發(fā)光器件、發(fā)光裝置以及檢測裝置的制造方法

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發(fā)光器件、發(fā)光裝置以及檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能控制亮度、指向性或偏振特性的具有新型結構的發(fā)光器件、發(fā)光裝置和檢測裝置。發(fā)光器件具有光致發(fā)光層和形成在該光致發(fā)光層或透光層中至少一者的至少一個周期結構。該周期結構包含多個凸部和多個凹部中至少一者，該光致發(fā)光層發(fā)出的光包括空氣中波長為λa的第一光，將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為Dint、該周期結構的周期為pa、該光致發(fā)光層對該第一光的折射率為nwav?a時，成立λa/nwav?a＜Dint＜λa或λa/nwav?a＜pa＜λa的關系。經由該周期結構向與該光致發(fā)光層垂直方向射出光的光譜中強度達到峰值的波長A從該光致發(fā)光層所包含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜中強度達到峰值的波長B偏離。
【專利說明】
發(fā)光器件、發(fā)光裝置從及檢測裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及具有光致發(fā)光層的發(fā)光器件、發(fā)光裝置W及檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 對于照明器具、顯示器、投影儀之類的光學設備而言，在多種用途中需要向所需的方向射出光。巧光燈、白色Lm)等所使用的光致發(fā)光材料各向同性地發(fā)光。因此，為了使光僅向特定方向射出，運種材料與反射器、透鏡等光學部件一起使用。例如，專利文獻1公開了使用布光板和輔助反射板來確保指向性的照明系統(tǒng)。
[0003] 現有技術文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1:日本特開2010-231941號公報

【發(fā)明內容】

[0006] 發(fā)明所要解決的問題
[0007] 對于光學設備而言，當配置反射器、透鏡等光學部件時，需要增大光學設備自身的尺寸來確保它們的空間。優(yōu)選不用運些光學部件，或者至少使它們小型化。
[0008] 本發(fā)明提供能夠控制光致發(fā)光材料的發(fā)光效率、指向性或偏振特性的具有新型結構的發(fā)光器件、具備該發(fā)光器件的發(fā)光裝置W及檢測裝置。
[0009] 用于解決問題的手段
[0010] 本發(fā)明的一個方案的發(fā)光器件具有光致發(fā)光層和形成在上述光致發(fā)光層和透光層中的至少一者上的至少一個周期結構。上述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為化nt、將上述周期結構的周期設定為Pa、將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為rw-a時，成立λ3/η>?ν-3< Dint <λ。或Aa/riwav-a <化<λ。的關系。經由上述周期結構向與上述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。
[0011] 上述總的方案或具體的方案可W通過器件、裝置、系統(tǒng)、方法或它們的任意組合來實現。
[0012]發(fā)明效果
[0013] 本發(fā)明的某些實施方式的發(fā)光器件、發(fā)光裝置W及檢測裝置具有新型構成，根據新的機理，能夠控制亮度、指向性或偏振特性。
【附圖說明】
[0014] 圖1A是表示某個實施方式的發(fā)光器件的構成的立體圖。
[0015] 圖1B是圖1A所示的發(fā)光器件的局部剖視圖。
[0016] 圖1C是表示另一個實施方式的發(fā)光器件的構成的立體圖。
[0017] 圖ID是圖1C所示的發(fā)光器件的局部剖視圖。
[0018] 圖2是表示分別改變發(fā)光波長和周期結構的周期來計算向正面方向射出的光的增強度的結果的圖。
[0019] 圖3是圖示式(10)中的m=l和m = 3的條件的圖表。
[0020] 圖4是表示改變發(fā)光波長和光致發(fā)光層的厚度t來計算向正面方向輸出的光的增強度的結果的圖。
[0021] 圖5A是表示厚度t = 238皿時計算向X方向導波（引導光(to guide light))的模式的電場分布的結果的圖。
[0022] 圖5B是表示厚度t = 539nm時計算向X方向導波的模式的電場分布的結果的圖。
[0023] 圖5C是表示厚度t = 300nm時計算向X方向導波的模式的電場分布的結果的圖。
[0024] 圖6是表示W與圖2的計算相同的條件就光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式時計算光的增強度的結果的圖。
[0025] 圖7A是表示二維周期結構的例子的俯視圖。
[0026] 圖7B是表示就二維周期結構進行與圖2相同的計算的結果的圖。
[0027] 圖8是表示改變發(fā)光波長和周期結構的折射率來計算向正面方向輸出的光的增強度的結果的圖。
[0028] 圖9是表示W與圖8相同的條件將光致發(fā)光層的膜厚設定為lOOOnm時的結果的圖。
[0029] 圖10是表示改變發(fā)光波長和周期結構的高度來計算向正面方向輸出的光的增強度的結果的圖。
[0030] 圖11是表示W與圖10相同的條件將周期結構的折射率設定為np = 2.0時的計算結果的圖。
[0031] 圖12是表示設定為光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式來進行與圖 9所示的計算相同的計算的結果的圖。
[0032] 圖13是表示W與圖9所示的計算相同的條件將光致發(fā)光層的折射率nwav變更為1.5 時的結果的圖。
[0033] 圖14是表示在折射率為1.5的透明基板之上設置有與圖2所示的計算相同的條件的光致發(fā)光層和周期結構時的計算結果的圖。
[0034] 圖15是圖示式(15)的條件的圖表。
[0035] 圖16是表示具備圖1A、1B所示的發(fā)光器件100和使激發(fā)光射入光致發(fā)光層110的光源180的發(fā)光裝置200的構成例的圖。
[0036] 圖17是用于說明通過使激發(fā)光與模擬導波模式結合而使光高效地射出的構成的圖；（a)表示具有X方向的周期px的一維周期結構；（b)表示具有X方向的周期px、y方向的周期 Py的二維周期結構；（C)表示(a)的構成中的光的吸收率的波長依賴性；（d)表示(b)的構成中的光的吸收率的波長依賴性。
[0037] 圖18A是表示二維周期結構的一個例子的圖。
[0038] 圖18B是表示二維周期結構的另一個例子的圖。
[0039] 圖19A是表示在透明基板上形成了周期結構的變形例的圖。
[0040] 圖19B是表示在透明基板上形成了周期結構的另一個變形例的圖。
[0041] 圖19C是表示在圖19A的構成中改變發(fā)光波長和周期結構的周期來計算向正面方向輸出的光的增強度的結果的圖。
[0042] 圖20是表示混合了多個粉末狀發(fā)光器件的構成的圖。
[0043] 圖21是表示在光致發(fā)光層之上二維地排列周期不同的多個周期結構的例子的俯視圖。
[0044] 圖22是表示具有表面上形成有凹凸結構的多個光致發(fā)光層110層疊而成的結構的發(fā)光器件的一個例子的圖。
[0045] 圖23是表示在光致發(fā)光層110與周期結構120之間設置了保護層150的構成例的剖視圖。
[0046] 圖24是表示通過僅加工光致發(fā)光層110的一部分來形成周期結構120的例子的圖。
[0047] 圖25是表示形成在具有周期結構的玻璃基板上的光致發(fā)光層的截面TEM圖像的圖。
[0048] 圖26是表示測定試制的發(fā)光器件的出射光的正面方向的光譜的結果的圖表。
[0049] 圖27(a)和(b)是表示試制的發(fā)光器件的出射光的角度依賴性的測定結果(上段）和計算結果(下段)的圖表。
[0050] 圖28(a)和(b)是表示試制的發(fā)光器件的出射光的角度依賴性的測定結果(上段）和計算結果(下段)的圖表。
[0051] 圖29是表示測定試制的發(fā)光器件的出射光(波長為610nm)的角度依賴性的結果的圖表。
[0052] 圖30是示意性地表示平板型波導的一個例子的立體圖。
[0053] 圖31A是表示由亞微米結構方向射出的光的強度的波長依賴性的一個例子的圖。
[0054] 圖31B是表示由亞微米結構方向射出的光的強度的波長依賴性的一個例子的圖。
[0055] 圖32是表示被亞微米結構增強的光的波長和角度與光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜的關系的圖。
[0056] 圖33A是示意性地表示射出根據波長而在空間上分光的光的發(fā)光裝置300的構成例的圖。
[0057] 圖33B是表示發(fā)光裝置的變形例的圖。
[005引圖33C是表示發(fā)光裝置的另一個變形例的圖。
[0059] 圖33D是表示發(fā)光裝置的又一個變形例的圖。
[0060] 圖34是表示投影裝置(投影儀)500的構成例的圖。
[0061 ]圖35A是示意性地表示檢測裝置400的構成的圖。
[0062] 圖35B是表示檢測裝置的變形例的圖。
[0063] 圖36是用于說明在光致發(fā)光層110上具有周期結構120的發(fā)光器件中的受到發(fā)光增強效果的光的波長與出射方向的關系的示意圖。
[0064] 圖37A的(a)~(C)是表示排列了顯示發(fā)光增強效果的波長不同的多個周期結構的構成的例子的俯視示意圖。
[0065] 圖37B是具備微透鏡的發(fā)光器件的剖視示意圖。
[0066] 圖38(a)和(b)是具有發(fā)光波長不同的多個光致發(fā)光層的發(fā)光器件的剖視示意圖。
[0067] 圖39(a)~(d)是表示在光致發(fā)光層之下具有防擴散層(阻隔層）的發(fā)光器件的剖視示意圖。
[0068] 圖40(a)~（C)是表示在光致發(fā)光層之下具有晶體生長層(巧晶層）的發(fā)光器件的剖視示意圖。
[0069] 圖41(a)和(b)是表示具有用于保護周期結構的表面保護層的發(fā)光器件的剖視示意圖。
[0070] 圖42(a)~(d)是表示具有透明高熱傳導層的發(fā)光器件的剖視示意圖。
[0071] 圖43(a)~(d)是表示改善了散熱特性的發(fā)光裝置的剖視示意圖。
[0072] 圖44(a)~(d)是表示具有高熱傳導構件的發(fā)光器件的示意圖。
[0073] 圖45(a)和(b)是表示敷設(tiling)后的多個發(fā)光器件中的高熱傳導構件的配置的例子的示意圖。
[0074] 圖46(a)和(b)是表示具備聯鎖電路的發(fā)光裝置的例子的示意圖。
[0075] 圖47(a)~(f)是用于說明使用了珠子的亞微米結構的形成方法的圖。
[0076] 圖48是表示具備本發(fā)明的發(fā)光器件作為屏幕的透明顯示器的構成的示意圖。
[0077] 符號說明
[007引 100、100a發(fā)光器件
[0079] 110光致發(fā)光層(導波層）
[0080] 120、120'、120a、120b、120c透光層(周期結構、亞微米結構）
[0081 ] 140透明基板
[00劇 150保護層
[0083] 180 光源
[0084] 200發(fā)光裝置
[0085] 300、300a、300b 發(fā)光裝置 [00化]310發(fā)光器件
[0087] 320旋轉機構
[0088] 320a滑動機構
[0089] 330光學濾波器
[0090] 332透光區(qū)域
[0091] 334遮光區(qū)域
[0092] 340光學體系
[0093] 350 光學快口
[0094] 400、400a 檢測裝置
[00 巧]410 檢測器（detector)
[0096] 420保持構件
[0097] 450被檢測物(檢體）
[0098] 500投影裝置(投影儀）
[0099] 510積分棒
[0100] 520全反射棱鏡
[0101] 530數字鏡設備
[0102] 540a、540b、540c 光學體系
[0103] 550驅動電路
[0104] 560控制電路
【具體實施方式】
[0105] 本發(fā)明包括W下項目所述的發(fā)光器件W及發(fā)光裝置。
[0106] [項目 1]
[0107] -種發(fā)光器件，其具有：
[0108] 光致發(fā)光層；
[0109] 透光層，該透光層W與上述光致發(fā)光層接近的方式配置；W及
[0110] 亞微米結構，該亞微米結構形成在上述光致發(fā)光層和上述透光層中的至少一者上，并向上述光致發(fā)光層或上述透光層的面內擴散，
[0111] 其中，上述亞微米結構包含多個凸部或多個凹部，
[0112] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0113] 當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為Dint、將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為rw-a時，成立Aa/rw-a<^nt <λ。的關系。
[0114] [項目 2]
[0115] 根據項目1所述的發(fā)光器件，其中，上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的至少一個周期結構，上述至少一個周期結構包含當將周期設定為Pa時成立λ。/ η?ν-3<ρ3<λ3的關系的第一周期結構。
[0116] [項目 3]
[0117] 根據項目1或2所述的發(fā)光器件，其中，上述透光層對上述第一光的折射率nt-a小于上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率riwav-a。
[0118] [項目 4]
[0119] 根據項目1~3中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述第一光在由上述亞微米結構預先確定的第一方向上強度最大。
[0120] [項目 5]
[0121] 根據項目4所述的發(fā)光器件，其中，上述第一方向為上述光致發(fā)光層的法線方向。 [012^ [項目 6]
[0123] 根據項目4或5所述的發(fā)光器件，其中，向上述第一方向射出的上述第一光為直線偏振光。
[0124] [項目 7]
[0125] 根據項目4~6中任一項所述的發(fā)光器件，其中，W上述第一光的上述第一方向為基準時的指向角小于15°。
[0126] [項目 8]
[0127] 根據項目4~7中任一項所述的發(fā)光器件，其中，具有與上述第一光的波長λ。不同的波長Ab的第二光在與上述第一方向不同的第二方向上強度最大。
[012引[項目9]
[0129]根據項目1~8中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述透光層具有上述亞微米結構。
[0130] [項目 10]
[0131] 根據項目1~9中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述光致發(fā)光層具有上述亞微米結構。
[0132] [項目 11]
[0133] 根據項目1~8中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述光致發(fā)光層具有平坦的主面，
[0134] 上述透光層形成在上述光致發(fā)光層的上述平坦的主面上，并且具有上述亞微米結構。
[0135] [項目 12]
[0136] 根據項目11所述的發(fā)光器件，其中，上述光致發(fā)光層被透明基板支撐。
[0137] [項目 13]
[0138] 根據項目1~8中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述透光層為在一個主面上具有上述亞微米結構的透明基板，
[0139] 上述光致發(fā)光層被形成在上述亞微米結構之上。
[0140] [項目 14]
[0141] 根據項目1或2所述的發(fā)光器件，其中，上述透光層對上述第一光的折射率m-a為上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率rwv-aW上，上述亞微米結構所具有的上述多個凸部的高度或上述多個凹部的深度為150nmW下。
[0142] [項目 15]
[0143] 根據項目1和3~14中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的至少一個周期結構，上述至少一個周期結構包含當將周期設定為Pa時成立Aa/nwav-a<Pa<Aa的關系的第一周期結構，
[0144] 上述第一周期結構為一維周期結構。
[0145] [項目 16]
[0146] 根據項目15所述的發(fā)光器件，其中，上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為與λ。不同的Ab的第二光，
[0147] 在將上述光致發(fā)光層對上述第二光的折射率設定為nwav-b的情況下，上述至少一個周期結構還包含當將周期設定為Pb時成立Ab/nwav-b<pb<Ab的關系的第二周期結構，
[0148] 上述第二周期結構為一維周期結構。
[0149] [項目 17]
[0150] 根據項目1和3~14中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的至少兩個周期結構，上述至少兩個周期結構包含在互相不同的方向具有周期性的二維周期結構。
[0151] [項目1引
[0152] 根據項目1和3~14中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的多個周期結構，
[0153] 上述多個周期結構包含W矩陣狀排列而成的多個周期結構。
[0154] [項目 19]
[01W]根據項目1和3~14中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的多個周期結構，
[0156] 當將上述光致發(fā)光層所具有的光致發(fā)光材料的激發(fā)光在空氣中的波長設定為λ6χ、將上述光致發(fā)光層對上述激發(fā)光的折射率設定為nwav-ex時，上述多個周期結構包含周期pex 成立Aex/rW-ex < Pex <入郎的關系的周期結構。
[0157] [項目 20]
[0158] -種發(fā)光器件，其具有多個光致發(fā)光層和多個透光層，
[0159] 其中，上述多個光致發(fā)光層中的至少兩個和上述多個透光層中的至少兩個各自獨立地分別相當于項目1~19中任一項所述的上述光致發(fā)光層和上述透光層。
[0160] [項目 2U
[0161] 根據項目20所述的發(fā)光器件，其中，上述多個光致發(fā)光層與上述多個透光層層疊。 [016^ [項目 22]
[0163] -種發(fā)光器件，其具有：
[0164] 光致發(fā)光層；
[0165] 透光層，該透光層W與上述光致發(fā)光層接近的方式配置；W及
[0166] 亞微米結構，該亞微米結構形成在上述光致發(fā)光層和上述透光層中的至少一者上，并向上述光致發(fā)光層或上述透光層的面內擴散，
[0167] 上述發(fā)光器件射出在上述光致發(fā)光層和上述透光層的內部形成模擬導波模式的光。
[0168] [項目 23]
[0169] -種發(fā)光器件，其具備：
[0170] 光能夠導波的導波層；W及
[0171] 周期結構，該周期結構W與上述導波層接近的方式配置，
[0172] 其中，上述導波層具有光致發(fā)光材料，
[0173] 在上述導波層中，由上述光致發(fā)光材料發(fā)出的光存在一邊與上述周期結構作用一邊導波的模擬導波模式。
[0174] [項目 24]
[01巧]一種發(fā)光器件，其具有：
[0176] 光致發(fā)光層；
[0177] 透光層，該透光層W與上述光致發(fā)光層接近的方式配置；W及
[0178] 亞微米結構，該亞微米結構形成在上述光致發(fā)光層和上述透光層中的至少一者上，并向上述光致發(fā)光層或上述透光層的面內擴散，
[0179] 上述亞微米結構包含多個凸部或多個凹部，
[0180] 當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為Dint、將上述光致發(fā)光層所具有的光致發(fā)光材料的激發(fā)光在空氣中的波長設定為λβχ、將存在于至上述光致發(fā)光層或上述透光層的光路的介質之中折射率最大的介質對上述激發(fā)光的折射率設定為nwav-ex時，成立λβχ/ η???·ν-ΘΧ^S。
[0181] [項目測
[0182] 根據項目24所述的發(fā)光器件，其中，上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的至少一個周期結構，上述至少一個周期結構包含當將周期設定為Pex時成立入ex/riwav-ex < Pex < λβχ的關系的第一周期結構。
[0183] [項目 26]
[0184] -種發(fā)光器件，其具有：
[01化]透光層；
[0186] 亞微米結構，該亞微米結構形成在上述透光層上，并向上述透光層的面內擴散；W 及
[0187] 光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層W與上述亞微米結構接近的方式配置，
[0188] 其中，上述亞微米結構包含多個凸部或多個凹部，
[0189] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0190] 上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的至少一個周期結構，
[0191] 當將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為nwav-a、將上述至少一個周期結構的周期設定為Pa時，成立Aa/nwav-a < Pa < λ。的關系。
[01 W][項目 27]
[0193] -種發(fā)光器件，其具有：
[0194] 光致發(fā)光層；
[01Μ]透光層，該透光層具有比上述光致發(fā)光層高的折射率;W及
[0196] 亞微米結構，該亞微米結構形成在上述透光層上，并向上述透光層的面內擴散，
[0197] 其中，上述亞微米結構包含多個凸部或多個凹部，
[0198] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0199] 上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的至少一個周期結構，
[0200] 當將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為nwav-a、將上述至少一個周期結構的周期設定為Pa時，成立Aa/nwav-a < Pa < λ。的關系。
[0201] [項目2引
[0202] -種發(fā)光器件，其具有：
[0203] 光致發(fā)光層；W及
[0204] 亞微米結構，該亞微米結構形成在上述光致發(fā)光層上，并向上述光致發(fā)光層的面內擴散，
[0205] 其中，上述亞微米結構包含多個凸部或多個凹部，
[0206] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0207] 上述亞微米結構包含由上述多個凸部或上述多個凹部形成的至少一個周期結構， [020引當將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為nwav-a、將上述至少一個周期結構的周期設定為Pa時，成立Aa/nwav-a < Pa < λ。的關系。
[0209] [項目 29]
[0210] 根據項目1~21和24~28中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述亞微米結構包含上述多個凸部和上述多個凹部運雙者。
[0211] [項目 30]
[0212] 根據項目1~22和24~27中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述光致發(fā)光層與上述透光層互相接觸。
[0別；3][項目3U
[0214]根據項目23所述的發(fā)光器件，其中，上述導波層與上述周期結構互相接觸。
[0215] [項目 32]
[0216] 一種發(fā)光裝置，其具備項目1~31中任一項所述的發(fā)光器件和向上述光致發(fā)光層照射激發(fā)光的激發(fā)光源。
[0217] [項目 33]
[0218] -種發(fā)光器件，其具有：
[0219] 光致發(fā)光層；
[0220] 透光層，該透光層W與上述光致發(fā)光層接近的方式配置；W及
[0221] 至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在上述光致發(fā)光層和上述透光層中的至少一者上，
[0222] 其中，上述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，
[0223] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0224] 當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為Dint、將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為rW-a時，成立Aa/rW-a<^nt<Aa的關系，
[0225] 經由上述周期結構向與上述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。
[0226] [項目 34]
[0227] 根據項目33所述的發(fā)光器件，其中，上述波長A大于上述波長B。
[0228] [項目 35]
[0229] 根據項目33或34所述的發(fā)光器件，其中，當將上述光致發(fā)光層所含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜的半峰半寬設定為HWHM時，上述波長A從上述波長B偏離HWHMW上。
[0230] [項目 36]
[0231] 根據項目33~35中任一項所述的發(fā)光器件，其中，在上述光致發(fā)光層所含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜中，存在兩個強度為峰值的一半的波長，
[0232] 當將上述兩個波長中與上述波長B的差較大的波長C和上述波長B之差設定為W時，上述波長A從上述波長B偏罔WW上。
[0233][項目 37]
[0234] 根據項目33~36中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述波長λ。與上述波長A-致。
[0235] [項目 38]
[0236] -種發(fā)光器件，其具有：
[0237] 透光層；
[0238] 至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在上述透光層上；W及
[0239] 光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層W與上述周期結構接近的方式配置，
[0240] 其中，上述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，
[0241] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0242] 當將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為nwav-a、將上述周期結構的周期設定為Pa時，成立Aa/nwav-a<Pa<Aa的關系，
[0243] 經由上述周期結構向與上述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。
[0244] [項目 39]
[0245] 一種發(fā)光器件，其具有：
[0246] 光致發(fā)光層；
[0247] 透光層，該透光層具有比上述光致發(fā)光層高的折射率；W及
[0248] 至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在上述透光層上，
[0249] 其中，上述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，
[0250] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0251] 當將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為nwav-a、將上述周期結構的周期設定為Pa時，成立Aa/nwav-a<Pa<Aa的關系，
[0252] 經由上述周期結構向與上述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。
[0巧3][項目40]
[0254]根據項目33~39中任一項所述的發(fā)光器件，其中，上述光致發(fā)光層與上述透光層互相接觸。
[02巧][項目41]
[0256] -種發(fā)光器件，其具有：
[0257] 光致發(fā)光層；W及
[0258] 至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在上述光致發(fā)光層上，
[0259] 其中，上述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，
[0260] 上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光，
[0261] 當將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為nwav-a、將上述周期結構的周期設定為Pa時，成立Aa/nwav-a<Pa<Aa的關系，
[0262] 經由上述周期結構向與上述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。惦63][項目42]
[0264] -種發(fā)光裝置，其具備：
[0265] 項目33~41中任一項所述的發(fā)光器件；W及
[0266] 光學快口，該光學快口具有分別配置在由上述發(fā)光器件分別向多個方向發(fā)出的多個光線的路徑上的多個透光區(qū)域，并且使上述多個透光區(qū)域的透光率各自變化。
[0267] [項目 43]
[0268] -種投影裝置，其具備：
[0269] 項目42所述的發(fā)光裝置；W及
[0270] 光學體系，該光學體系使由上述光學快口射出的光聚焦。
[0打。[項目44]
[0272] -種發(fā)光裝置，其具備：
[0273] 項目33~41中任一項所述的發(fā)光器件；W及
[0274] 光學濾波器，該光學濾波器配置在由上述發(fā)光器件發(fā)出的光的路徑上，并具有使由上述發(fā)光器件向特定方向射出的光線透過的透光區(qū)域。
[02巧][項目45]
[0276]根據項目44所述的發(fā)光裝置，其中，上述光學濾波器具有包括上述透光區(qū)域在內的多個透光區(qū)域，
[0277]上述多個透光區(qū)域使由上述發(fā)光器件分別向特定多個方向射出的多個光線透過。 [027引[項目46]
[0279] 根據項目44或45所述的發(fā)光裝置，其還具備W使不同波長的光線透過上述透光區(qū) 域的方式使上述發(fā)光器件旋轉的機構。
[0280] [項目 47]
[0281] 根據項目44或45所述的發(fā)光裝置，其還具備W使不同波長的光線透過上述透光區(qū) 域的方式使上述光學濾波器向與上述光線交叉的方向移動的機構。
[0282] [項目 48]
[0283] -種檢測裝置，其具備：
[0284] 項目33~41中任一項所述的發(fā)光器件；W及
[0285] 檢測器，該檢測器配置在由上述發(fā)光器件射出的光的路徑上，并檢測被檢測物。
[0286] [項目 49]
[0287] 根據項目48所述的檢測裝置，其還具備保持構件，該保持構件將上述被檢測物保持在從上述發(fā)光器件到上述檢測器的光路上。
[028引[項目50]
[0289] 根據項目48或49所述的檢測裝置，其還具備光學濾波器，該光學濾波器配置在由上述發(fā)光器件發(fā)出的光的路徑上，并且具有使由上述發(fā)光器件向特定方向射出的光線透過的透光區(qū)域。
[0290] 本發(fā)明的實施方式的發(fā)光器件具有:光致發(fā)光層;透光層，該透光層W與上述光致發(fā)光層接近的方式配置；W及亞微米結構，該亞微米結構形成在上述光致發(fā)光層和上述透光層中的至少一者上，并向上述光致發(fā)光層或上述透光層的面內擴散，其中，上述亞微米結構包含多個凸部或多個凹部，當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為化nt、上述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ。的第一光、將上述光致發(fā)光層對上述第一光的折射率設定為rw-a時，成立Aa/rW-a<Dint<Aa的關系。波長λ。例如在可見光的波長范圍內（例如380nm~780nm)。
[0291] 光致發(fā)光層包含光致發(fā)光材料。光致發(fā)光材料是指接受激發(fā)光而發(fā)光的材料。光致發(fā)光材料狹義地包括巧光材料和憐光材料，不僅包括無機材料，也包括有機材料(例如色素），還包括量子點（即，半導體微粒）。光致發(fā)光層除了光致發(fā)光材料W外，還可W包含基質材料(即，主體材料）。基質材料例如為玻璃、氧化物等無機材料、樹脂。
[0292] W與光致發(fā)光層接近的方式配置的透光層由對于光致發(fā)光層所發(fā)出的光透射率高的材料例如無機材料、樹脂形成。透光層例如優(yōu)選由電介質（特別是光的吸收少的絕緣體)形成。透光層例如可W為支撐光致發(fā)光層的基板。在光致發(fā)光層的空氣側的表面具有亞微米結構的情況下，空氣層可W為透光層。
[0293] 本發(fā)明的實施方式的發(fā)光器件如后面參照計算結果和實驗結果所詳述的那樣，根據形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者上的亞微米結構(例如周期結構），在光致發(fā)光層和透光層的內部形成獨特的電場分布。運是導波光與亞微米結構相互作用形成的，也可 W表示為模擬導波模式。通過利用該模擬導波模式，如W下所說明的那樣，能夠得到光致發(fā) 光的發(fā)光效率增大、指向性提高、偏振光的選擇性效果。此外，W下的說明中，有時使用模擬導波模式運一用語來對本申請的
【發(fā)明人】們發(fā)現的新型構成和/或新的機理進行說明，但該說明不過是一種例示性的說明，任何意義上來說都不是要限定本發(fā)明。
[0294] 亞微米結構例如包含多個凸部，當將相鄰的凸部之間的距離（即，中屯、間距離）設定為Dint時，能夠滿足Aa/nwav-a<Dint<Aa的關系。亞微米結構也可W包含多個凹部來代替多個凸部。W下，為了簡化，W亞微米結構具有多個凸部的情況進行說明。λ表示光的波長，λ。表示空氣中的光的波長。rwv為光致發(fā)光層的折射率。在光致發(fā)光層為混合有多種材料的介質的情況下，將各材料的折射率W各自的體積比率加權而得到的平均折射率設定為nwav。通常折射率η依賴于波長，因此優(yōu)選將對λ。的光的折射率表示為nwav-a，但有時為了簡化會省略。nwav基本上是光致發(fā)光層的折射率，但在與光致發(fā)光層相鄰的層的折射率大于光致發(fā)光層的折射率的情況下，將該折射率大的層的折射率和光致發(fā)光層的折射率W各自的體積比率加權而得到的平均折射率設定為rwv。運是因為，此時光學上與光致發(fā)光層由多個不同材料的層構成的情況等價。
[0295] 當將介質對模擬導波模式的光的有效折射率設定為neff時，滿足na<neff<rwv。運里，na為空氣的折射率。如果認為模擬導波模式的光為在光致發(fā)光層的內部一邊W入射角Θ 全反射一邊傳播的光，則有效折射率rief f可寫作nef f = rwvS i η Θ。另外，有效折射率nef f由存在于模擬導波模式的電場分布的區(qū)域中的介質的折射率確定，因此例如在透光層形成了亞微米結構的情況下，不僅依賴于光致發(fā)光層的折射率，還依賴于透光層的折射率。另外，由于根據模擬導波模式的偏振方向（TE模式和TM模式）的不同，電場的分布不同，因此在TE模式和TM模式中，有效折射率neff可W不同。
[0296] 亞微米結構形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者上。在光致發(fā)光層與透光層互相接觸時，也可W在光致發(fā)光層與透光層的界面上形成亞微米結構。此時，光致發(fā)光層和透光層具有亞微米結構。光致發(fā)光層也可W不具有亞微米結構。此時，具有亞微米結構的透光層W與光致發(fā)光層接近的方式配置。運里，所謂的透光層(或其亞微米結構）與光致發(fā)光層接近典型而言是指:它們之間的距離為波長λ。的一半W下。由此，導波模式的電場達到亞微米結構，形成模擬導波模式。但是，在透光層的折射率比光致發(fā)光層的折射率大時，即使不滿足上述的關系，光也到達透光層，因此透光層的亞微米結構與光致發(fā)光層之間的距離也可W超過波長λ。的一半。本說明書中，在光致發(fā)光層與透光層在處于導波模式的電場到達亞微米結構、形成模擬導波模式那樣的配置關系的情況下，有時表示兩者互相關聯。
[0297] 亞微米結構如上所述滿足Aa/rw-a<Dint<Aa的關系，具有大小為亞微米量級的特征。亞微米結構例如如W下詳細說明的實施方式的發(fā)光器件中那樣，可W包含至少一個周期結構。至少一個周期結構當將周期設定為Pa時，成立Aa/rW-a<Pa<Aa的關系。即，亞微米結構可W包含相鄰的凸部之間的距離化nt為Pa且固定的周期結構。如果亞微米結構包含周期結構，則模擬導波模式的光通過一邊傳播一邊與周期結構反復相互作用，被亞微米結構衍射。運與在自由空間傳播的光通過周期結構而衍射的現象不同，而是光一邊導波（即一邊反復全反射)一邊與周期結構作用的現象。因此，即使由周期結構引起的相移?。?，即使周期結構的高度小），也能夠高效地引起光的衍射。
[0298] 如果利用如上所述的機理，則通過由模擬導波模式增強電場的效果，光致發(fā)光的發(fā)光效率增大，并且產生的光與模擬導波模式結合。模擬導波模式的光的前進角度僅彎曲被周期結構規(guī)定的衍射角度。通過利用該現象，能夠向特定方向射出特定波長的光(指向性顯著提高）。進而，由于在TE模式和TM模式中，有效折射率neff ( =rwsin0)不同，因此還能夠同時得到高偏振光的選擇性。例如，如后面實驗例所示，能夠得到向正面方向射出強的特定波長(例如61 Onm)的直線偏振光(例如TM模式)的發(fā)光器件。此時，向正面方向射出的光的指向角例如低于15°。此外，指向角為將正面方向設定為0°時的單側的角度。
[0299] 相反地，如果亞微米結構的周期性降低，則指向性、發(fā)光效率、偏振度W及波長選擇性變弱。只要根據需要調整亞微米結構的周期性就行。周期結構既可W為偏振光的選擇性高的一維周期結構，也可W是能夠減小偏振度的二維周期結構。
[0300] 另外，亞微米結構可W包含多個周期結構。多個周期結構例如周期（間距)互相不同?；蛘?，多個周期結構例如具有周期性的方向巧由)互相不同。多個周期結構既可W形成在同一個面內，也可W層疊。當然，發(fā)光器件可W具有多個光致發(fā)光層和多個透光層，它們也可W具有多個亞微米結構。
[0301] 亞微米結構不僅能夠用于控制光致發(fā)光層所發(fā)出的光，而且還能夠用于將激發(fā)光高效地導向光致發(fā)光層。即，激發(fā)光被亞微米結構衍射，與將光致發(fā)光層和透光層導波的模擬導波模式結合，由此能夠高效地激發(fā)光致發(fā)光層。只要使用當將激發(fā)光致發(fā)光材料的光在空氣中的波長設定為λβχ、將光致發(fā)光層對該激發(fā)光的折射率設定為nwav-ex時成立λβχ/ rW-ex<Dint <Aex的關系的亞微米結構就行。rW-ex為光致發(fā)光材料對激發(fā)波長的折射率?？?W使用具有當將周期設定為Pex成立Aex/rW-ex<Pex<Aex的關系的周期結構的亞微米結構。激發(fā)光的波長λθχ例如為450nm，但也可W為比可見光短的波長。在激發(fā)光的波長處于可見光的范圍內的情況下，也可W設定為與光致發(fā)光層所發(fā)出的光一起射出激發(fā)光。
[0302] [1.作為本發(fā)明的基礎的認識]
[0303] 在說明本發(fā)明的【具體實施方式】之前，首先，對作為本發(fā)明的基礎的認識進行說明。如上所述，巧光燈、白色Lm)等所使用的光致發(fā)光材料各向同性地發(fā)光。為了用光照射特定方向，需要反射器、透鏡等光學部件。然而，如果光致發(fā)光層自身W指向性地發(fā)光，就不需要 (或者能夠減?。┤缟纤龅墓鈱W部件，從而能夠大幅縮小光學設備或器具的大小。本申請的
【發(fā)明人】們根據運樣的設想，為了得到指向性發(fā)光，詳細研究了光致發(fā)光層的構成。
[0304] 本申請的
【發(fā)明人】們首先認為:為了使來自光致發(fā)光層的光偏向特定方向，要使發(fā) 光本身具有特定方向性。作為表征發(fā)光的指標的發(fā)光率Γ根據費米的黃金法則，由W下的式(1)表示。
[0305] r(r)::與解· F如鴻 VW (1) 詔' '
[0306] 式（1)中，r是表示位置的向量，λ為光的波長，d為偶極向量，E為電場向量，P為狀態(tài) 密度。就除了一部分結晶性物質W外的多種物質而言，偶極向量d具有隨機的方向性。另外，在光致發(fā)光層的尺寸和厚度比光的波長足夠大的情況下，電場E的大小也不依賴于朝向而基本固定。因此，在絕大多數情況下，<(d-E(r))〉2的值不依賴于方向。即，發(fā)光率Γ不依賴于方向而固定。因此，在絕大多數情況下，光致發(fā)光層各向同性地發(fā)光。
[0307] 另一方面，為了由式（1)得到各向異性的發(fā)光，需要進行使偶極向量d匯集在特定方向或者增強電場向量的特定方向的成分中的任意一種。通過進行它們中的任意一種，能夠實現指向性發(fā)光。本發(fā)明中，對用于利用通過將光封閉在光致發(fā)光層中的效果將特定方向的電場成分增強的模擬導波模式的構成進行了研究，W下說明詳細分析的結果。
[0308] [2.僅增強特定方向的電場的構成]
[0309] 本申請的
【發(fā)明人】們認為要使用電場強的導波模式對發(fā)光進行控制。通過設定為導波結構本身含有光致發(fā)光材料的構成，能夠使得產生的光與導波模式結合。但是，如果僅使用光致發(fā)光材料形成導波結構，則由于發(fā)出的光成為導波模式，因此向正面方向幾乎出不來光。于是，本申請的
【發(fā)明人】們認為要對包含光致發(fā)光材料的波導和周期結構（由多個凸部和多個凹部中的至少一者形成)進行組合。在周期結構與波導接近、光的電場一邊與周期結構重疊一邊導波的情況下，通過周期結構的作用，存在模擬導波模式。即，該模擬導波模式是被周期結構所限制的導波模式，其特征在于，電場振幅的波腹W與周期結構的周期相同的周期產生。該模式是通過光被封閉在導波結構中從而電場向特定方向被增強的模式。進而，由于通過該模式與周期結構進行相互作用，通過衍射效果轉換為特定方向的傳播光，因此能夠向波導外部射出光。另外，由于除了模擬導波模式W外的光被封閉在波導內的效果小，因此電場不被增強。所W，大多數發(fā)光與具有大的電場成分的模擬導波模式結合。
[0310] 目P，本申請的
【發(fā)明人】們認為通過由包含光致發(fā)光材料的光致發(fā)光層(或者具有光致發(fā)光層的導波層)構成W周期結構接近的方式設置的波導，使產生的光與轉換為特定方向的傳播光的模擬導波模式結合，實現具有指向性的光源。
[0311] 作為導波結構的簡便構成，著眼于平板型波導。平板型波導是指光的導波部分具有平板結構的波導。圖30是示意性地表示平板型波導110S的一個例子的立體圖。在波導 110S的折射率比支撐波導110S的透明基板140的折射率高時，存在在波導110S內傳播的光的模式。通過將運樣的平板型波導設定為包含光致發(fā)光層的構成，由于由發(fā)光點產生的光的電場與導波模式的電場大幅重合，因此能夠使光致發(fā)光層中產生的光的大部分與導波模式結合。進而，通過將光致發(fā)光層的厚度設定為光的波長程度，能夠作出僅存在電場振幅大的導波模式的狀況。
[0312] 進而，在周期結構與光致發(fā)光層接近的情況下，通過導波模式的電場與周期結構相互作用而形成模擬導波模式。即使在光致發(fā)光層由多個層構成的情況下，只要導波模式的電場達到周期結構，就會形成模擬導波模式。不需要光致發(fā)光層全部都為光致發(fā)光材料，只要其至少一部分區(qū)域具有發(fā)光的功能就行。
[0313] 另外，在由金屬形成周期結構的情況下，形成導波模式和基于等離子體共振效應的模式，該模式具有與上面所述的模擬導波模式不同的性質。此外，該模式由于由金屬導致的吸收多，因此損失變大，發(fā)光增強的效果變小。所W，作為周期結構，優(yōu)選使用吸收少的電介質。
[0314] 本申請的
【發(fā)明人】們首先研究了使發(fā)光與通過在運樣的波導（例如光致發(fā)光層）的表面形成周期結構而能夠作為特定角度方向的傳播光射出的模擬導波模式結合。圖1A是示意性地表示具有運樣的波導（例如光致發(fā)光層）11〇和周期結構(例如透光層）120的發(fā)光器件100的一個例子的立體圖。W下，在透光層120具有周期結構的情況下（即，在透光層120形成有周期性的亞微米結構的情況下），有時將透光層120稱為周期結構120。在該例子中，周期結構120是分別在y方向延伸的條紋狀的多個凸部在X方向上等間隔排列的一維周期結構。圖1B是將該發(fā)光器件100用與XZ面平行的平面切斷時的剖視圖。如果W與波導110接觸的方式設置周期P的周期結構120,則面內方向的具有波數kwav的模擬導波模式被轉換為波導外的傳播光，該波數kDut能夠用W下的式(2)表示。
[0315]
[0316] 式(2)中的m為整數，表示衍射的次數。
[0317] 運里，為了簡化，可W近似地將在波導內導波的光看作是W角度0wav傳播的光線，成立W下的式(3)和(4)。
[0320]在運些式子中，λ〇為光在空氣中的波長，nwav為波導的折射率，n〇ut為出射側的介質的折射率，0Dut為光射出到波導外的基板或空氣時的出射角度。由式(2)~(4)可知，出射角度9nut能夠用W下的式(5)表示。
[0321 ] n〇utsin 白 out --iiwavsin白wav-rn 入 o/p (5)
[0；3。] 根據式（5)可知，在nwavsin目wav = mA〇/p成立時，0〇ut = O,能夠使光向與波導的面垂直的方向（即，正面)射出。
[0323] 根據如上的原理，可W認為通過使發(fā)光與特定模擬導波模式結合，進而利用周期結構轉換為特定出射角度的光，能夠使強的光向該方向射出。
[0324] 為了實現如上所述的狀況，有幾個制約條件。首先，為了使模擬導波模式存在，需要在波導內傳播的光全反射。用于此的條件用W下的式(6)表示。
[0325] n〇ut<nwavsin0wav (6)
[0326] 為了使該模擬導波模式通過周期結構衍射并使光射出到波導外，式(5)中需要-1 <sin9〇ut<l。因此，需要滿足W下的式(7)。
[0327]
[032引對此，如果考慮式(6)，可知只要成立W下的式(8)就行。
[0329]
[0330] 進而，為了使得由波導110射出的光的方向為正面方向（0Dut = O)，由式（5)可知需要W下的式(9)。
[0331] p=mA〇/(nwavsin 目wav) (9)
[0332] 由式(9)和式(6)可知，必要條件為W下的式(10)。
[0333]
[0334] 此外，在設置如圖1A和圖1B所示的周期結構的情況下，由于m為2W上的高次的衍射效率低，所W只要Wm=l的一次衍射光為重點進行設計就行。因此，在本實施方式的周期結構中，設定為m=l，W滿足將式(10)變形得到的W下的式(11)的方式，確定周期P。
[0335]
[0336] 如圖ΙΑ和圖IB所示，在波導(光致發(fā)光層）110不與透明基板接觸的情況下，riDut為空氣的折射率(約1.0)，因此只要W滿足W下的式(12)的方式確定周期P就行。
[0337]
[0338] 另一方面，可W采用如圖1C和圖1D所例示的那樣在透明基板140上形成有光致發(fā) 光層110和周期結構120的結構。在運種情況下，由于透明基板140的折射率ns比空氣的折射率大，因此只要W滿足在式（11)中設定為n〇ut = ns得到的下式（13)的方式確定周期P就行。
[0339]
[0340] 此外，式（12)、（13)考慮了式（10)中111=1的情況，但也可隊11含2。即，在如圖^和圖 1B所示發(fā)光器件100的兩面與空氣層接觸的情況下，只要將m設定為上的整數并W滿足 W下的式(14)的方式設定周期P就行。
[0341]
[0342] 同樣地，在如圖1C和圖1D所示的發(fā)光器件100a那樣將光致發(fā)光層110形成在透明基板140上的情況下，只要W滿足W下的式(15)的方式設定周期P就行。
[0；343]
[0344] 通過W滿足W上的不等式的方式確定周期結構的周期P，能夠使由光致發(fā)光層110 產生的光向正面方向射出，因此能夠實現具有指向性的發(fā)光裝置。
[0345] [3.通過計算進行的驗證]
[0%6] [3-1.周期、波長依賴性]
[0347]本申請的
【發(fā)明人】們利用光學解析驗證了如上那樣向特定方向射出光實際上是否可能。光學解析通過使用了切bernet公司的DiffractMOD的計算進行。運些計算中，在對發(fā) 光器件由外部垂直地射入光時，通過計算光致發(fā)光層中的光吸收的增減，求出向外部垂直地射出的光的增強度。由外部射入的光與模擬導波模式結合而被光致發(fā)光層吸收的過程對應于:對與光致發(fā)光層中的發(fā)光和模擬導波模式結合而轉換為向外部垂直地射出的傳播光的過程相反的過程進行計算。另外，在模擬導波模式的電場分布的計算中，也同樣計算由外部射入光時的電場。
[0；34引將光致發(fā)光層的膜厚設定為Ιμπι，將光致發(fā)光層的折射率設定為rwv=l.8,將周期結構的高度設定為50nm，將周期結構的折射率設定為1.5,分別改變發(fā)光波長和周期結構的周期，計算向正面方向射出的光的增強度，將其結果表示在圖2中。計算模型如圖1A所示，設定為在y方向上為均勻的一維周期結構、光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式，由此進行計算。由圖2的結果可知，增強度的峰在某個特定波長和周期的組合中存在。此夕h在圖2中，增強度的大小用顏色的深淺來表示，深（即黑）的增強度大，淺（即白）的增強度小。
[0349] 在上述的計算中，周期結構的截面設定為如圖1B所示的矩形。圖3表示圖示式（10) 中的m=l和m = 3的條件的圖表。比較圖2和圖3可知，圖2中的峰位置存在于與m=l和m=3相對應的地方。m=l的強度強是因為，相比于Ξ次W上的高次衍射光，一次衍射光的衍射效率高。不存在m = 2的峰是因為，周期結構中的衍射效率低。
[0350] 在圖3所示的分別與m=l和m = 3相對應的區(qū)域內，圖2中能夠確認存在多個線?？?W認為運是因為存在多個模擬導波模式。
[0巧1] [3-2.厚度依賴性]
[0352] 圖4是表示將光致發(fā)光層的折射率設定為nwav= 1.8、將周期結構的周期設定為 4(K)nm、將高度設定為50nm、將折射率設定為1.5并改變發(fā)光波長和光致發(fā)光層的厚度t來計算向正面方向輸出的光的增強度的結果的圖?？芍敼庵掳l(fā)光層的厚度t為特定值時，光的增強度達到峰值。
[0353] 將在圖4中存在峰的波長600nm、厚度t = 238nm、539nm時對向X方向導波的模式的電場分布進行計算的結果分別表示在圖5A和圖5B中。為了比較，對于不存在峰的t = 300nm 的情況進行了相同的計算，將其結果表示在圖5C中。計算模型與上述同樣，設定為在y方向為均勻的一維周期結構。在各圖中，越黑的區(qū)域，表示電場強度越高;越白的區(qū)域，表示電場強度越低。在t = 238皿、539皿時有高的電場強度分布，而在t = 300皿時整體上電場強度低。運是因為，在t = 238皿、539皿的情況下，存在導波模式，光被較強地封閉。進而，可W觀察出如下特征:在凸部或凸部的正下方，必然存在電場最強的部分(波腹），產生與周期結構120 相關的電場。即，可知根據周期結構120的配置，可W得到導波的模式。另外，比較t = 238nm 的情況和t = 539nm的情況，可知是Z方向的電場的波節(jié)（白色部分)的數目僅差一個的模式。
[0354] [3-3.偏振光依賴性]
[0355] 接著，為了確認偏振光依賴性，W與圖2的計算相同的條件，對于光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式時進行了光的增強度的計算。本計算的結果表示在圖6 中。與TM模式時（圖2)相比，盡管峰位置多少有變化，但峰位置仍舊處于圖3所示的區(qū)域內。因此，確認了本實施方式的構成對于TM模式、TE模式中的任意一種偏振光都有效。
[0巧6] [3_4.二維周期結構]
[0357]進而，進行了基于二維周期結構的效果的研究。圖7A是表示凹部和凸部在X方向和 y方向運兩方向排列而成的二維周期結構120'的一部分的俯視圖。圖中的黑色區(qū)域表示凸部，白色區(qū)域表示凹部。在運樣的二維周期結構中，需要考慮X方向和y方向運兩方向的衍射。就僅X方向或者僅y方向的衍射而言，與一維時相同，但也存在具有X、y兩方的成分的方向（例如傾斜45°方向）的衍射，因此能夠期待得到與一維時不同的結果。將就運樣的二維周期結構計算光的增強度得到的結果表示在圖7B中。除了周期結構W外的計算條件與圖2的條件相同。如圖7B所示，除了圖2所示的TM模式的峰位置W外，還觀測到了與圖6所示的TE模式中的峰位置一致的峰位置。該結果表示:基于二維周期結構，TE模式也通過衍射被轉換而輸出。另外，對于二維周期結構而言，還需要考慮X方向和y方向運兩方向同時滿足一次衍射條件的衍射。運樣的衍射光向與周期P的VI倍（即，倍）的周期相對應的角度的方向射出。因此，除了一維周期結構時的峰W外，還可W考慮在周期P的倍的周期也產生峰。圖 7B中，也能夠確認到運樣的峰。
[0358] 作為二維周期結構，不限于如圖7A所示的X方向和y方向的周期相等的四方點陣的結構，也可W是如圖18A和圖18B所示的排列六邊形或Ξ角形的點陣結構。另外，根據方位方向也可W為(例如四方點陣時X方向和y方向）的周期不同的結構。
[0359] 如上所述，本實施方式確認了：利用基于周期結構的衍射現象，能夠將通過周期結構和光致發(fā)光層所形成的特征性的模擬導波模式的光僅向正面方向選擇性地射出。通過運樣的構成，用紫外線或藍色光等激發(fā)光使光致發(fā)光層激發(fā)，可W得到具有指向性的發(fā)光。
[0360] [4.周期結構和光致發(fā)光層的構成的研究]
[0361] 接著，對于改變周期結構和光致發(fā)光層的構成、折射率等各種條件時的效果進行說明。
[0362] [4-1.周期結構的折射率]
[0363] 首先，對于周期結構的折射率進行研究。將光致發(fā)光層的膜厚設定為200nm，將光致發(fā)光層的折射率設定為nwav=l.8,將周期結構設定為如圖1A所示那樣的在y方向上均勻的一維周期結構，將高度設定為50nm，將周期設定為400nm，光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式，由此進行計算。將改變發(fā)光波長和周期結構的折射率計算向正面方向輸出的光的增強度得到的結果表示在圖8中。另外，將W相同的條件將光致發(fā)光層的膜厚設定為lOOOnm時的結果表示在圖9中。
[0364] 首先，著眼于光致發(fā)光層的膜厚，可知與膜厚為200nm時（圖8)相比，膜厚為lOOOnm 時（圖9)相對于周期結構的折射率變化的光強度達到峰值的波長(稱為峰值波長)的位移更小。運是因為，光致發(fā)光層的膜厚越小，模擬導波模式越容易受到周期結構的折射率的影響。即，周期結構的折射率越高，有效折射率越大，相應地峰值波長越向長波長側位移，但該影響在膜厚越小時越明顯。此外，有效折射率由存在于模擬導波模式的電場分布的區(qū)域中的介質的折射率決定。
[0365] 接著，著眼于相對于周期結構的折射率變化的峰的變化，可知折射率越高，則峰越寬，強度越降低。運是因為周期結構的折射率越高，則模擬導波模式的光放出到外部的速率越高，因此封閉光的效果減少，即，Q值變低。為了保持高的峰強度，只要設定為利用封閉光的效果高（即Q值高）的模擬導波模式適度地將光放出到外部的構成就行?？芍獮榱藢崿F該構成，不優(yōu)選將折射率與光致發(fā)光層的折射率相比過大的材料用于周期結構。因此，為了將峰強度和Q值提高一定程度，只要將構成周期結構的電介質（即，透光層)的折射率設定為光致發(fā)光層的折射率的同等W下就行。光致發(fā)光層包含除了光致發(fā)光材料W外的材料時也是同樣的。
[0366] [4-2.周期結構的高度]
[0367] 接著，對于周期結構的高度進行研究。將光致發(fā)光層的膜厚設定為lOOOnm,將光致發(fā)光層的折射率設定為nwav=l.8,周期結構為如圖1A所示那樣的在y方向上均勻的一維周期結構，并且將折射率設定為np = l. 5,將周期設定為400nm，光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式，由此進行計算。將改變發(fā)光波長和周期結構的高度計算向正面方向輸出的光的增強度的結果表示在圖10中。將W相同的條件將周期結構的折射率設定為np = 2.0時的計算結果表示在圖11中?？芍趫D10所示的結果中，在一定程度W上的高度，峰強度、Q值（即，峰的線寬)不變化，而在圖11所示的結果中，周期結構的高度越大，峰強度和Q值越低。運是因為，在光致發(fā)光層的折射率nwav比周期結構的折射率np高的情況（圖10)下，光進行全反射，所W僅模擬導波模式的電場的溢出（瞬逝)部分與周期結構相互作用。在周期結構的高度足夠大的情況下，即使高度變化到更高，電場的瞬逝部分與周期結構的相互作用的影響也是固定的。另一方面，在光致發(fā)光層的折射率rwv比周期結構的折射率np低的情況(圖11)下，由于光不全反射而到達周期結構的表面，因此周期結構的高度越大，越受其影響。僅觀察圖11，可知高度為10化m左右就足夠，在超過150皿的區(qū)域，峰強度和Q值降低。因此，在光致發(fā)光層的折射率nwav比周期結構的折射率np低的情況下，為了使峰強度和Q值一定程度地提高，只要將周期結構的高度設定為150nmW下就行。
[036引[4-3.偏振方向]
[0369] 接著，對于偏振方向進行研究。將W與圖9所示的計算相同的條件設定為光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式進行計算得到的結果表示在圖12中。在TE模式時，由于模擬導波模式的電場溢出比TM模式大，因此容易受到由周期結構產生的影響。所W，在周期結構的折射率np大于光致發(fā)光層的折射率nwav的區(qū)域，峰強度和Q值的降低比TM模式明顯。
[0370] [4-4.光致發(fā)光層的折射率]
[0371] 接著，對于光致發(fā)光層的折射率進行研究。將W與圖9所示的計算相同的條件將光致發(fā)光層的折射率rwv變更為1.5時的結果表示在圖13中?？芍词故枪庵掳l(fā)光層的折射率 rwv為1.5的情況下，也可W得到大致與圖9同樣的效果。但是，可知波長為eOOnmW上的光沒有向正面方向射出。運是因為，根據式(10)，^〇<nwavXp/m= 1.5 X400nm/l = 600nm。
[0372] 由W上的分析可知，在將周期結構的折射率設定為與光致發(fā)光層的折射率同等W 下或者周期結構的折射率為光致發(fā)光層的折射率W上的情況下，只要將高度設定為150nm W下就能夠提高峰強度和Q值。
[0373] [5.變形例]
[0374] W下，對本實施方式的變形例進行說明。
[0375] [5-1.具有基板的構成]
[0376] 如上所述，如圖1C和圖1D所示，發(fā)光器件也可W具有在透明基板140之上形成有光致發(fā)光層110和周期結構120的結構。為了制作運樣的發(fā)光器件100a，可W考慮如下的方法：首先，在透明基板140上由構成光致發(fā)光層110的光致發(fā)光材料(根據需要包含基質材料；W 下同）形成薄膜，在其之上形成周期結構120。在運樣的構成中，為了通過光致發(fā)光層110和周期結構120而使其具有將光向特定方向射出的功能，透明基板140的折射率ns需要設定為光致發(fā)光層的折射率nwavW下。在將透明基板140W與光致發(fā)光層110相接觸的方式設置的情況下，需要W滿足將式（10)中的出射介質的折射率n〇ut設定為ns的式（15)的方式來設定周期P。
[0377] 為了確認上述內容，進行了在折射率為1.5的透明基板140之上設置有與圖2所示的計算相同條件的光致發(fā)光層110和周期結構120時的計算。本計算的結果表示在圖14中。與圖2的結果同樣地，能夠確認對于每個波長W特定周期出現光強度的峰，但可知峰出現的周期的范圍與圖2的結果不同。對此，將式（10)的條件設定為n〇ut = ns得到的式（15)的條件表示在圖15中。圖14中可知在與圖15所示的范圍相對應的區(qū)域內，出現光強度的峰。
[0378] 因此，對于在透明基板140上設置有光致發(fā)光層110和周期結構120的發(fā)光器件 100a而言，在滿足式（15)的周期P的范圍可W獲得效果，在滿足式（13)的周期P的范圍可W 得到特別顯著的效果。
[0379] [ 5-2.具有激發(fā)光源的發(fā)光裝置]
[0380] 圖16是表示具備圖1A、1B所示的發(fā)光器件100和使激發(fā)光射入光致發(fā)光層110的光源180的發(fā)光裝置200的構成例的圖。如上所述，本發(fā)明的構成通過使光致發(fā)光層被紫外線或藍色光等激發(fā)光激發(fā)，得到具有指向性的發(fā)光。通過設置W射出運樣的激發(fā)光的方式構成的光源180,能夠實現具有指向性的發(fā)光裝置200。由光源180射出的激發(fā)光的波長典型地為紫外或藍色區(qū)域的波長，但不限于運些，可W根據構成光致發(fā)光層110的光致發(fā)光材料適當確定。此外，在圖16中，光源180被配置為由光致發(fā)光層110的下表面射入激發(fā)光，但不限于運樣的例子，例如也可W由光致發(fā)光層110的上表面射入激發(fā)光。
[0381] 也有通過使激發(fā)光與模擬導波模式結合來使光高效地射出的方法。圖17是用于說明運樣的方法的圖。在該例子中，與圖1C、1D所示的構成同樣地，在透明基板140上形成有光致發(fā)光層110和周期結構120。首先，如圖17(a)所示，為了增強發(fā)光，確定X方向的周期px;接著，如圖17(b)所示，為了使激發(fā)光與模擬導波模式結合，確定y方向的周期py。周期pxW滿足在式（10)中將P置換為Ρχ后的條件的方式確定。另一方面，周期PyW將m為上的整數、將激發(fā)光的波長設定為λβχ、將與光致發(fā)光層110接觸的介質中除了周期結構120W外折射率最高的介質的折射率設定為并滿足W下的式(16)的方式確定。
[0382]
[0383] 運里，n〇ut在圖17的例子中為透明基板140的ns，但在如圖16所示不設置透明基板 140的構成中，為空氣的折射率(約1.0)。
[0384] 特別是，如果設定為m= 1W滿足下式（17)的方式確定周期py，則能夠進一步提高將激發(fā)光轉換為模擬導波模式的效果。
[0385]
[0386] 運樣，通過W滿足式（16)的條件(特別是式（17)的條件）的方式設定周期py，能夠將激發(fā)光轉換為模擬導波模式。其結果是，能夠使光致發(fā)光層110有效地吸收波長λβχ的激發(fā) 光。
[0387] 圖17(c)、（d)分別是表示相對于圖17(a)、（b)所示的結構射入光時對每個波長計算光被吸收的比例的結果的圖。在該計算中，設定為Pχ=365nm、py = 265nm，將來自光致發(fā)光層110的發(fā)光波長λ設定為約600nm，將激發(fā)光的波長λ6χ設定為約450nm，將光致發(fā)光層110的消光系數設定為0.003。如圖17(d)所示，不僅對由光致發(fā)光層110產生的光，而且對于作為激發(fā)光的約450皿的光也顯示高的吸收率。運是因為，通過將射入的光有效地轉換為模擬導波模式，能夠使光致發(fā)光層所吸收的比例增大。另外，雖然即使對作為發(fā)光波長的約600nm，吸收率也增大，但運如果在約600nm的波長的光射入該結構的情況下，則同樣被有效地轉換為模擬導波模式。運樣，圖17(b)所示的周期結構120為在X方向和y方向分別具有周期不同的結構(周期成分)的二維周期結構。運樣，通過使用具有多個周期成分的二維周期結構，能夠提高激發(fā)效率，并且提高出射強度。此外，圖17中是使激發(fā)光由基板側射入，但即使由周期結構側射入也可W得到相同效果。
[0388] 進而，作為具有多個周期成分的二維周期結構，也可W采用如圖18A或圖18B所示的構成。通過設定為如圖18A所示將具有六邊形的平面形狀的多個凸部或凹部周期性地排列而成的構成或如圖18B所示將具有Ξ角形的平面形狀的多個凸部或凹部周期性地排列而成的構成，能夠確定可視為周期的多個主軸（圖的例子中為軸1~3)。因此，能夠對于各個軸向分配不同的周期?？蒞為了提高多個波長的光的指向性分別設定運些周期，也可W為了高效地吸收激發(fā)光而分別設定運些周期。在任何一種情況下，都W滿足相當于式（10)的條件的方式設定各周期。
[0389] [5-3.透明基板上的周期結構]
[0390] 如圖19A和圖19B所示，可W在透明基板140上形成周期結構120a，在其之上設置光致發(fā)光層110。在圖19A的構成例中，W追隨基板140上的由凹凸構成的周期結構120a的方式形成光致發(fā)光層110,從而在光致發(fā)光層110的表面也形成有相同周期的周期結構120b。另一方面，在圖19B的構成例中，進行了使光致發(fā)光層110的表面變得平坦的處理。在運些構成例中，通過W周期結構120a的周期P滿足式（15)的方式進行設定，也能夠實現指向性發(fā)光。為了驗證該效果，在圖19A的構成中，改變發(fā)光波長和周期結構的周期來計算向正面方向輸出的光的增強度。運里，將光致發(fā)光層110的膜厚設定為lOOOnm，將光致發(fā)光層110的折射率設定為rw=1.8,周期結構120a為在y方向均勻的一維周期結構且高度為50nm，折射率np = 1.5,周期為400nm，光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式。本計算的結果表示在圖19C中。本計算中，也W滿足式(15)的條件的周期觀測到了光強度的峰。
[03川 [5-4.粉體]
[0392] 根據W上的實施方式，能夠通過調整周期結構的周期、光致發(fā)光層的膜厚，突出任意波長的發(fā)光。例如，如果使用W寬帶域發(fā)光的光致發(fā)光材料并設定為如圖1A、1B所示的構成，則能夠僅突出某個波長的光。因此，也可W將如圖1A、1B所示那樣的發(fā)光器件100的構成設定為粉末狀，并制成巧光材料進行利用。另外，也可W將如圖1A、1B所示那樣的發(fā)光器件 100埋入樹脂、玻璃等進行利用。
[0393] 在如圖1A、1B所示那樣的單體的構成中，制成僅向特定方向射出某個特定波長，因此難W實現例如具有寬波長區(qū)域的光譜的白色等的發(fā)光。因此，通過使用如圖20所示混合了周期結構的周期、光致發(fā)光層的膜厚等條件不同的多個粉末狀發(fā)光器件100的構成，能夠實現具有寬波長區(qū)域的光譜的發(fā)光裝置。此時，各個發(fā)光器件100的一個方向的尺寸例如為數Ml~數mm左右;其中，例如可W包含數周期~數百周期的一維或二維周期結構。
[0394] [5-5.排列周期不同的結構]
[03%]圖21是表示在光致發(fā)光層之上將周期不同的多個周期結構W二維排列而成的例子的俯視圖。在該例子中，Ξ種周期結構120a、120b、120c沒有間隙地排列。周期結構120曰、 120b、120c例如W分別將紅、綠、藍的波長區(qū)域的光向正面射出的方式設定周期。運樣，也能夠通過在光致發(fā)光層之上排列周期不同的多個結構，對于寬波長區(qū)域的光譜發(fā)揮指向性。此外，多個周期結構的構成不限于上述的構成，可W任意設定。
[0396] [5-6.層疊結構]
[0397] 圖22表示具有表面上形成有凹凸結構的多個光致發(fā)光層110層疊而成的結構的發(fā) 光器件的一個例子。多個光致發(fā)光層110之間設置有透明基板140,形成在各層的光致發(fā)光層110的表面上的凹凸結構相當于上述的周期結構或亞微米結構。在圖22所示的例子中，形成了 Ξ層的周期不同的周期結構，分別W將紅、藍、綠的波長區(qū)域的光向正面射出的方式設定周期。另外，W發(fā)出與各周期結構的周期相對應的顏色的光的方式選擇各層的光致發(fā)光層110的材料。運樣，即使通過層疊周期不同的多個周期結構，也能夠對于寬波長區(qū)域的光譜發(fā)揮指向性。
[0398] 此外，層數、各層的光致發(fā)光層110和周期結構的構成不限于上述的構成，可W任意設定。例如，在兩層的構成中，隔著透光性的基板，第一光致發(fā)光層與第二光致發(fā)光層W 相對置的方式形成，在第一和第二光致發(fā)光層的表面分別形成第一和第二周期結構。此時，只要第一光致發(fā)光層與第一周期結構運一對和第二光致發(fā)光層與第二周期結構運一對分別滿足相當于式（15)的條件就行。在Ξ層W上的構成中也同樣地，只要各層中的光致發(fā)光層和周期結構滿足相當于式（15)的條件就行。光致發(fā)光層和周期結構的位置關系可W與圖 22所示的關系相反。雖然在圖22所示的例子中，各層的周期不同，但也可W將它們全部設定為相同周期。此時，雖然不能使光譜變寬，但能夠增大發(fā)光強度。
[0399] [5-7.具有保護層的構成]
[0400] 圖23是表示在光致發(fā)光層110與周期結構120之間設置有保護層150的構成例的剖視圖。運樣，也可W設置用于保護光致發(fā)光層110的保護層150。但是，在保護層150的折射率低于光致發(fā)光層110的折射率的情況下，在保護層150的內部，光的電場只能溢出波長的一半左右。因此，在保護層150比波長厚的情況下，光達不到周期結構120。因此，不存在模擬導波模式，得不到向特定方向放出光的功能。在保護層150的折射率為與光致發(fā)光層110的折射率相同程度或者其W上的情況下，光到達保護層150的內部。因此，對保護層150沒有厚度的制約。但是，在運種情況下，由光致發(fā)光材料形成光導波的部分下，將該部分稱為"導波層"）的大部分可W得到大的光輸出。因此，在運種情況下，也優(yōu)選保護層150較薄者。此夕h也可W使用與周期結構(透光層）120相同的材料形成保護層150。此時，具有周期結構的透光層兼為保護層。優(yōu)選透光層120的折射率比光致發(fā)光層110的折射率小。
[0401] [6.材料和制造方法]
[0402] 如果用滿足如上所述的條件的材料構成光致發(fā)光層(或者導波層)和周期結構，貝U 能夠實現指向性發(fā)光。周期結構可W使用任意材料。然而，如果形成光致發(fā)光層(或者導波層）、周期結構的介質的光吸收性高，則封閉光的效果下降，峰強度和Q值降低。因此，作為形成光致發(fā)光層(或者導波層)和周期結構的介質，可W使用光吸收性較低的材料。
[0403] 作為周期結構的材料，例如可W使用光吸收性低的電介質。作為周期結構的材料的候補，例如可W列舉:Μ評2(氣化儀）、LiF(氣化裡）、CaF2(氣化巧）、Si〇2(石英）、玻璃、樹月旨、Mg0(氧化儀）、ΙΤ0(氧化銅錫）、Ti〇2(氧化鐵）、SiN(氮化娃）、化2〇5(五氧化粗）、化〇2(氧化錯）、ZnSe(砸化鋒）、ZnS(硫化鋒)等。但是，在如上所述使周期結構的折射率低于光致發(fā) 光層的折射率的情況下，可W使用折射率為1.3~1.5左右的1旨。2、^。、〔曰。2、51化、玻璃、樹脂。
[0404] 光致發(fā)光材料包括狹義的巧光材料和憐光材料，不僅包括無機材料，也包括有機材料(例如色素），還包括量子點（即，半導體微粒）。通常W無機材料為主體的巧光材料存在折射率高的傾向。作為W藍色發(fā)光的巧光材料，可W使用例如Mio(P〇4)6Cb:Eu2+(M =選自 Ba、Sr 和 Ca 中的至少一種）、BaMgAh〇Oi7:化 2+、M3MgSi2〇8:Eu2+(M=選自 Ba、Sr 和 Ca 中的至少一種）、MsSi化Cl6:Eu2+(M=選自Ba、Sr和化中的至少一種）。作為W綠色發(fā)光的巧光材料，可W 使用例如\feMgSi2〇7:Eu2+(M =選自 Ba、Sr 和 Ca 中的至少一種）、SrSi5Al〇2 化：Eu2+、SrSi2〇2N2: Eu2 +、BaAl204:Eu2 +、BaZrSi309:Eu2\M2Si04:Eu2+(M = 選自Ba、Sr和Ca中的至少一種）、 BaSi3〇4化：Eu2+、Ca8Mg(Si〇4)4Cl2:Eu2+、Ca3Si〇4Cl2:Eu2+、CaSil2-(m+n)Al(m+n)OnNl6-n:Ce3+、0- SiA10N:Eu2+。作為W紅色發(fā)光的巧光材料，可W使用例如化AlSiN3:Eu2+、SrAlSi4〇7:Eu 2\ MsSisNs:化h(M=選自Ba、Sr和Ca中的至少一種）、MSiN2:化h(M=選自Ba、Sr和Ca中的至少一種）、MSi2〇2化：Yb2+(M =選自 Sr和Ca中的至少一種）、Y2〇2S:Eu3+，Sm3+、La2〇2S:Eu3+，Sm 3+、〇曰胖〇4:^1+，化3+，51113+、]\125154:6112+(1=選自6曰、5巧0(：曰中的至少一種）、]\1351〇5:611 2+(]\1=選自 Ba、Sr和Ca中的至少一種）。作為W黃色發(fā)光的巧光材料，可W使用例如Y3Al5〇i2:Ce3\ CaSi2〇2 化：Eu2+、Ca3Sc2Si30l2:Ce3+、CaSc204:Ce3\α-SiA10N:Eu2+、MSi202N2:Eu2+(M = 選自Ba、 Sr和Ca中的至少一種）、M7(Si〇3)6Cl2:Eu2+(M=選自Ba、Sr和Ca中的至少一種）。
[0405] 量子點可W使用例如CdS、CdSe、核殼型CdSe/ZnS、合金型CdSSe/ZnS等材料，根據材質能夠得到各種發(fā)光波長。作為量子點的基質，例如可W使用玻璃、樹脂。
[0406] 圖1C、1D等所示的透明基板140由比光致發(fā)光層110的折射率低的透光性材料構成。作為運樣的材料，例如可W列舉:MgF2(氣化儀）、LiF(氣化裡）、CaF2(氣化巧）、Si〇2(石英）、玻璃、樹脂。
[0407] 接著，對制造方法的一個例子進行說明。
[0408] 作為實現圖1C、1D所示的構成的方法，例如有如下方法:在透明基板140上通過蒸鍛、瓣射、涂布等工序將巧光材料形成光致發(fā)光層110的薄膜，然后形成電介質，通過光刻等方法進行圖案化來形成周期結構120。也可W代替上述方法，通過納米壓印來形成周期結構 120。另外，如圖24所示，也可W通過僅加工光致發(fā)光層110的一部分來形成周期結構120。此時，周期結構120就由與光致發(fā)光層110相同的材料形成。
[0409] 圖1A、1B所示的發(fā)光器件100例如能夠通過在制作圖1C、1D所示的發(fā)光器件100a 后，進行從基板140剝除光致發(fā)光層110和周期結構120的部分的工序來實現。
[0410] 圖19A所示的構成例如能夠通過在透明基板140上W半導體工藝或納米壓印等方法形成周期結構120a，然后在其之上通過蒸鍛、瓣射等方法將構成材料形成光致發(fā)光層110 來實現?；蛘?，也能夠通過利用涂布等方法將周期結構120a的凹部嵌入光致發(fā)光層110來實現圖19B所示的構成。
[0411] 此外，上述的制造方法為一個例子，本發(fā)明的發(fā)光器件不限于上述的制造方法。 [0412][實驗例]
[0413] W下，對制作本發(fā)明的實施方式的發(fā)光器件的例子進行說明。
[0414] 試制具有與圖19A同樣構成的發(fā)光器件的樣品，評價特性。發(fā)光器件如下操作來制作。
[0415] 在玻璃基板上設置周期為400nm、高度為40nm的一維周期結構(條紋狀的凸部），從其之上形成210nm光致發(fā)光材料YAG:Ce膜。將其剖視圖的TEM圖像表示在圖25中，通過將其用450nm的Lm)激發(fā)而使YAG:Ce發(fā)光時，測定其正面方向的光譜，將得到的結果表示在圖26 中。在圖26中示出了測定沒有周期結構時的測定結果(ref)、具有與一維周期結構平行的偏振光成分的TM模式和具有與一維周期結構垂直的偏振光成分的TE模式的結果。在存在周期結構時，與沒有周期結構時相比，可w觀察到特定波長的光顯著增加。另外，可知具有與一維周期結構平行的偏振光成分的TM模式的光的增強效果大。
[0416] 此外，將在相同的樣品中出射光強度的角度依賴性的測定結果和計算結果表示在圖27和圖28中。圖27表示W與一維周期結構（周期結構120)的線方向平行的軸為旋轉軸旋轉時的測定結果(上段)和計算結果(下段）；圖28表示W與一維周期結構（即，周期結構120) 的線方向垂直的方向為旋轉軸旋轉時的測定結果(上段)和計算結果（下段）。另外，圖27和圖28分別表示與TM模式和TE模式的直線偏振光有關的結果；圖27(a)表示與TM模式的直線偏振光有關的結果；圖27(b)表示與TE模式的直線偏振光有關的結果；圖28(a)表示與TE模式的直線偏振光有關的結果；圖28(b)表示與TM模式的直線偏振光有關的結果。例如，對于波長為610nm的光而言，由于為TM模式且僅在正面方向存在光，因此可知指向性高且偏振發(fā) 光。另外，各圖的上段和下段一致，因此上述計算的正確性得到了實驗證實。
[0417] 由上述的測定結果，例如圖29表示使波長為61化m的光W與線方向垂直的方向為旋轉軸旋轉時的強度的角度依賴性?？蒞觀察出：在正面方向上產生了強的發(fā)光增強，對于其他角度而言，光幾乎沒有被增強的情況?？芍蛘娣较蛏涑龅墓獾闹赶蚪切∮?5°。此夕h指向角是強度為最大強度的50%的角度，用W最大強度的方向為中屯、的單側的角度表示。也就是說，可知實現了指向性發(fā)光。此外，由于其全都為TM模式的成分，因此可知同時也實現了偏振發(fā)光。
[0418] W上的驗證使用了在廣帶域的波長帶發(fā)光的YAG:Ce來進行了實驗，但即使W發(fā)光為窄帶域的光致發(fā)光材料設定為同樣的構成，對于該波長的光也能夠實現指向性和偏振發(fā) 光。此外，此時由于不產生其他波長的光，因此能夠實現不產生其他方向和偏振狀態(tài)的光之類的光源。
[0419] [7.使傾斜方向的色純度提高的實施方式]
[0420] 接著，對本發(fā)明的其他實施方式進行說明。
[0421] 根據本發(fā)明的發(fā)光器件，能夠向特定方向射出特定波長的光。例如，能夠向與光致發(fā)光層垂直的方向（即，正面方向）射出所期望的波長的光。如果使光致發(fā)光層所含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜中達到峰值的波長與上述所期望的波長一致，則能夠使所期望的波長的光向正面方向較強地射出。
[0422] 另一方面，向從與光致發(fā)光層垂直的方向傾斜的方向下，有時稱為"傾斜方向"）射出與上述所期望的波長不同的兩個波長的光。如圖27的中段W及下段的圖所示，兩個波長的光向相對于光致發(fā)光層的法線方向的角度為除了外的方向較強地射出。
[0423] 圖31A是表示由亞微米結構向0°方向（即，正面方向）射出的光的強度的波長依賴性的一個例子的圖。圖31B是表示在相同條件下由亞微米結構向5°方向射出的光的強度的波長依賴性的一個例子的圖。在運些例子中，向0°方向射出約620nm的基本單色的波長的光，但向5°方向射出約580nm的波長的光和約650nm的波長的光。運樣，在傾斜方向上，較強地射出從向正面方向較強射出的光的波長向長波長側位移的光W及向短波長側位移的光。它們的位移量為相同程度。運可W認為是因為，被在光致發(fā)光層內向一個方向傳播的光和向其相反方向傳播的光所增強的光的出射角度相對于法線方向對稱。
[0424] 運樣，就傾斜方向而言，兩個波長的光被同時增強，因此不同的兩種顏色的光混合。其結果是，產生傾斜方向的色純度降低運一問題。
[0425] 因此，本實施方式使向傾斜方向射出的光的色純度提高，因此W由光致發(fā)光層產生的光僅較多地包含傾斜地較強射出的兩個波長的光中的一個的方式設計發(fā)光器件。更具體而言，設計為:經由包含至少一個周期結構的亞微米結構向與光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長 B向長波長側或短波長側偏離。在圖31A的例子中，約620nm相當于波長A。此外，波長A和波長 B均表示空氣中的波長。W下，只要沒有特別說明，波長是指空氣中的波長。
[0426] 圖32是表示被亞微米結構增強的光的波長和角度與光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜的關系的圖。圖32(a)表示與圖27(a)的下圖相同的角度-波長特性。圖32(b)表示本實施方式中的光致發(fā)光層所含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜的一個例子。
[0427] 圖32(b)所示的發(fā)光光譜W波長B(在該例子中為約540nm)為峰，具有寬的波長分布。經由亞微米結構向正面方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A(在該例子中為約 62化m)從波長B向長波長側大幅偏離。由光致發(fā)光層幾乎不產生波長比波長A長的光。其結果是，圖32(a)中箭頭所示的波長比波長A長的光幾乎不向超過角度0°的傾斜方向射出。即，能夠降低傾斜方向的二向色性。
[0428] 波長A從波長B的位移量越大，二向色性的降低效果越高。其位移量例如被設定為光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜的半峰半寬(HWHM)W上。半峰半寬是指在發(fā)光光譜中強度成為峰值的一半的兩個波長的寬度(即，半峰全寬）的一半長度。在某些例子中，當將強度成為峰值的一半的兩個波長中與波長B之差較大的波長C和波長B的差設定為W時，波長A被設定為從波長B偏離WW上。在圖32(b)的例子中，波長A與波長B的差比半峰半寬(HWHM)和寬度W都大。
[0429] 通過運樣的構成，向傾斜方向僅較強地射出比正面方向被增強的光的波長A靠短波長側的光。因此，如后所述，能夠適用于利用色純度高的多個波長的光的各種應用例。
[0430] 在該例子中，雖然波長A大于波長B，但波長A也可W小于波長B。此時，能夠向傾斜方向僅較強地射出比波長A靠長波長側的光。但是，為了減小波長A，需要縮短亞微米結構的凸部之間或凹部之間的間距（或周期結構的周期）。因此，使波長A大于波長B容易制造。另夕h通常來說，如圖32(b)所示，由光致發(fā)光材料發(fā)出的光的強度相比于短波長側，更向長波長側緩慢變化。運是因為，特別是在廣帶域發(fā)光的情況下，由于發(fā)光能級間的能量弛豫，存在發(fā)光光譜向長波長側緩慢擴散的傾向。因此，通過使波長A比波長B大，還具有能夠減小相對于角度變化的波長變化的優(yōu)點。
[0431] 此外，在圖32(b)所示的發(fā)光光譜中，存在兩個強度為峰值的一半的波長，但也可 W認為有存在Ξ個W上運樣的波長的發(fā)光光譜。在運樣的發(fā)光光譜中，只要將強度為峰值的一半的多個波長中與峰最近的第一波長和第二近的第二波長作為上述兩個波長來操作就行。此時，第二波長相當于上述的波長C。
[0432] 本實施方式與已經進行了說明的實施方式同樣地，周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，當將周期結構中相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為化nt、將光致發(fā)光層對光致發(fā)光層所發(fā)出的光所包含的第一光(波長λ。）的折射率設定為nwav-a時，成立入a/rW-a<Dint<Aa的關系。該條件如上所述是用于向接近正面方向的方向較強地射出波長入3的光的條件。該波長λ。在某些例子中可W被設定為與向亞微米結構向正面方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A-致。
[0433] 接著，對本實施方式的幾個應用例進行說明。
[0434] 本實施方式的發(fā)光器件可W用于能夠使波長變化的發(fā)光裝置（即，波長可變光源)。
[0435] 現有的波長可變光源將來自白色光源的光使用波長分離濾波器(例如分色鏡)或衍射光柵等光學器件進行分光，經由狹縫或濾波器進行波長的取舍選擇。運樣的裝置需要用于色分離的光學器件，因此存在裝置的尺寸大運一問題。
[0436] 本實施方式的發(fā)光器件射出由于根據波長而在空間上分光的光，因此能夠省略運樣的光學器件，能夠小型化。
[0437] 圖33A是示意性地表示運樣的發(fā)光裝置300的構成例的圖。發(fā)光裝置300具備:發(fā)光器件310、與發(fā)光器件310連結并使發(fā)光器件310旋轉的旋轉機構320W及配置在由發(fā)光器件 310發(fā)出的光的路徑上的光學濾波器330。此外，圖33A將各構成要素簡化表示，因此與實際的結構并不一定一致。W下的圖也同樣。
[0438] 光學濾波器330具有使由發(fā)光器件310向特定方向射出的特定波長的光線通過的透光區(qū)域332。除了透光區(qū)域332W外的部位為遮光區(qū)域334。透光區(qū)域332例如由狹縫或透明構件形成。遮光區(qū)域334對發(fā)光的一部分進行遮光或使其衰減。
[0439] 旋轉機構320 W與發(fā)光器件310中的亞微米結構的多個凸部或凹部的排列方向垂直的方向為旋轉軸，使發(fā)光器件310向一方向或雙方向旋轉。旋轉機構320由電機和齒輪等部件構成。由此，能夠調整為使不同波長的光線通過透光區(qū)域332。通過運樣的構成，能夠將任意的波長的光取出到外部加 W利用。
[0440] 圖33B是表示發(fā)光裝置的變形例的圖。該發(fā)光裝置300a具備具有多個透光區(qū)域332 的光學濾波器330曰。光學濾波器330a中的多個透光區(qū)域332使由發(fā)光器件310分別向特定多個方向射出的多個光線透過。通過運樣的構成，能夠同時取出多個波長的光。
[0441 ] 在圖33A和圖33B所示的例子中，設置有旋轉機構320,但也可W省略旋轉機構320。在僅利用特定波長的光的用途中，不需要旋轉機構320。旋轉機構320可W為能夠W電機等自動調節(jié)角度的機構，還可W為能夠W手動調節(jié)發(fā)光器件310的角度的機構。
[0442] 圖33C是表示發(fā)光裝置的另一個變形例的圖。該發(fā)光裝置300b具備包含至少一個透鏡的聚光光學體系340和可動式光學濾波器330b。光學體系340將由發(fā)光器件310射出的多個波長的光線聚光使其成為平行光束?；瑒訖C構320a與光學濾波器33化連結，由使光學濾波器330b向一方向或雙方向滑動的電機和齒輪等部件構成。更具體而言，滑動機構320a W使不同波長的光線透過透光區(qū)域332的方式，使光學濾波器33化向與平行光束交叉的（例如垂直的)方向移動。根據運樣的構成，也能夠將任意波長的光取出到外部。此外，在該例子中，使用了光學體系340和滑動機構320a，但也可W省略光學體系340和滑動機構320曰。
[0443] 圖33D是表示發(fā)光裝置的又一個變形例的圖。該發(fā)光裝置300c具備發(fā)光器件310、光學體系340和光學快口 350。
[0444] 光學快口 350具有多個透光區(qū)域。多個透光區(qū)域分別配置在由發(fā)光器件310分別向多個方向發(fā)出的多個光線的路徑上。光學快口 350能夠使上述多個透光區(qū)域的透光率各自變化。由此，能夠取出任意光譜的光。在該例子中，也可W省略光學體系340。
[0445] 光學快口 350例如可W使用液晶來實現。通過未圖示的驅動電路對每個透光區(qū)域使施加于液晶分子的電壓變化，由此能夠使各透光區(qū)域的光的透射率變化。多個透光區(qū)域不限于一維，也可W W二維排列。
[0446] 圖34是表示應用了圖33D所示的發(fā)光裝置300c的構成的投影裝置(投影儀)500的構成例的圖。
[0447] 投影裝置500除了發(fā)光裝置300c(發(fā)光器件310、光學體系340、光學快口 350) W外，還具備光學體系5403、5406、540(3、積分棒510、全反射棱鏡520、數字鏡設備(010)530、驅動電路550和控制電路560。
[0448] 投影裝置500利用來自發(fā)光器件310的發(fā)光或發(fā)光及激發(fā)光將映像投影于屏幕。運里，假定激發(fā)光為藍色光（例如波長為450nm)、發(fā)光器件310的光致發(fā)光層包含接受激發(fā)光而發(fā)出黃色光(例如主波長為570nm)的黃色巧光體的情況。激發(fā)光的一部分從發(fā)光器件310 通過。
[0449] 驅動電路550與光學快口 350電連接，使光學快口 350的各透光區(qū)域的透射率變化。驅動電路550使各透光區(qū)域的透射率比所顯示的映像的帖速率更高速地變化。由此，能夠使任意顏色的光由光學快口 350射出。驅動電路550例如使紅、綠、藍的光由光學快口 350 W每 1/3帖依次射出。
[0450] 光學體系540a使由光學快口 350射出的光聚焦，射入積分棒510。積分棒510使入射光的強度均勻并射出。光學體系540b和全反射棱鏡520使由積分棒510射出的光聚焦于 DMD530的反射面。
[0451 ] DMD530具有W二維排列的多個鏡。如果將各鏡的區(qū)域稱為像素，貝化MD530對每個像素切換反射光的狀態(tài)和吸收光的狀態(tài)。該切換通過使施加于各鏡背部的電極的電壓變化來控制?？刂艱MD530的控制電路560根據所輸入的圖像信號，在每個像素使反射吸收特性變化。由此，就各顏色成分，能夠調節(jié)每個像素的亮度，因此能夠構成圖像。
[0452] 被DMD530反射的光從全反射棱鏡520通過，被光學體系540c聚焦。由此，圖像被投影于屏幕。
[0453] 現有的投影儀(例如日本特開2014-21223號公報和日本特開2014-160227號公報）為了投影彩色圖像，使用巧光體輪。巧光體輪具有涂布了巧光體的區(qū)域和缺口區(qū)域，通過利用電機使其旋轉，將光按照每個顏色分離。根據本實施方式，能夠省略巧光體輪和驅動該巧光體輪的電機，因此能夠小型化。
[0454] 此外，在本實施方式中，光學快口350分時使紅、綠、藍的光透過，但本發(fā)明的投影裝置不限于運樣的工作。例如，可W省略光學快口 350,使用多個分色棱鏡等器件將紅、綠、藍的光分別各自WDMD控制。此時，通過包括鏡在內的光學體系合成由Ξ個DMD反射的Ξ色的光，由此能夠向屏幕投影彩色圖像。
[0455] 接著，對測定被檢測物的分光透過率的檢測裝置中的應用例進行說明。
[0456] 圖35A是示意性地表示運樣的檢測裝置400的構成的圖。該檢測裝置400具備發(fā)光器件310、光學體系340、檢測器(detector)410和保持構件420。
[0457] 保持構件420W被檢測物450(也稱為檢體)位于從發(fā)光器件310到檢測器410的光路上的方式保持被檢測物450。保持構件420例如可W包括設置在檢測裝置400的殼體上的載置檢體的臺或夾具等夾著檢體的構件。檢體可W為氣體、液體、板狀固體等任何物質。在檢測氣體的裝置中，可W省略保持構件420。
[0458] 檢測器410配置在由發(fā)光器件310射出的光的路徑上。檢測器410具有W陣列狀排列的多個檢測單元。多個檢測單元排列在與由發(fā)光器件310發(fā)出的光的分離方向相對應的方向上。
[0459] 由發(fā)光器件310射出的光通過光學體系340聚光，通過檢體450射入檢測器410。檢測器410通過檢測每個波長的光強度，能夠測定檢體450的光的透過特性和吸收特性。
[0460] 圖35B是表示檢測裝置的變形例的圖。該檢測裝置400a具有參照圖33A進行了說明的發(fā)光裝置300(發(fā)光器件310、旋轉機構320和光學濾波器330)來代替圖35A所示的發(fā)光器件310和光學體系340。進而，具有具備一個檢測單元的檢測器410a來代替具有陣列狀的多個檢測單元的檢測器410。
[0461] 在該例子中，檢測器410a檢測從光學濾波器330中的透光區(qū)域(例如狹縫)通過后的單一波長的光。通過W旋轉機構320使發(fā)光器件310旋轉，從透光區(qū)域通過的光的波長變化。由此，能夠對于任意波長，測定檢體450的透射率和吸收率。
[0462] [8.其他變形例]
[0463] 接著，對本發(fā)明的發(fā)光器件和發(fā)光裝置的變形例進行說明。
[0464] 如上所述，通過本發(fā)明的發(fā)光器件所具有的亞微米結構，受到發(fā)光增強效果的光的波長和出射方向依賴于亞微米結構的構成?？紤]圖36所示的在光致發(fā)光層110上具有周期結構120的發(fā)光器件。運里，例示了周期結構120由與光致發(fā)光層110相同的材料形成、具有圖1A所示的一維周期結構120的情況。對于通過一維周期結構120受到發(fā)光增強的光而言，當設定為一維周期結構120的周期p(nm)、光致發(fā)光層110的折射率rwv、出射光的外部的介質的折射率nnut、將向一維周期結構120的入射角設定為0wav、由一維周期結構120向外部介質的出射角設定為目。ut時，滿足P XnwavX sin目wav-p Xn〇utX sin目。ut = mA的關系（參照上述的式(5))。其中，λ為光在空氣中的波長，m為整數。
[0465] 由上述式可^得到目。11* =日1'。3；[]1[(]1麗乂3；[]1目~3巾-111人/口）/]1。111;]。因此，通常如果波長 λ不同，則受到發(fā)光增強的光的出射角0Dut也不同。其結果是，如圖36所示意性地表示那樣，根據觀察的方向，所能看到的光的顏色不同。
[0466] 為了降低該視角依賴性，只要W(nwavXsin0wav-mA/p)/n〇ut不依賴于波長λ而固定的方式選擇nwavW及riDut就行。由于物質的折射率具有波長分散(波長依賴性），因此只要選擇(rw X S ?ηθ^-ηιλ/ρ)/n〇ut不依賴于波長λ運樣的具有rw和n〇ut的波長分散性的材料就行。例如，在外部的介質為空氣時，riDut不依賴于波長基本為1.0,因此作為形成光致發(fā)光層 110和一維周期結構120的材料，優(yōu)選選擇折射率nwav的波長分散小的材料。進而，優(yōu)選折射率相對于折射率nwav更短波長的光變低那樣的逆分散材料。
[0467] 另外，如圖37A的（a)所示，通過排列顯示發(fā)光增強效果的波長互相不同的多個周期結構，能夠射出白色光。在圖37A的（a)所示的例子中，能夠增強紅色光（R)的周期結構 120r、能夠增強綠色光(G)的周期結構120g和能夠增強藍色光(B)的周期結構12化W矩陣狀排列。周期結構12化、120g和120b例如為一維周期結構且各自的凸部互相平行地排列。因此，偏振特性對于紅、綠、藍的全部顏色的光都相同。通過周期結構12化、120g和12化，受到發(fā)光增強的Ξ原色的光被射出、混色，從而可W得到白色光且直線偏振光。
[0468] 當將W矩陣狀排列而成的各周期結構12化、120g和12化稱為單位周期結構(或像素)時，單位周期結構的大小（即，一邊的長度)例如為周期的Ξ倍W上。另外，為了獲得混色的效果，優(yōu)選不能用人眼識別出單位周期結構，例如優(yōu)選一邊的長度小于1mm。運里，W正方形繪制各單位周期結構，但不限于此，例如相互相鄰的周期結構120r、120g和12化可W為長方形、Ξ角形、六邊形等除了正方形W外的形狀。
[0469] 另外，設置在周期結構12化、120g和120b之下的光致發(fā)光層既可W對周期結構 120r、120g和12化而言都相同，也可W設置具有根據各種顏色的光而不同的光致發(fā)光材料的光致發(fā)光層。
[0470] 如圖37A的(b)所示，可W排列一維周期結構的凸部延伸的方位不同的多個周期結構(包括周期結構12化、120i和120j)。多個周期結構發(fā)光增強的光的波長可W相同也可W 不同。例如，如果將相同的周期結構如圖37A的(b)所示排列，則能夠得到不偏振的光。另外，對于圖37A的(a)中的周期結構12化、120g和12化而言，如果分別適用圖37A的(b)的排列，貝U 作為整體能夠得到不偏振的白色光。
[0471] 當然，周期結構不限于一維周期結構，也可W如圖374的山)所示，排列多個二維周期結構(包括周期結構120k、120m和12化）。此時，周期結構120k、120m和12化的周期、方位如上所述，既可W相同也可W不同，可W根據需要適當設定。
[0472] 另外，如圖37B所示，例如可W在發(fā)光器件的光出射側配置微透鏡130,通過將向傾斜方向射出的光彎曲到法線方向，由此能夠得到混色的效果。
[0473] 圖37B所示的發(fā)光器件具有分別具有圖37A的（a)中的周期結構12化、120g和12化的區(qū)域R1、R2和R3。在區(qū)域R1中，通過周期結構12化，紅色光R向法線方向射出，例如綠色光G 向傾斜方向射出。根據微透鏡130的折射作用，向傾斜方向射出的綠色光G彎曲到法線方向。其結果是，在法線方向上，紅色光R和綠色光G被混色，從而被觀察到。運樣，通過設置微透鏡 130,所射出的光的波長根據角度不同而不同的現象得到抑制。運里，例示了將與多個周期結構相對應的多個微透鏡一體化的微透鏡陣列，但不限于此。當然，敷設的周期結構不限于上述的例子，在敷設相同的周期結構的情況下也能夠適用，還能夠適用于圖37A的化)或山）所示的構成。
[0474] 此外，具有將向傾斜方向射出的光彎曲的作用的光學器件可W為雙凸透鏡來代替微透鏡陣列。另外，不僅為透鏡，也可W使用棱鏡。棱鏡還可W設定為陣列。可W與周期結構相對應地分別配置。棱鏡的形狀沒有特別限制，例如可W使用Ξ角棱鏡或金字塔型棱鏡。
[0475] 得到白色光(或者具有寬光譜寬度的光）的方法除了利用上述的周期結構的方法 W外，例如還有如圖38(a)和(b)所示利用光致發(fā)光層的方法。如圖38(a)所示，通過層疊發(fā) 光波長不同的多個光致發(fā)光層110b、110g、ll化，能夠得到白色光。層疊順序不限于圖示的例子。另外，也可W如圖38(b)所示，在發(fā)出藍色光的光致發(fā)光層11化之上，層疊發(fā)出黃色光的光致發(fā)光層IlOy。光致發(fā)光層IlOy例如可W使用YAG來形成。
[0476] 此外，在使用與巧光色素等基體(主體)材料混合來使用的光致發(fā)光材料的情況下，能夠將發(fā)光波長不同的多個光致發(fā)光材料與基質材料混合，W單一的光致發(fā)光層發(fā)出白色光。運樣的能夠發(fā)出白色光的光致發(fā)光層可W使用參照圖37A的(a)~(C)進行了說明的敷設了單位周期結構的構成。
[0477] 在使用無機材料(例如YAG)作為形成光致發(fā)光層110的材料的情況下，在其制造過程中有時會經過超過l〇〇〇°C的熱處理。此時，雜質由基底(典型地為基板)擴散，有時會使光致發(fā)光層110的發(fā)光特性降低。為了防止雜質擴散到光致發(fā)光層，例如如圖39(a)~（d)所示，可W在光致發(fā)光層之下設置防擴散層(阻隔層)1〇8。如圖39(a)~(d)所示，防擴散層108 在目前為止例示的各種構成中，形成在光致發(fā)光層110的下層。
[0478] 例如，如圖39(a)所示，在基板140與光致發(fā)光層110之間形成防擴散層108。另外，如圖39(b)所示，在具有多個光致發(fā)光層110a和11化的情況下，在光致發(fā)光層110a和11化各自的下層形成防擴散層108a或108b。
[0479] 在基板140的折射率比光致發(fā)光層110的折射率大的情況下，如圖39(c)、圖39(d) 所示，只要在基板140上形成低折射率層107就行。如圖39(c)所示，在基板140之上設置低折射率層107的情況下，形成低折射率層107與光致發(fā)光層110之間的防擴散層108。進而，如圖 39(d)所示，在具有多個光致發(fā)光層110a和10化的情況下，在光致發(fā)光層110a和11化的下層分別形成防擴散層108a和108b。
[0480] 此外，低折射率層107在基板140的折射率與光致發(fā)光層110的折射率同等或比其大的情況下形成。低折射率層107的折射率比光致發(fā)光層110的折射率低。低折射率層107例如使用1旨。2、^。、〔曰。2、8曰。2、5評2、石英、樹脂、冊9-806等常溫固化玻璃形成。優(yōu)選低折射率層107的厚度比光的波長大?；?40例如使用1旨。2心。八曰。2、8曰。2、5汁2、玻璃、樹脂、 1邑0、]\1邑412〇4、藍寶石（412〇3)、51'1';[03、1^曰4103、1';[02、6(136曰5012、1曰5'4104、1^曰5扣曰04、1曰1'曰03、 SrO、YSZ(Zr02 · ￥203)、￥46、化36曰5012來形成。
[0481] 防擴散層108、108a、108b只要根據防止擴散的對象元素來適當選擇就行，例如可 W使用共價鍵合性強的氧化物晶體、氮化物晶體來形成。防擴散層108、108a、108b的厚度例如為50nmW下。
[0482] 此外，在具有防擴散層108或后述的晶體生長層106運樣的與光致發(fā)光層110相鄰的層的構成中，當相鄰的層的折射率比光致發(fā)光層的折射率大時，將該折射率大的層的折射率和光致發(fā)光層的折射率分別W體積比率加權而得到的平均折射率設定為nwav。運是因為，運種情況在光學上與光致發(fā)光層由多個不同材料的層構成的情況是等價的。
[0483] 另外，在使用無機材料形成的光致發(fā)光層110中，由于無機材料的結晶性低，因此有時光致發(fā)光層110的發(fā)光特性低。為了提高構成光致發(fā)光層110的無機材料的結晶性，也可W如圖40(a)所示，在光致發(fā)光層110的基底形成晶體生長層(有時也稱為"巧晶層"）106。晶體生長層106利用與形成在其之上的光致發(fā)光層110的晶體晶格匹配的材料來形成。晶格匹配例如優(yōu)選在±5% W內。在基板140的折射率比光致發(fā)光層110的折射率大的情況下，優(yōu) 選晶體生長層106或106a的折射率比光致發(fā)光層110的折射率小。
[0484] 在基板140的折射率大于光致發(fā)光層110的折射率的情況下，如圖40(b)所示，只要在基板140上形成低折射率層107就行。由于晶體生長層106與光致發(fā)光層110相接觸，因此在基板140上形成低折射率層107的情況下，在低折射率層107上形成晶體生長層106。另外，如圖40(c)所示，在具有多個光致發(fā)光層110a和11化的構成中，優(yōu)選形成與多個光致發(fā)光層 110a和11化各自相對應的晶體生長層106a或106b。晶體生長層106、106a和106b的厚度例如為50nmW下。
[0485] 如圖41(a)和(b)所示，為了保護周期結構120,也可W設置表面保護層132。
[0486] 表面保護層132可W如圖41(a)所示為不具有基板的類型，也可W如圖41(b)所示設置為具有基板140的類型。另外，在圖41(a)所示的不具有基板的類型的發(fā)光器件中，可W 在光致發(fā)光層110的下層也設置表面保護層。運樣，表面保護層132可W設置在上述任意一種發(fā)光器件的表面上。周期結構120不限于圖41(a)和圖41(b)所例示的結構，可W為上述任意一種類型。
[0487] 表面保護層132例如可W利用樹脂、硬涂材料、Si〇2、Al2〇3(氧化侶）、SiOC、DLC來形成。表面保護層132的厚度例如為lOOnm~ΙΟμπι。
[0488] 通過設置表面保護層132,能夠保護發(fā)光器件不受外部環(huán)境影響，抑制發(fā)光器件的劣化。表面保護層132保護發(fā)光器件的表面不受傷、水分、氧、酸、堿或熱的影響。表面保護層 132的材料、厚度可W根據用途來適當設定。
[0489] 另外，光致發(fā)光材料有時會因為熱而劣化。熱主要由光致發(fā)光層110的非福射損失、斯托克斯損失而產生。例如，石英的熱傳導率(1.6W/m · Κ)比YAG的熱傳導率（11.4W/m · K)約小一個數量級。因此，在光致發(fā)光層(例如YAG層）110處產生的熱難W從基板(例如石英基板)140通過而熱傳導至外部來散熱，光致發(fā)光層110的溫度上升，有時引起熱劣化。
[0490] 因此，如圖42(a)所示，通過在光致發(fā)光層110與基板140之間形成透明高熱傳導層 105,能夠使光致發(fā)光層110的熱高效地傳導至外部，防止溫度上升。此時，優(yōu)選透明高熱傳導層105的折射率比光致發(fā)光層110的折射率低。此外，在基板140的折射率比光致發(fā)光層 110的折射率低的情況下，透明高熱傳導層105的折射率也可W高于光致發(fā)光層110的折射率。但是，在運種情況下，透明高熱傳導層105與光致發(fā)光層110-起形成導波層，因此優(yōu)選為50nmW下。如果如圖42(b)所示在光致發(fā)光層110與透明高熱傳導層105之間形成低折射率層107,則可W利用厚的透明高熱傳導層105。
[0491] 另外，如圖42(c)所示，也可W將周期結構120用具有高的熱傳導率的低折射率層 107覆蓋。進而，也可W如圖42(d)所示，將周期結構120用低折射率層107覆蓋，再形成透明高熱傳導層105。在該構成中，低折射率層107不需要具有高的熱傳導率。
[0492] 作為透明高熱傳導層105的材料，例如可W列舉:Al2〇3、MgO、Si3N4、ZnO、AlN、Y2〇3、金剛石、石墨締、CaF2、BaF2。運些之中，由于化F2、BaF2的折射率低，因此能夠作為低折射率層107來利用。
[0493] 接著，參照圖43(a)~(d)，對提高了具備發(fā)光器件100和光源180的發(fā)光裝置的散熱特性的結構進行說明。
[0494] 圖43(a)所示的發(fā)光裝置具有作為光源180的Lm)忍片180和發(fā)光器件100。發(fā)光器件100可W為上述任意一種類型。L抓忍片180安裝在支撐基板190上，發(fā)光器件100與L抓忍片隔開規(guī)定間隔配置。發(fā)光器件100受到由Lm)忍片射出的激發(fā)光而發(fā)光。在支撐基板190 上，L邸忍片180和發(fā)光器件100被密封部142覆蓋。
[04%]密封部142具備高熱傳導性和透光性。形成密封部142的材料(有時稱為"密封材料"）例如為包含高熱傳導性填料和樹脂材料的復合材料。作為高熱傳導性填料，可W例示 Ab化、ΖηΟ、Υ2〇3、石墨締和A1N。另外，作為樹脂材料，可W例示環(huán)氧樹脂和娃樹脂。特別是，作為密封材料，可W采用高熱傳導性填料的尺寸使用了納米尺寸（即，亞微米尺寸）的納米復合材料。使用納米復合材料時，能夠抑制光的擴散反射(或散射）。作為納米復合材料，可 W例示使用化0或Α?2〇3作為填料、使用環(huán)氧樹脂或娃樹脂作為樹脂的材料。
[0496] 此外，在發(fā)光器件100如圖43(a)所例示的那樣為周期結構露出在表面的類型的情況下，優(yōu)選周期結構周圍的介質的折射率低于周期結構的折射率。即，密封部142的折射率優(yōu)選的是:在周期結構由透光層形成的情況下低于透光層的折射率，在周期結構由與光致發(fā)光層相同的材料形成的情況下低于光致發(fā)光層的折射率。
[0497] 密封部142如圖43(b)所示的那樣也可將發(fā)光器件100的表面附近(例如具有周期結構的透光層或光致發(fā)光層)露出的方式設置。此時，密封部142的折射率沒有特別限制。
[0498] 另外，如圖43(c)所示，在使用周期結構被低折射率層107(參照圖42(c))覆蓋的類型的器件作為發(fā)光器件100的情況下，密封部142的折射率也可W比周期結構的折射率高。通過采用運樣的構成，密封部142的材料的選擇范圍變寬。
[0499] 此外，如圖43(d)所示，也可W將發(fā)光器件100的周邊固定在具有高熱傳導性的固定器152中。固定器152例如可W由金屬形成。例如，在使用激光二極管182作為光源的情況下，當在發(fā)光器件100與光源之間無法填充密封材料時，可W適合使用上述的結構。例如，具有圖42(a)~(d)中所例示的構成的發(fā)光器件100具有透明高熱傳導層105或具有高熱傳導率的低折射率層107,因此器件的面內的熱傳導性高，從而能夠有效地隔著固定器152散熱。
[0500] 如圖44(a)~(d)所示，也可W在發(fā)光器件100的表面配置高熱傳導構件144或146。高熱傳導構件144或146例如由金屬形成。
[0501] 例如，可W如圖44(a)中表示的剖視圖、圖44(b)中表示的俯視圖那樣，W覆蓋發(fā)光器件100的周期結構120的一部分的方式配置高熱傳導構件144。圖44(a)和(b)中表示僅覆蓋形成一維周期結構的多個凸部中的一個的線狀高熱傳導構件144,但不限于此。
[0502] 另外，也可W如圖44(c)中表示的剖視圖、圖44(d)中表示的俯視圖那樣，W覆蓋發(fā) 光器件100的周期結構120的兩端的凸部和光致發(fā)光層110的端面的方式，形成高熱傳導構件146。在任何一種情況下，如果周期結構和光致發(fā)光層被高熱傳導構件146覆蓋的部分的面積變大，則有可能會影響發(fā)光器件100的特性，因此形成在發(fā)光器件100的表面上的高熱傳導構件146的面積優(yōu)選較小。
[0503] 此外，也可W如圖45(a)中表示的剖視圖、圖45(b)中表示的俯視圖那樣，在敷設具有不同結構的多個發(fā)光器件10化、lOOg和10化的情況下，W在相鄰的發(fā)光器件之間覆蓋各個發(fā)光器件的端部的方式，配置高熱傳導構件148。例如，如運里所例示的那樣，在排列增強紅色光的發(fā)光器件1〇化、增強綠色光的發(fā)光器件lOOgW及增強藍色光的發(fā)光器件1〇化的情況下，例如在將由金屬形成的高熱傳導構件148配置在相鄰的發(fā)光器件之間時，由于高熱傳導構件148具有遮光性，因此能夠抑制混色。運樣，也能夠如顯示面板中的黑矩陣那樣使用高熱傳導構件148。
[0504] 圖46表示具備聯鎖電路185的發(fā)光裝置的例子。圖46(a)是表示發(fā)光器件100的背面的示意圖；圖46(b)是包括發(fā)光器件100的剖視圖在內的發(fā)光裝置的示意圖。如圖46(a)和 (b)所示，在發(fā)光器件100所具有的基板140的背面形成有環(huán)狀配線172。環(huán)狀配線172形成在發(fā)光器件100的背面的外周附近，形成為在基板140破損后斷線。環(huán)狀配線172例如由金屬材料形成。環(huán)狀配線172的兩個端部與聯鎖電路185的繼電器電路電連接。在環(huán)狀配線172發(fā)生斷線的情況下，繼電器電路切斷向光源182的電力供給。從像激光二極管那樣發(fā)出強度強的光時的安全性等觀點考慮，光源182特別優(yōu)選設置聯鎖電路185。
[0505] 上述實施方式的發(fā)光器件所具有的亞微米結構例如為周期結構，可W利用光刻技術或納米印刷技術來形成。參照圖47(a)~(f)，對亞微米結構的其他形成方法進行說明。
[0506] 如圖47(a)所示，在被基板140支撐的光致發(fā)光層110的表面上配置珠子122。通過將珠子122的一部分均等地埋入光致發(fā)光層110,能夠將珠子122固定在光致發(fā)光層110。運樣，在大量的珠子122各自的一部分被均等地埋入光致發(fā)光層110而剩余部分由光致發(fā)光層 110突出的情況下，珠子122的折射率既可w與光致發(fā)光層110的折射率相等，也可w比其小。例如，在珠子122的折射率小于光致發(fā)光層110的折射率的情況下，由大量的珠子122形成的層（由光致發(fā)光層110突出的部分和被埋入的部分運兩部分)作為亞微米結構的透光層 120發(fā)揮功能。另外，在珠子122的折射率與光致發(fā)光層110的折射率相等的情況下，珠子122 與光致發(fā)光層110實質上成為一體，由光致發(fā)光層110突出的部分作為具有亞微米結構的透光層120發(fā)揮功能。
[0507]或者，如圖47(b)所示，也可W在基板140上配置大量的珠子122,然后再形成光致發(fā)光層110。此時，優(yōu)選珠子122的折射率低于光致發(fā)光層110的折射率。
[050引運里，珠子122的直徑例如與上述的化nt相等或比其小。在珠子122致密地充填的情況下，珠子122的直徑與Dint基本一致。在相鄰的珠子122之間形成間隙的情況下，珠子122的直徑加上間隙所得到的長度與Dint相對應。
[0509] 另外，作為珠子122,既可W為中空珠子，也可W為中實珠子。
[0510] 圖47(c)~（f)是示意性地表示各種珠子的充填狀態(tài)的圖和由各個充填狀態(tài)的珠子得到的光散射圖案的圖。在圖47(c)~(f)中，黑色部分表示中實珠子或中空珠子內的中實部分，白色部分表示中空珠子或中空珠子內的空隙部分。
[0511] 圖47(c)表示具有卵形的外形的中空珠子密集充填的狀態(tài)和其光散射圖案。該中空珠子的空隙部分為大致球形且形成在卵的底部的位置。圖47(d)表示具有大致球形的外形的中空珠子密集充填的狀態(tài)和其光散射圖案。該中空珠子的空隙部分為大致球形且W與外形的球相接觸的方式形成。圖47(e)表示具有大致球形的外形的中空珠子密集充填的狀態(tài)和其光散射圖案。該中空珠子的空隙部分包含兩個大致球形的空隙，兩個球形空隙沿著外形的球的直徑排列。圖47(f)表示具有大致球形的外形的中空珠子及具有大致球形的外形的中實珠子密集充填的狀態(tài)和其光散射圖案。中空珠子與中實珠子具有基本相同的直徑，W基本相同的體積比率混合。另外，中空珠子和中實珠子的配置沒有規(guī)律性，基本為隨機。
[0512] 就中空珠子、中實珠子而言，由各種玻璃或樹脂形成的珠子在市面上有售。運里所例示的珠子例如使用作為研磨材料廣泛市售的氧化侶的粉體、日鐵礦業(yè)株式會社的中空二氧化娃等，向所得到的珠子添加分散劑，分散在溶劑(例如水和/或醇類等）中，將該分散液施于基板140上或光致發(fā)光層110上，進行干燥，由此能夠形成大量的珠子密集地充填的層。 [051引[9.應用例]
[0514] 如上所述，本發(fā)明的發(fā)光器件和具備該發(fā)光器件的發(fā)光裝置由于具有各種優(yōu)點，因此通過應用于各種光學設備，可W發(fā)揮有利的效果。W下，列舉應用例。
[0515] 本發(fā)明的發(fā)光器件能夠向特定方向射出指向性高的光。該高指向性例如優(yōu)選作為利用液晶顯示裝置的導光板的邊光型背光源來使用。例如，在使用了現有的指向性低的光源的情況下，由光源射出的光是利用反射板和/或擴散材料向導光板導入光。在特定方向的指向性高的光源的情況下，省略運些光學部件也能夠高效地向導光板導入光。
[0516] 另外，在各種光學設備中，需要將來自光源的光高效地導向規(guī)定的方向，因此例如使用了透鏡、棱鏡或反射板。例如，在投影儀中，為了將來自光源的光導向顯示面板，已知有使用光導的構成(例如日本特開2010-156929號公報）。通過將本發(fā)明的發(fā)光器件用于光源，能夠省略光導。
[0517] 此外，照明器具為了將各向異性地發(fā)出的光導向所期望的方向，使用了包含透鏡和/或反射板在內的光學部件;而通過使用本發(fā)明的發(fā)光器件，可W省略運些光學部件。或者，能夠將對于各向同性的光的復雜設計置換成對于指向性高的光的單純設計。其結果是，能夠將照明器具小型化，或者將設計工序簡化。
[0518] 本發(fā)明的發(fā)光器件能夠僅增強特定波長的光。因此，能夠容易實現僅射出所需要的波長的光源。另外，不改變光致發(fā)光層的材料，僅變更周期結構，就能夠改變所射出的光的波長。進而，根據相對于周期結構的角度，也能夠射出不同波長的光。運樣的波長選擇性例如可W用于窄帶成像(narrow band imaging:NBI;注冊商標)運一技術。此外，也能夠適合用于可見光通信。
[0519] 另外，在照明的領域，開發(fā)了彩光色照明和美光色照明之類的技術。運些技術是使照明的對象的顏色看起來更美的技術，彩光色照明例如具有使蔬菜等食品看起來更可口的效果，美光色照明具有使肌膚看起來更美的效果。運些技術均通過根據對象物控制光源的光譜（即，所發(fā)出的光的波長的強度分布)來進行。W往，通過使用光學濾波器使由光源射出的光選擇透過，控制照明中所使用的光的光譜。即，由于不需要的光被光學濾波器吸收，因此使光的利用效率降低。與此相對，本發(fā)明的發(fā)光器件由于能夠增強特定波長的光，因此不需要光學濾波器，從而能夠使光的利用效率提高。
[0520] 本發(fā)明的發(fā)光器件能夠射出偏振光(直線偏振光）。^往，直線偏振光通過使用偏振濾波器(也被稱為"偏振片"）來吸收構成由光源射出的不偏振光的正交的兩個直線偏振光內的一個來制作。因此，光的利用效率為50% W下。如果使用本發(fā)明的發(fā)光器件作為偏振光源，則由于不需要使用偏振濾波器，因此能夠提高光的利用效率。偏振光照明例如用于楓窗、展望餐廳的窗玻璃等想要降低反射光的情況。另外，用于利用了皮膚表面的反射特性依賴于偏振光運一認識的洗漱化妝用照明，進而用于使通過內窺鏡觀察病變部變得容易。
[0521] 偏振光源除了適合作為液晶顯示裝置的背光源來使用W外，也適合用于液晶投影儀的光源。在作為液晶投影儀的光源使用的情況下，能夠與上述的波長選擇性組合，構成能夠射出Ξ原色的偏振光的光源。例如，將射出紅色的直線偏振光的發(fā)光器件、射出綠色的直線偏振光的發(fā)光器件和射出藍色的直線偏振光的發(fā)光器件連接起來形成圓盤，一邊對該圓盤照射激發(fā)光，一邊使圓盤旋轉，由此能夠實現W時間序列射出紅、綠、藍運Ξ原色的偏振光的光源。
[0522] 本發(fā)明的發(fā)光器件如圖48示意性地所示，也能夠作為透明顯示裝置的屏幕100S來使用。
[0523] 屏幕100S是例如由增強紅色光(R)的發(fā)光器件、增強綠色光(G)的發(fā)光器件和增強藍色光(B)的發(fā)光器件構成的像素 W矩陣狀排列。運些發(fā)光器件僅在由激發(fā)光源180S1照射對應的激發(fā)光(例如紫外線）時發(fā)出規(guī)定顏色的光，能夠顯示圖像。各發(fā)光器件由于透過可見光，因此觀察者隔著屏幕100S能夠觀察背景。在不對屏幕100S照射激發(fā)光時，看起來就像透明的窗。作為激發(fā)光源180S1，使用激光二極管配合圖像數據，一邊改變輸出一邊掃描，由此能夠進行高分辨率的顯示。另外，由于激光為相干光，因此通過使其與周期結構進行干設，也能夠提高激發(fā)效率。此外，在使用紫外線等不優(yōu)選的波長的光作為激發(fā)光時，通過將激發(fā)光源設置在屏幕100S的與觀察者相反一側，并在屏幕100S的觀察者側設置截止激發(fā)光的濾波器，由此能夠防止不需要的光泄露。
[0524] 屏幕lOOS可W具有高指向性，因此例如能夠構成為僅從規(guī)定方向觀察的人能夠觀察到圖像。
[0525] 也可W使用激發(fā)光源180S2來代替激發(fā)光源180S1。此時，在屏幕100S的背面（即，與觀察者側相反一側)配置導光片S，由激發(fā)光源180S2對導光片S照射激發(fā)光。射入導光片S 的激發(fā)光一邊在導光片S內傳播，一邊從背面照射屏幕100S。此時，如果配合想要顯示的圖像部分來配置發(fā)光器件，則能夠構成為如下的顯示設備:雖然不能主動地顯示任意圖像，但在未照射激發(fā)光的情況下，如窗戶般透明，僅在照射激發(fā)光時，顯示圖像或者圖形、文字等。
[0526] 另外，在本發(fā)明的發(fā)光器件中，例如參照圖8和圖9如上所述，如果周期結構的折射率變化，則所增強的光的波長變化，所增強的光的出射方向也變化。根據光致發(fā)光層的折射率，所增強的光的波長和出射方向也會變化。因此，能夠容易且靈敏度良好地探測發(fā)光器件附近的介質的折射率變化。
[0527] 例如，能夠如下操作，使用本發(fā)明的發(fā)光器件來構成檢測各種物質的傳感器。
[0528] 預先將與測定對象的物質(蛋白質或氣味分子、病毒等)選擇性結合的物質(酶等） W接近本發(fā)明的發(fā)光器件的周期結構的方式配置。如果結合測定對象的物質，則發(fā)光器件附近的介質的折射率變化。通過根據上述被增強的光的波長或出射方向的變化檢測該折射率的變化，能夠探測各種物質的存在。
[0529] 本發(fā)明的發(fā)光器件的應用例不限于上述內容，能夠適用于各種光學設備。
[化3日]產業(yè)上的可利用性
[0531]本發(fā)明的發(fā)光器件和發(fā)光裝置能夠適用于W照明器具、顯示器、投影儀為代表的各種光學設備。
【主權項】
1. 一種發(fā)光器件，其具有：光致發(fā)光層；透光層，該透光層以與所述光致發(fā)光層接近的方式配置；以及至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述光致發(fā)光層和所述透光層中的至少一者上，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為Dint、將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-3時，成立Aa/nwav- a<Dint<Aa的關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從所述光致發(fā)光層所包含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜中強度達到峰值的波長B偏離。2. 根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述波長A大于所述波長B。3. 根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，當將所述光致發(fā)光層所含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜的半峰半寬設定為HWHM時，所述波長A從所述波長B偏離HWHM以上。4. 根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，在所述光致發(fā)光層所含的光致發(fā)光材料的發(fā) 光光譜中，存在兩個強度為峰值的一半的波長，當將所述兩個波長中與所述波長B的差更大的波長C與所述波長B的差設定為W時，所述波長A從所述波長B偏咼W以上。5. 根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述波長Aa與所述波長A-致。6. -種發(fā)光器件，其具有：透光層；至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述透光層上；以及光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與所述周期結構接近的方式配置，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-a、將所述周期結構的周期設定為口』寸，成立Xa/nwav-a<pa<X』9關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從所述光致發(fā)光層所包含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜中強度達到峰值的波長B偏離。7. -種發(fā)光器件，其具有：光致發(fā)光層；透光層，該透光層具有比所述光致發(fā)光層高的折射率；以及至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述透光層上，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-a、將所述周期結構的周期設定為口』寸，成立Xa/nwav-a<pa<X』9關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從所述光致發(fā)光層所包含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜中強度達到峰值的波長B偏離。8. 根據權利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述光致發(fā)光層與所述透光層互相接觸。9. 一種發(fā)光器件，其具有：光致發(fā)光層；以及至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述光致發(fā)光層上，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-a、將所述周期結構的周期設定為口』寸，成立Xa/nwav-a<pa<X』9關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從所述光致發(fā)光層所包含的光致發(fā)光材料的發(fā)光光譜中強度達到峰值的波長B偏離。10. -種發(fā)光裝置，其具備：權利要求1~9中任一項所述的發(fā)光器件；以及光學快門，該光學快門具有分別配置在由所述發(fā)光器件分別向多個方向發(fā)出的多個光線的路徑上的多個透光區(qū)域，并且使所述多個透光區(qū)域的透光率各自變化。11. 一種投影裝置，其具備：權利要求10所述的發(fā)光裝置；以及光學體系，該光學體系使由所述光學快門射出的光聚焦。12. -種發(fā)光裝置，其具備：權利要求1~9中任一項所述的發(fā)光器件；以及光學濾波器，該光學濾波器配置在由所述發(fā)光器件發(fā)出的光的路徑上，并具有使由所述發(fā)光器件向特定方向射出的光線透過的透光區(qū)域。13. 根據權利要求12所述的發(fā)光裝置，其中，所述光學濾波器具有包括所述透光區(qū)域在內的多個透光區(qū)域，所述多個透光區(qū)域使由所述發(fā)光器件分別向特定多個方向射出的多個光線透過。14. 根據權利要求12所述的發(fā)光裝置，其還具備以使不同的波長的光線透過所述透光區(qū)域的方式使所述發(fā)光器件旋轉的機構。15. 根據權利要求12所述的發(fā)光裝置，其還具備以使不同波長的光線透過所述透光區(qū) 域的方式使所述光學濾波器向與所述光線交叉的方向移動的機構。16. -種檢測裝置，其具備：權利要求1~9中任一項所述的發(fā)光器件；以及檢測器，該檢測器配置在由所述發(fā)光器件射出的光的路徑上，并檢測被檢測物。17. 根據權利要求16所述的檢測裝置，其還具備保持構件，該保持構件將所述被檢測物保持在從所述發(fā)光器件到所述檢測器的光路上。18. 根據權利要求16所述的檢測裝置，其還具備光學濾波器，該光學濾波器配置在由所述發(fā)光器件發(fā)出的光的路徑上，并且具有使由所述發(fā)光器件向特定方向射出的光線透過的透光區(qū)域。19. 根據權利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述至少一個周期結構內部的周期與所述光致發(fā)光層的電場振幅的最大值的周期相同。20. 根據權利要求6所述的發(fā)光裝置，其中，所述至少一個周期結構內部的周期與所述光致發(fā)光層的電場振幅的最大值的周期相同。21. 根據權利要求7所述的發(fā)光裝置，其中，所述至少一個周期結構內部的周期與所述光致發(fā)光層的電場振幅的最大值的周期相同。22. 根據權利要求9所述的發(fā)光裝置，其中，所述至少一個周期結構內部的周期與所述光致發(fā)光層的電場振幅的最大值的周期相同。23. 根據權利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述光致發(fā)光層具有使所述光致發(fā)光層內產生模擬導波模式的厚度。24. 根據權利要求6所述的發(fā)光裝置，其中，所述光致發(fā)光層具有使所述光致發(fā)光層內產生模擬導波模式的厚度。25. 根據權利要求7所述的發(fā)光裝置，其中，所述光致發(fā)光層具有使所述光致發(fā)光層內產生模擬導波模式的厚度。26. 根據權利要求9所述的發(fā)光裝置，其中，所述光致發(fā)光層具有使所述光致發(fā)光層內產生模擬導波模式的厚度。27. -種發(fā)光器件，其具有：光致發(fā)光層；透光層，該透光層以與所述光致發(fā)光層接近的方式配置；以及至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述光致發(fā)光層和所述透光層中的至少一者上，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設定為Dint、將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-3時，成立Aa/nwav- a<Dint<Aa的關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。28. -種發(fā)光器件，其具有：透光層；至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述透光層上；以及光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與所述周期結構接近的方式配置，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-a、將所述周期結構的周期設定為口』寸，成立Xa/nwav-a<pa<X』9關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。29. -種發(fā)光器件，其具有：光致發(fā)光層；透光層，該透光層具有比所述光致發(fā)光層高的折射率；以及至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述透光層上，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-a、將所述周期結構的周期設定為口』寸，成立Xa/nwav-a<pa<X』9關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。30.-種發(fā)光器件，其具有：光致發(fā)光層；以及至少一個周期結構，該至少一個周期結構形成在所述光致發(fā)光層上，其中，所述周期結構包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為的第一光，當將所述光致發(fā)光層對所述第一光的折射率設定為nwav-a、將所述周期結構的周期設定為口』寸，成立Xa/nwav-a<pa<X』9關系，經由所述周期結構向與所述光致發(fā)光層垂直的方向射出的光的光譜中強度達到峰值的波長A從由所述光致發(fā)光層所發(fā)出的光的強度達到峰值的波長B偏離。
【文檔編號】F21Y115/30GK105972474SQ201610119500
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】稻田安壽
【申請人】松下知識產權經營株式會社

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