的光学部件一起使用。例如，专利文献1公开了一种使用配光板及辅助反射板确保了指向性的照明系统。专利文献1：日本特开2010－231941号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在光学设备中，如果配置反射器或透镜等的光学部件，则为了确保其空间，需要使光学设备自身的尺寸变大。希望将这些光学部件去掉、或至少将其小型化。本专利技术提供一种具有利用光致发光材料的新的构造的发光元件。本专利技术的一实施方式的发光元件具备：透光层，具有第1表面；光致发光层，位于上述第1表面上，具有上述透光层侧的第2表面及与上述第2表面相反侧的第3表面，接受激励光而从上述第3表面发出包括空气中的波长为λa的第1光的光。上述光致发光层具有在上述第3表面上包括多个凸部的第1表面构造。上述透光层具有在上述第1表面上包括与上述多个凸部对应的多个凸部的第2表面构造。上述第1表面构造及上述第2表面构造限制从上述第3表面发出的上述第1光的指向角。上述第1表面构造中的上述多个凸部包括第1凸部。在与上述光致发光层垂直且与上述第1表面构造中的上述多个凸部的排列方向平行的截面中，上述第1凸部的基部的宽度比顶部的宽度大。上述包含性或具体的形态也可以通过元件、装置、系统、方法或它们的任意的组合来实现。专利技术效果根据本专利技术的实施方式，能够提供一种具有利用光致发光材料的新的构造的发光元件。附图说明图1A是表示一实施方式的发光元件的结构的立体图。图1B是图1A所示的发光元件的局部剖面图。图1C是表示另一实施方式的发光元件的结构的立体图。图1D是图1C所示的发光元件的局部剖面图。图2是表示将发光波长及周期构造的周期分别改变而计算向正面方向射出的光的增强度的结果的图。图3是将式(10)中的m＝1及m＝3的条件图示的曲线图。图4是表示将发光波长及光致发光层的厚度t改变而计算向正面方向输出的光的增强度的结果的图。图5A是表示计算厚度t＝238nm时在x方向上导波的模的电场分布的结果的图。图5B是表示计算厚度t＝539nm时在x方向上导波的模的电场分布的结果的图。图5C是表示计算厚度t＝300nm时在x方向上导波的模的电场分布的结果的图。图6是表示在与图2的计算相同条件下，对于光的偏振光是具有与y方向垂直的电场成分的TE模的情况，计算光的增强度的结果的图。图7A是表示2维的周期构造的例子的平面图。图7B是表示关于2维周期构造进行与图2同样的计算的结果的图。图8是表示改变发光波长及周期构造的折射率而计算向正面方向输出的光的增强度的结果的图。图9是表示在与图8同样的条件下使光致发光层的膜厚为1000nm的情况下的结果的图。图10是表示改变发光波长及周期构造的高度而计算向正面方向输出的光的增强度的结果的图。图11是表示在与图10同样的条件下使周期构造的折射率为np＝2.0的情况下的计算结果的图。图12是表示假设光的偏振光是具有与y方向垂直的电场成分的TE模而进行与图9所示的计算同样的计算的结果的图。图13是表示在与图9所示的计算同样的条件下将光致发光层的折射率nwav变更为1.5的情况下的结果的图。图14是表示在折射率为1.5的透明基板之上设有与图2所示的计算相同条件的光致发光层及周期构造的情况下的计算结果的图。图15是图示了式(15)的条件的曲线图。图16是表示具备图1A、图1B所示的发光元件100和使激励光向光致发光层110入射的光源180的发光装置200的结构例的图。图17A是表示具有x方向的周期px的1维周期构造的图。图17B是表示具有x方向的周期px、y方向的周期py的2维周期构造的图。图17C是表示图17A的结构的光的吸收率的波长依存性的图。图17D是表示图17B的结构的吸收率的波长依存性的图。图18A是表示2维周期构造的一例的图。图18B是表示2维周期构造的另一例的图。图19A是表示在透明基板上形成周期构造的变形例的图。图19B是表示在透明基板上形成周期构造的另一变形例的图。图19C是表示在图19A的结构中改变发光波长及周期构造的周期而计算向正面方向输出的光的增强度的结果的图。图20是表示使多个粉末状的发光元件混合的结构的图。图21是表示在光致发光层之上2维地排列有周期不同的多个周期构造的例子的平面图。图22是表示具有将在表面上形成有凹凸构造的多个光致发光层110层叠的构造的发光元件的一例的图。图23是表示在光致发光层110与周期构造120之间设有保护层150的结构例的剖面图。图24是表示通过仅将光致发光层110的一部分加工而形成了周期构造120的例子的图。图25是表示在具有周期构造的玻璃基板上形成的光致发光层的截面TEM像的图。图26是表示测量试制的发光元件的射出光的向正面方向的波谱的结果的曲线图。图27A是表示使射出TM模的直线偏振光的发光元件以与1维周期构造120的行方向平行的轴为旋转轴旋转的状况的图。图27B是表示测量使试制的发光元件如图27A所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图27C是表示计算使试制的发光元件如图27A所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图27D是表示使射出TE模的直线偏振光的发光元件以与1维周期构造120的行方向平行的轴为旋转轴旋转的状况的图。图27E是表示测量使试制的发光元件如图27D所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图27F是表示计算使试制的发光元件如图27D所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图28A是表示使射出TE模的直线偏振光的发光元件以与1维周期构造120的行方向垂直的轴为旋转轴旋转的状况的图。图28B是表示测量使试制的发光元件如图28A所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图28C是表示计算使试制的发光元件如图28A所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图28D是表示使射出TM模的直线偏振光的发光元件以与1维周期构造120的行方向平行的轴为旋转轴旋转的状况的图。图28E是表示测量使试制的发光元件如图28D所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图28F是表示计算使试制的发光元件如图28D所示那样旋转时的射出光的角度依存性的结果的曲线图。图29是表示测量试制的发光元件的射出光(波长610nm)的角度依存性的结果的曲线图。图30是示意地表示平板型导波路的一例的立体图。图31是用来说明在光致发光层110上具有周期构造120的发光元件的受到发光增强效果的光的波长与射出方向的关系的示意图。图32A是表示排列有呈现发光增强效果的波长不同的多个周期构造的结构的例子的示意性的平面图。图32B是表示排列有1维周期构造的凸部延伸的方位不同的多个周期构造的结构的例子的示意性的平面图。图32C是表示排列有多个2维周期构造的结构的例子的示意性的平面图。图33是具备微透镜的发光元件的示意性的剖面图。图34A是具备发光波长不同的多个光致发光层的发光元件的示意性的剖面图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件，其特征在于，具备：透光层，具有第1表面；光致发光层，位于上述第1表面上，具有上述透光层侧的第2表面及与上述第2表面相反侧的第3表面，接受激励光而从上述第3表面发出包括空气中的波长为λa的第1光的光；上述光致发光层具有在上述第3表面上包括多个凸部的第1表面构造；上述透光层具有在上述第1表面上包括与上述多个凸部对应的多个凸部的第2表面构造；上述第1表面构造及上述第2表面构造限制从上述第3表面发出的上述第1光的指向角；上述第1表面构造中的上述多个凸部包括第1凸部；在与上述光致发光层垂直且与上述第1表面构造中的上述多个凸部的排列方向平行的截面中，上述第1凸部的基部的宽度比顶部的宽度大。

【技术特征摘要】
2015.08.27 JP 2015-167927;2015.08.27 JP 2015-167921.一种发光元件，其特征在于，具备：透光层，具有第1表面；光致发光层，位于上述第1表面上，具有上述透光层侧的第2表面及与上述第2表面相反侧的第3表面，接受激励光而从上述第3表面发出包括空气中的波长为λa的第1光的光；上述光致发光层具有在上述第3表面上包括多个凸部的第1表面构造；上述透光层具有在上述第1表面上包括与上述多个凸部对应的多个凸部的第2表面构造；上述第1表面构造及上述第2表面构造限制从上述第3表面发出的上述第1光的指向角；上述第1表面构造中的上述多个凸部包括第1凸部；在与上述光致发光层垂直且与上述第1表面构造中的上述多个凸部的排列方向平行的截面中，上述第1凸部的基部的宽度比顶部的宽度大。2.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，上述第1表面构造中的上述多个凸部的侧面的倾斜角比上述第2表面构造中的上述多个凸部的侧面的倾斜角小。3.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，上述第2表面构造包括与上述第1凸部对应的第2凸部；在上述截面中，上述第1凸部的基部的宽度比上述第2凸部的顶部的宽度小。4.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，上述第2表面构造包括与上述第1凸部对应的第2凸部；在上述截面中，上述第1凸部的基部的宽度比上述第2凸部的顶部的宽度大。5.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，上述第2表面构造中的上述多个凸部包括与上述第1凸部对应的第2凸部；在上述截面中，上述第2凸部的基部的宽度比上述第2凸部的顶部的宽度大。6.如权利要求5所述的发光元件，其特征在于，上述第1表面构造中的上述多个凸部的侧面的至少一部分相对于与上述光致发光层垂直的方向倾斜；上述第2表面构造中的上述多个凸部的侧面的至少一部分相对于与上述光致发光层垂直的方向倾斜。7.如权利要求5所述的发光元件，其特征在于，上述第1表面构造中的上述多个凸部的侧面的至少一部分、以及上述第2表面构造中的上述多个凸部的侧面的至少一部分当中的至少一方是台阶状。8.如权利要求1～7中任一项所述的发光元件，其特征在于，如果设上述第1表面构造中的邻接的两个凸部间的距离为D1int、设上述第2表面构造中的邻接的两个凸部间的距离为D2int、设上述光致发光层对于上述第1光的折射率为nwav－a，则λa/nwav－a<D1int<λa以及λa/nwav－a<D2int<λa的关系成立。9.一种发光元件，其特征在于，具备：透光层，具有第1表面；光致发光层，位于上述第1表面上，具有上述透光层侧的第2表面及与上述第2表面相反侧的第3表面，接受激励光而从上述第3表面发出包括空气中的波长为λa的第1光的光；上述光致发光层具有在上述第3表面上包括多个凹部的第1表面构造；上述透光层具有在上述第1表面上包括与上述多个凹部对应的多个凹部的第2表面构造；上述第1表面构造及上述第2表面构造限制从上述第3...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻田安寿，平泽拓，
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