(57)【要約】発光デバイスが、液晶構造体を有する有機半導体材料、一つまたはそれ以上のフィードバック構造体、および結合構造体を含む発光層を含むことが可能である。一つまたはそれ以上のフィードバック構造体は、発光層によって放出される光を、それを通して、デバイスの面内の軸に沿って、フィードバックさせ、それによって、発光層内の光の誘導放出を促進することが可能である。結合構造体は、フィードバック光のいくらかの部分をデバイスの外に結合する。結合された光は、デバイスの面に略垂直な軸に沿って、あるいは、予め決められた角度で放出させることが可能である。結合構造体およびフィードバック構造体は、波状構造体、デバイス面内の軸に沿った屈折率の連続的な変化、周期屈折率、またはそれらの任意の組合せを有することが可能である。結合構造体およびフィードバック構造体は、相互に独立、共通部分の共有、あるいは、相互の組合せが可能である。
2009514145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードデバイスであって、
液晶構造体を有するエミッタ材料を含む発光ダイオードと、
垂直な結合構造体と、
を含み、
該垂直な結合構造体は、該発光ダイオード内で、略水平な誘導発光の一部の伝播方向を変化させて、該略水平な誘導発光の該一部が、出力光として該発光ダイオードを出るようにすることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
出力光は、発光ダイオードに略平行な面に略垂直に伝播することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
発光ダイオードに略平行な面に垂直に±θ°で伝播することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
垂直な結合構造体は、波状であることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
垂直な結合構造体は、発光ダイオードに略平行な面に沿って振動する屈折率を有することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
垂直な結合構造体は、屈折率の連続的な変化を有することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
垂直な結合構造体は、屈折率の不連続な変化を有することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
垂直な結合構造体は、周期的であることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
垂直な結合構造体は、第一の誘電体材料と第二の誘電体材料とを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
さらに光フィードバック構造体を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
光フィードバック構造体は、波状であることとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
光フィードバック構造体は、発光ダイオードに略平行な面に沿って振動する屈折率を有することとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
光フィードバック構造体は、屈折率の連続的な変化を有することとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
光フィードバック構造体は、屈折率の不連続な変化を有することとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１５】
光フィードバック構造体は、周期的であることとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１６】
垂直な結合構造体は、光フィードバック構造体の一部を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
垂直な結合構造体は、光フィードバック構造体を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
発光ダイオードは、低屈折率領域に挟まれた高屈折率領域を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
高屈折率領域は、発光材料を含むこととする請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
エミッタ材料は、重合液晶材料であることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２１】
エミッタ材料は、カラミティック液晶構造体を有することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
エミッタ材料は、電界発光により光を放出することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２３】
エミッタ材料は、ホトルミネッセンスまたは燐光のうちの一方により光を放出することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２４】
光を発生させる方法であって、
発光材料を励起して、該発光材料が偏光を放出するようにする工程と、
該発光材料によって放出される該光の少なくとも一部を該発光材料を通して反射し返して、光の放出を誘導する工程と、
誘導放出によって作り出される該光の一部の方向を変化させて、誘導放出によって作り出される該光の該一部が、該発光材料から離れて結合されるようにする工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
誘導放出によって作り出される光は、レーザー光であることとする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
誘導放出によって作り出される光の一部は、発光材料から離れて垂直に結合されることとする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
放射デバイスであって、
格子と、
該格子に隣接している陽極と、
該陽極に隣接している正孔注入層と、
該正孔注入層に隣接している正孔輸送層と、
該正孔輸送層に隣接している液晶構造体を有する放射層と、
該放射層に隣接している電子輸送層と、
該電子輸送層に隣接している電子注入層と、
該電子注入層に隣接している陰極と、
該陰極に隣接しているプレーナ化層と、
を含むデバイスにおいて、
該正孔輸送層および該陽極は、該正孔輸送層と、該陽極と、該電子輸送層とが、導波管を形成するように、該電子輸送層より高い屈折率を有しており、かつ、
該格子は、それに入射する光の一部を該陽極に向けてフィードバックし、該それに入射する光の別の一部を該陽極から離れて
結合することを特徴とするデバイス。
【請求項２８】
ホトレジスト 格子に入射するデバイス面内で伝播する光の一部が、伝播の元の方向に対して１８０°の方向にフィードバックされ、かつ、該格子に入射する該光の別の一部が、該デバイスの面に垂直な方向に結合されることとする請求項２7に記載のデバイス。
【請求項２９】
格子は、ホトレジスト格子であることとする請求項２7に記載のデバイス。
【請求項３０】
エミッタ材料は、カラミティック液晶であることとする請求項２7に記載のデバイス。
【請求項３１】
フィードバックエンハンストエミッタであって、
サーモトロピック液晶相を有するエミッタ材料を含む光エミッタと、
フィードバック構造体と、
結合構造体と、
を含むエミッタにおいて、
該フィードバック構造体は、該光エミッタによって作り出された光を該光エミッタに反射し返し、かつ、
該結合構造体は、該光エミッタ内の誘導発光の一部の伝播方向を変化させて、該誘導発光の該一部が、該光エミッタを出力光として出るようにすることを特徴とするエミッタ。
【請求項３２】
出力光が、光エミッタに略 平行な面に略垂直に伝播することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項３３】
出力光が、光エミッタに略 平行な面に垂直に±qで伝播することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項３４】
結合構造体は、波状であることとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項３５】
結合構造体は、光エミッタに略平行な面に沿って振動する屈折率を有することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項３６】
結合構造体は、屈折率の連続的な変化を有することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項３７】
結合構造体は、屈折率の不連続の変化を有することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項３８】
結合構造体は、周期的であることとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項３９】
結合構造体は、第一の誘電体材料と第二の誘電体材料とを含むこととする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４０】
光フィードバック構造体は、波状であることとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４１】
光フィードバック構造体は、光エミッタに略平行な面に沿って振動する屈折率を有することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４２】
光フィードバック構造体は、屈折率の連続的な変化を有することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４３】
光フィードバック構造体は、屈折率の不連続の変化を有することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４４】
光フィードバック構造体は、周期的であることとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４５】
結合構造体は、光フィードバック構造体の一部を含むこととする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４６】
結合構造体は、光フィードバック構造体を含むこととする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４７】
光エミッタは、低屈折率領域の間に挟まれた高屈折率領域を含むこととする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項４８】
高屈折率領域は、発光材料を含むこととする請求項４７に記載のエミッタ。
【請求項４９】
エミッタ材料は、重合液晶材料であることとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項５０】
エミッタ材料は、カラミティック液晶構造体を有することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項５１】
エミッタ材料は、電界発光によって光を放出することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項５２】
エミッタ材料は、ホトルミネッセンスまたは燐光のうちの一方によって光を放出することとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項５３】
光エミッタは、発光ダイオードであることとする請求項３１に記載のエミッタ。
【請求項５４】
光を作り出す方法であって、
発光材料を励起して、第一の偏光を作り出す工程と、
該偏光された第一の光の少なくとも一部を該発光材料に反射し返して、第一の軸に沿って偏光された第二の光の放出を誘導する工程と、
該偏光された第二の光の少なくとも一部の伝播方向を少なくとも第二の軸に変化させる工程と、
を含む方法において、
該第一の軸と該少なくとも第二の軸とは、略平行ではないことを特徴とする方法。
【請求項５５】
第一の軸該少なくとも第二の軸に直交していることとする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
発光デバイスであって、
液晶構造体を有するエミッタ材料を含む光放射層と、
該光放射層に平行な第一の軸に沿って周期的に変化する屈折率を有する光フィードバック構造体と、
を含むデバイスにおいて、
該光放射層は、該光放射層に略平行であり、かつ、該第一の軸に略垂直である分子の長軸を有することを特徴とするデバイス。
【請求項５７】
光フィードバック構造体の少なくとも一部は、周期的であることとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項５８】
光フィードバック構造体は、レリーフ格子であることとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項５９】
電極が、該レリーフ格子を被覆していることとする請求項５８に記載のデバイス。
【請求項６０】
レリーフ格子は、電極であることとする請求項５８に記載のデバイス。
【請求項６１】
光フィードバック構造体は、電荷キャリア輸送層を含むこととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６２】
光フィードバック構造体は、光放射層と別の層との間に界面を含むこととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６３】
光フィードバック構造体は、電荷キャリア輸送層と別の層との間に界面を含むこととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６４】
エミッタ材料は、重合された液晶であることとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６５】
エミッタ材料は、カラミティック液晶構造体を有することとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６６】
エミッタ材料は、電界発光によって光を放出することとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６７】
エミッタ材料は、ホトルミネッセンスまたは燐光のうちの一方によって光を放出することとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６８】
デバイスによって放出される光は、偏光であることとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項６９】
デバイスによって放出される光は、レーザー光であることとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項７０】
デバイスによって放出される光は、誘導発光を含むこととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項７１】
光フィードバック構造体の少なくとも一部は、波状であることとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項７２】
光フィードバック構造体は、屈折率の連続的な変化を有することとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項７３】
光放射層によって放出される光の向きを直して、該光が、該デバイスから放出されるようにする結合構造体をさらに含むこととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項７４】
結合構造体は、下記のもの、すなわち、光放射層、電荷キャリア輸送層、該光放射層と別の層との間の界面、電荷キャリア輸送層と別の層との間の界面、のうちの一つまたはそれ以上のものの少なくとも一部を含むこととする請求項７３に記載のデバイス。
【請求項７５】
第一の軸に沿って周期的に変化する屈折率は、該第一の軸に沿って禁止されたスペクトル伝送帯を作り出すこととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項７６】
禁止されたスペクトル伝送帯は、放射層のスペクトル発光帯とオーバーラップすることとする請求項７５に記載のデバイス。
【請求項７７】
エミッタ材料は、整列されていることとする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項７８】
エミッタ材料は、少なくとも部分的には、表面トポロジーによって生ずることとする請求項７７に記載のデバイス。
【請求項７９】
表面トポロジーは、陽極または陰極の表面トポロジーであることとする請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８０】
表面トポロジーは、電子または正孔輸送層の表面トポロジーであることとする請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８１】
表面トポロジーは、フィードバック構造体の表面トポロジーであることとする請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８２】
少なくとも一つの介在層が、表面トポロジーと該エミッタ材料とを分離することとする請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８３】
少なくとも一つの介在層は、整列可能な材料で出来ていることとする請求項８２に記載のデバイス。
【請求項８４】
エミッタ材料は、公式Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂを有する分子または、重合体またはオリゴマーの繰返し単位で形成されているサーモトロピック液晶構造体を有する材料を含む
（ここでＡは、発色団、Ｓは、スペーサ、かつ、Ｂは、水素原子または末端基である）
こととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項８５】
液晶構造体を有する材料は、液晶ガラスを含むこととする請求項８４に記載のデバイス。
【請求項８６】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルであることとする請求項８４に記載のデバイス。
【請求項８７】
９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，または８の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上は、窒素によって置換されていることとする請求項８４に記載のデバイス。
【請求項８８】
末端基Ｂは、下記のもののうちの一つであることとする請求項８４に記載のデバイス。
【化１】
2009514145.tif 000007
【請求項８９】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−２，６−ジイルジラジカルを含むこととする請求項８４に記載のデバイス。
【請求項９０】
９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−２，６−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，または８の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上は、窒素によって置換されていることとする請求項８９に記載のデバイス。
【請求項９１】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の６，６，１３，１３−テトラアルキル置換６，１３−ジヒドロアントラセン−２，９−ジイルジラジカルを含むこととする請求項８４に記載のデバイス。
【請求項９２】
６，６，１３，１３−テトラアルキル置換６，１３−ジヒドロアントラセン−２，９−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，８，１０，１１，１２，または１４の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上は、窒素によって置換されていることとする請求項９１に記載のデバイス。
【請求項９３】
エミッタ材料は、公式Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂを有する反応性メソゲンまたは反応性メソゲンの混合物の光重合によって作り出される重合体を含む
（ここで、Ａは、発色団であり、Ｓは、スペーサであり、かつ、Ｂは、光重合を受け易い末端基である）
こととする請求項５６に記載のデバイス。
【請求項９４】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルを含むこととする請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９５】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−３，７−ジイルジラジカルを含むこととする請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９６】
発色団Ａは、線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の６，６，１３，１３−テトラアルキル置換６，１３−ジヒドロペンタセン−２，９−ジイルジラジカルを含むこととする請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９７】
重合体は、異なる反応性メソゲンの混合物で形成されていることとする請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９８】
請求項５６のデバイスを含む投影画面または電子データ表示装置。
【請求項９９】
発光デバイスであって、
液晶構造体を有する材料を含む光放射層と、
光放射層に平行な第一の軸に沿って周期的に変化する屈折率を有する光フィードバック構造体と、
を含むデバイスであって、
該光放射層は、光放射層に略平行であり、かつ、第一の軸に略垂直である異常な光学軸を有することを特徴とするデバイス。
【請求項１００】
光フィードバック構造体の少なくとも一部は、周期的であることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０１】
光フィードバック構造体は、レリーフ格子であることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０２】
電極が、レリーフ格子を被覆していることとする請求項１０１に記載のデバイス。
【請求項１０３】
レリーフ格子は電極であることとする請求項１０１に記載のデバイス。
【請求項１０４】
光フィードバック構造体は、電荷キャリア輸送層を含むこととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０５】
光フィードバック構造体は、光放射層と別の層との間に界面を含むこととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０６】
光フィードバック構造体は、
電荷キャリア輸送層と別の層との間に界面を含むこととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０７】
エミッタ材料は、重合液晶であることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０８】
エミッタ材料は、カラミティック液晶構造体を有することとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０９】
エミッタ材料は、電界発光によって光を放出することとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１０】
エミッタ材料は、ホトルミネッセンスまたは燐光のうちの一方によって光を放出することとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１１】
デバイスによって放出される光は、偏光であることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１２】
デバイスによって放出される光は、レーザー光であることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１３】
デバイスによって放出される光は、誘導発光を含むこととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１４】
光フィードバック構造体の
少なくとも一部は、波状であることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１５】
光フィードバック構造体は、屈折率の連続的な変化を有することとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１６】
光放射層によって放出される光の向きを直して、該光が、該デバイスから放出されるようにする結合構造体をさらに含むこととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１７】
結合構造体は、下記のもの、すなわち、光放射層、電荷キャリア輸送層、該光放射層と別の層との間の界面、電荷キャリア輸送層と別の層との間の界面、のうちの一つまたはそれ以上のものの少なくとも一部を含むこととする請求項１１６に記載のデバイス。
【請求項１１８】
第一の軸に沿って周期的に変化する屈折率は、該第一の軸に沿って禁止されたスペクトル伝送帯を作り出すこととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１１９】
禁止されたスペクトル伝送帯は、該放射層のスペクトル発光帯とオーバーラップすることとする請求項１１８に記載のデバイス。
【請求項１２０】
エミッタ材料は、整列されていることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１２１】
エミッタ材料は、少なくとも部分的には、表面トポロジーによって生ずることとする請求項１２０に記載のデバイス。
【請求項１２２】
表面トポロジーは、陽極または陰極の表面トポロジーであることとする請求項１２１に記載のデバイス。
【請求項１２３】
表面トポロジーは、電子または正孔輸送層の表面トポロジーであることとする請求項１２１に記載のデバイス。
【請求項１２４】
表面トポロジーは、フィードバック構造体の表面トポロジーであることとする請求項１２１に記載のデバイス。
【請求項１２５】
少なくとも一つの介在層が、該表面トポロジーと該エミッタ材料とを分離することとする請求項１２１に記載のデバイス。
【請求項１２６】
少なくとも一つの介在層は、整列可能な材料で出来ていることとする請求項１２５に記載のデバイス。
【請求項１２７】
エミッタ材料は、公式Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂを有する分子または、重合体またはオリゴマーの繰返し単位で形成されているサーモトロピック液晶構造体を有する材料を含む
（ここでＡは、発色団、Ｓは、スペーサ、かつ、Ｂは、水素原子または末端基である）
こととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１２８】
液晶構造体を有する該材料は、液晶ガラスを含むこととする請求項１２７に記載のデバイス。
【請求項１２９】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルであることとする請求項１２７に記載のデバイス。
【請求項１３０】
９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，または８の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上は、窒素によって置換されていることとする請求項１２７に記載のデバイス。
【請求項１３１】
末端基Ｂは、下記のもののうちの一つであることとする請求項１２７に記載のデバイス。
【化２】
2009514145.tif 000008
【請求項１３２】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−２，６−ジイルジラジカルを含むこととする請求項１２７に記載のデバイス。
【請求項１３３】
９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−２，６−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，または８の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上は、窒素によって置換されていることとする請求項１３２に記載のデバイス。
【請求項１３４】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の６，６，１３，１３−テトラアルキル置換６，１３−ジヒドロアントラセン−２，９−ジイルジラジカルを含むこととする請求項１２７に記載のデバイス。
【請求項１３５】
６，６，１３，１３−テトラアルキル置換６，１３−ジヒドロアントラセン−２，９−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，８，１０，１１，１２，または１４の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上は、窒素によって置換されていることとする請求項１３４に記載のデバイス。
【請求項１３６】
エミッタ材料は、公式Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂを有する反応性メソゲンまたは反応性メソゲンの混合物の光重合によって作り出される重合体を含む
（ここで、Ａは、発色団であり、Ｓは、スペーサであり、かつ、Ｂは、光重合を受け易い末端基である）
こととする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１３７】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルを含むこととする請求項１３６に記載のデバイス。
【請求項１３８】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−３，７−ジイルジラジカルを含むこととする請求項１３６に記載のデバイス。
【請求項１３９】
発色団Ａは、略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の６，６，１３，１３−テトラアルキル置換６，１３−ジヒドロペンタセン−２，９−ジイルジラジカルを含むこととする請求項１３６に記載のデバイス。
【請求項１４０】
重合体は、異なる反応性メソゲンの混合物で形成されていることとする請求項１３６に記載のデバイス。
【請求項１４１】
請求項９９のデバイスを含む投影画面または電子データ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、フィードバック構造体および結合構造体を含む発光デバイス、より詳しくは、波状または周期構造体を有するフィードバック構造体および結合構造体を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィードバックエンハンスト有機発光ダイオード（ＦＥ−ＯＬＥＤ）デバイスの光を生ずるエミッタ層は、非常に薄い（例えば何十ナノメータである）。エミッタ層は、非常に薄いため、デバイスを垂直に放出するモードで使用する場合、十分な率の誘導放出を生ずるには、エミッタ層におけるフィードバック光子に対して、非常に高い密度の励起子および（または）非常に高い光子束が必要である。非常に高い励起子密度は、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイスを通して非常に高い電流密度を印加することによって達成できる。残念なことに、非常に高い電流密度は、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイスの設計を複雑にし、効率を減らし、コストを増大させ、効用および用途の数を限定する。同様に、エミッタ層内のフィードバック光子に対して非常に高い光子束を生ずるには、より大きなパーセントの光が、エミッタ層にフィードバックされることが必要である。このフィードバックは、フィードバック素子の反射率を増大することによって達成され、フィードバックにより、光は、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイス内をより長い時間期間前後に伝播することになる。
【特許文献１】発見できず
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これは、今度は、デバイス内のより大きな光の損失、したがって、デバイス効率の低下に繋がるが、これは、光が、デバイスを通過するごとに失われるためである。これは、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイスの効用および用途の数を限定するものである。したがって、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイス内の薄い放射層に付きものの上記の問題を解決する方法に対する大きな必要性が、従来技術には、存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一アスペクトは、発光ダイオードと垂直な結合構造体とを含む発光ダイオードデバイスを提供することである。該垂直な結合構造体は、該発光ダイオード内で、略水平な誘導発光の一部の伝播方向を変化させて、該略水平な誘導発光の該一部が、出力光として該発光ダイオードを出るようにする。
【０００５】
本発明の別のアスペクトは、光を発生させる方法であって、発光材料を励起して、該発光材料が光を放出するようにする工程と、該発光材料によって放出される該光の少なくとも一部を該発光材料を通して反射し返して、誘導光の放出を誘導する工程と、誘導放出によって作り出される該光の一部の方向を変化させて、該誘導光の該一部が、該発光材料から離れて結合されるようにする工程と、を含む方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別のアスペクトは、放射デバイスであって、格子と、該格子に隣接している陽極と、該陽極に隣接している正孔注入層と、該正孔注入層に隣接している正孔輸送層と、該正孔注入層に隣接している放射層と、該放射層に隣接している電子輸送層と、該電子輸送層に隣接している電子注入層と、該電子注入層に隣接している陰極と、該陰極に隣接しているプレーナ化層と、を含むデバイスを提供することである。該正孔輸送層および該陽極は、該正孔輸送層と、該陽極と、該電子輸送層とが、導波管を形成するように、該電子輸送層より高い屈折率を有している。該格子は、それに入射する光の一部を該陽極に向けてフィードバックし、該それに入射する光の別の一部を該陽極から離れて結合する。
【０００７】
本発明の別のアスペクトは、光エミッタと、フィードバック構造体と、結合構造体と、を含むフィードバックエンハンストエミッタを提供することである。該フィードバック構造体は、該光エミッタによって作り出された光を該光エミッタに反射し返す。  該結合構造体は、該光エミッタ内の誘導発光の一部の伝播方向を変化させて、該誘導発光の該一部が、該光エミッタを出力光として出るようにする。
【０００８】
本発明の別のアスペクトは、光を作り出す方法であって、発光材料を励起して、第一の光を作り出す工程と、該第一の光の少なくとも一部を該発光材料に反射し返して、第一の軸に沿って第二の光の放出を誘導する工程と、該第二の光の少なくとも一部の伝播方向を少なくとも第二の軸に変化させる工程と、を含む方法を提供することである。該第一の軸と該少なくとも第二の軸とは、略平行ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を、下記の図面を参照して詳細に説明するが、該図面において、同様の参照番号は、同様の素子を指している。
【００１０】
本発明の好適な実施形態は、発光層と、一つまたはそれ以上のフィードバック構造体と、一つまたはそれ以上の結合構造体とを含んでいてよい。発光層は、光を放出する有機半導体材料または別の適当な材料を含んでいてよい。一つまたはそれ以上のフィードバック構造体は、発光層によって放出される光を、発光層を通して、デバイスの面内の軸に沿って、フィードバックさせてよい。光のフィードバックは、それによって、発光層における光の誘導放出を促進する。結合構造体は、デバイスからのフィードバック光のいくらかの部分を結合する。結合された光は、デバイスの面に略垂直な、あるいは予め決められた角度の軸に沿って放出されてよい。
【００１１】
例えば、発光層は、有機半導体、アルミニウムトリキノリン錯体（Ａｌｑ３）などの半導体を含んでいてよい。Ａｌｑ３は、必要な波長または波長群において、光の放出に至る電子帯域構造体を有していてよい。有機半導体は、比較的低い分子量の分子から高い分子量の重合体までを含んでいてよい。別法として、半導体は、完全に有機の材料、完全に無機の材料、有機金属材料、複合エミッタ材料または何か他の適当な材料から製造してよい。発光層は、二つの電極の間に配設してよい。二つの電極のうちの一方は、陰極であり、二つの電極のうちの他方は、陽極である。陰極は、有機半導体への電子の注入を促進する材料から製造してよい。陽極は、酸化インジウムすずなど、有機半導体への正孔の注入を促進する透明な導電性材料から製造してよい。別法として、発光層と電極との間に追加の層を配設してよい。例えば、そのような追加の層は、電荷キャリアの有機半導体への注入を容易にするか、あるいは、電荷キャリアを、注入のサイトから有機半導体内の必要な放射領域へと輸送する材料から製造してよい。
【００１２】
フィードバック構造体は、デバイスの面内の軸に沿って、屈折率の周期的な振動を有していてよい。この屈折率の振動を含むデバイスの層は、少なくとも部分的には、放射層によって放出され、かつ、軸（それに沿って屈折率の振動が生ずる軸）に平行なデバイスの面内を移動する光の経路内に存在する。この平行な構成内で、振動する屈折率を有する材料の塊を通して移動する光の散乱角度は、次の式１によって与えられる。
【００１３】
ｓｉｎΘ＝（κ−ν）／κ                      （式１）
ここで、Θ＝デバイスの面に対する法線と散乱方向との間の角度、
κ＝散乱光の波数、および
ν＝屈折率振動の空間周波数。
κとνとの適切な選択によって、構造体からの光の必要な散乱が生じる。例えば、ν＝２κを選択することによって、Θは、−９０°に等しくなり、一次元格子内の（１００）面に垂直に散乱する光が生ずる。これは、構造体と相互作用する光の一部は、真直ぐに反射し返される一方、残りは、直進し続けるため、必要なフィードバック構造体となる。このようなフィードバック構造体は、放出される光の二分の一波長に等しい空間周期を持つ屈折率振動を有すると記述してよい。
【００１４】
結合構造体の場合は、光は、デバイスの面に垂直に散乱してよい。これは、ν＝κ  （Θ＝０°の場合）を選択することによって成し遂げてよい。これは、その空間周期が、散乱光の波長に等しい屈折率振動を持つ構造体となり、デバイスの面に垂直な光が散乱する。結合層のΘは、法線からの角度が、十分に低くて、光が、光放射層およびデバイスから逃げることを可能にする限り、さまざまな値が可能である。例えば、ν＝３／２κとΘ
＝−３０°とを選択すると、＋３０°および−３０°でデバイスから出現する光が２ビーム生ずる。光ディレクティングまたはろ波素子をデバイスの表面に配設して、デバイスから放出される方位光をろ波または変化させてよい。例えば、光散乱素子を用いて、光を散乱させる一方、ろ波素子を用いて、光を一方向（例えば、３０°）に沿って伝送しつつ、他の方向（例えば、−３０°）に沿った光をろ波してよい。
【００１５】
発光層と、一つまたはそれ以上のフィードバック構造体と、一つまたはそれ以上の結合構造体とは、各種の実施形態で組み合せてよく、また、追加の素子が含まれてもよい。これらの実施形態は、一般に、次に三種類に大別される。すなわち、１．ある種のコルゲーションを含む実施形態。２．屈折率の連続的な変化を含む層を含む実施形態。３．コルゲーションまたは屈折率の連続的な変化を含まない実施形態。いくつかの好適な実施形態を、図を参照して説明する。
【００１６】
図１は、好適な波状構造体１００を示す。波状構造体１００は、波状界面を形成し、かつ、異なる屈折率を有する第一の誘電体材料１０２と第二の誘電体材料１０４とを含んでいる。したがって、界面を横断する光１０６は、周期的に振動する屈折率を経験し、かつ、その光１０６のうちのいくらかは、散乱して、構造体１００から垂直に放出されてよい散乱光１０８を形成する。
【００１７】
図２は、放射層の同じ側におけるフィードバックと結合との両方のための波状構造体を含む好適な一実施形態を示す。図２において、デバイス２００は、透明基板２０２と、陽極２０４と、正孔注入層２０６と、正孔輸送層２０８と、放射層２１０と、電子輸送層２１２と、電子注入層２１４と、反射陰極２１６と、組合せフィードバックおよび結合構造体とを含んでいる。陽極２０４と、正孔注入層２０６と、正孔輸送層２０８と、放射層２１０と、電子輸送層２１２と、電子注入層２１４と、反射陰極２１６とは、有機光放出ダイオード（ＯＬＥＤ）２１８を形成している。陽極２０４は、酸化インジウムすずまたは別の適当な透明導電性材料から作成してよく、かつ、陰極２１６は、アルミニウム、マグネシウム／銀合金、カルシウム、または別の適当な材料などの、反射性の、仕事関数が低い金属から作成してよい。組合せフィードバックおよび結合構造体は、第一の誘電体層２２０と、第二の誘電体層２２２と、第三の誘電体層２２４とを含んでいる。第二の誘電体層２２２と第三の誘電体層２２４との間の波状界面は、フィードバック構造体を構成し、かつ、第一の誘電体層２２０と第二の誘電体層２２２との間の波状界面は、結合構造体を構成している。光は、結合構造体から上方に、また、下方に散乱する。下方に散乱する光は、陰極２１６から反射され、上方に散乱される光と共に、デバイス２００の上部から出る。これは、デバイスが、フィードバックエンハンストであり、デバイスの面内で、レイジング作用を有するレーザーとして動作してよいため、有利である。したがって、エミッタ層において、デバイスの全長に沿って、フィードバック光と励起子との強い相互作用の可能性が有り、これは、厳密に垂直に放出するデバイスにおいて、非常に薄いエミッタ層の深さを通してその可能性が有る場合と対照的である。しかしながら、結合構造体の存在のため、光は、デバイスの面に垂直または略垂直な方向に沿って結合されてしまう。したがって、デバイスは、垂直に放出する一方、エッジ放出レーザーのレイジング効率を維持する。
【００１８】
図３は、ＯＬＥＤの反対側にフィードバック構造体と結合構造体とを有する別の好適な実施形態を示す。図３において、デバイス３００は、透明基板２０２と、陽極２０４と、正孔注入層２０６と、正孔輸送層２０８と、放射層２１０と、電子輸送層２１２と、電子注入層２１４と、伝達可能な金属陰極３０２と、反射器３０４と、結合構造体と、フィードバック構造体とを含んでいる。陽極２０４と、正孔注入層２０６と、正孔輸送層２０８と、放射層２１０と、電子輸送層２１２と、電子注入層２１４と、伝達可能な金属陰極３０２とは、ＯＬＥＤ３０６を形成している。陽極２０４は、酸化インジウムすずまたは別の適当な材料から作成されていてよい。伝達可能な金属陰極３０２は、酸化インジウムすず３１８、またはＯＬＥＤ３０６から放出される光に対して伝達可能である他の適当な材料の層によって裏打ちされた仕事関数が低い金属６１６の非常に薄い層から作成されていてよい。結合構造体は、第一の誘電体層３０８と第二の誘電体層３１０とを含んでいる。フィードバック構造体は、第三の誘電体層３１２と第四の誘電体層３１４とを含んでいる。第三の誘電体層３１２と第四の誘電体層３１４との間の波状界面は、フィードバック構造体を構成しており、かつ、第一の誘電体層３０８と第二の誘電体層３１０との間の波状界面は、結合構造体を構成している。光は、結合構造体から上方および下方に散乱する。結合構造体から下方に散乱した光は、反射器３０４から反射され、上方に散乱した光と共に、デバイス３００の上部から出る。反射器３０４は、金属ミラー、多重層誘電体反射器、ホログラフィック反射器、または何か他の適当な光反射構造体であってよい。これは、理想的な陰極材料は、最も効率的な反射器でなくてもよいため、有利である。さらに、陰極の機能と反射器の機能を分離することによって、より効率的なデバイスを製造することが可能である。図３のデバイス３００は、フィードバック構造体と結合構造体との屈折率コントラストおよびそれらのエミッタからの距離が、別々にチューニングできるので、有利であるかもしれない。これは、フィードバックと放出との間で光を分割する際に、より大きな柔軟性が得られるかもしれない。また、このデバイスは、フィードバック層と結合層とが、同時にエミッタ層２１０により近接することを可能にする場合がある。別法として、フィードバック構造体と結合構造体とは、放射層２１０の陽極側ではフィードバック構造体、また、陰極側では、結合構造体となるように、互いに他と交換してよい。これは、デバイスの面とフィードバック層内を伝播する光との間のより強い相互作用が可能となるため、有利であるかもしれない。このような逆にした構造体は、図３のデバイス３００の垂直に放出するレーザー効果と略同様の効果を生ずる。
【００１９】
図１、２および３は、正弦波または略正弦波としてのコルゲーションを示す。しかしながら、屈折率が必要な周期で振動する他の周期構造体を用いてもよい。例えば、方形波やのこぎり歯のコルゲーションプロファイルを用いてもよい。フィードバック構造体と結合構造体とにおける屈折率の境界は、不連続であるように示してあるが、これらの構造体は、コルゲーション境界を横切って連続的に変化する屈折率を有していてよく、あるいは、不連続と連続の組合せであってよい。波状のフィードバック構造体と結合構造体とにおける屈折率変化のプロファイルは、光散乱の帯域幅を決定し、したがってデバイスのモーダル構造体に影響を与える。
【００２０】
図４は、デバイス面内の軸に沿って屈折率の連続的な変化を有する別の実施形態を示す。図４のデバイス４００は、図２のそれと同様であるが、図２の組合せフィードバックおよび結合構造体に代えて、層を横方向に横切る屈折率の連続的な変化を有するフィードバック層４０２と結合層４０４とを用いている点が異なる。フィードバック層４０２および結合層４０４では、領域４０６および４０８は、薄く陰影を付けた領域４１０および４１２より、より高い屈折率を有している。これは、連続的に変化する構造体は、望ましくない角度外への散乱がより少ない場合があり、したがって、デバイスの面内でより多くのフィードバック光を維持する場合があるので有利である。
【００２１】
別の実施形態は、図３のそれと同様のデバイスであるが、このデバイスは、結合層とフィードバック層とが、デバイス面内の軸に沿って屈折率の連続的な変化を有するよう製造されている。この構成の利点は、図３のデバイス３００のそれらと同様である。フィードバック層と結合層とは、互いに他と交換可能である。
【００２２】
図５は、デバイス面内の軸に沿って屈折率の連続的な変化を有する結合機能とフィードバック機能とを、単一の層内で重畳した別の実施形態を示す。図５のデバイス５００は、図４のそれと同様であるが、フィードバック層４０２と結合層４０４との代わりに、結合機能とフィードバック機能とを単一の層内で重畳した組合せ結合およびフィードバック層５０２を用いている点が異なっている。組合せ結合およびフィードバック層５０２は、二つの屈折率の変化プロファイルを重畳することによって形成してよい。例えば、屈折率は、下記のプロファイルを有していてよい。
【００２３】
ｎｘ＝ｎ１＋［ａ／２（ｓｉｎ２πκｘ＋１）＋ｂ／２（ｓｉｎ４πκｘ＋１）］Δｎ
ここで、ｎｘは、軸ｘに沿った距離の関数としての屈折率であり、
κ  は、散乱光の波数であり、
ａ  は、結合プロファイルの重みであり、
ｂ  は、フィードバックプロファイルの重みであり、
ｎ１  は、屈折率の低い値であり、かつ、  
Δｎ  は、屈折率のコントラストである。
【００２４】
非重畳プロファイルは、図４に示すようなフィードバック構造体とは別の結合構造体を有している。しかしながら、図５に示すような重畳プロファイルでは、両方の構造体は、エミッタから同じ距離離れている。したがって、どちらの構造体も、他の構造体より弱く相互作用することはなく、それによって、両方の構造体は、伝播するデバイスの面内で伝播する光と十分に相互作用することが保証される。また、このデバイスの製造も、結合機能とフィードバック機能とが分離されているデバイスよりも、より簡単に行なうことができる。
【００２５】
図６は、結合機能とフィードバック機能とを単一の層内に、重畳コルゲーションプロファイルで重畳している別の実施形態を示す。図６のデバイス６００は、図２のそれと同様であるが、フィードバック層と結合層との代わりに、結合機能とフィードバック機能とを単一の層内に重畳している組合せ結合およびフィードバック層を用いている点が異なる。組合せ結合およびフィードバック層は、二つのコルゲーションを重畳させることによって形成されていてよい。例として、波形の表面プロファイルは、下記の式によって表わすことができよう。
【００２６】
ｎｘ＝ｙ１＋［ａ／２（ｓｉｎ２πκｘ＋１）＋ｂ／２（ｓｉｎ４πκｘ＋１）］Δｙ
ここで、ｎｘは、軸ｘに沿った距離の関数としての屈折率であり、
κ  は、散乱光の波数であり、
ａ  は、結合プロファイルの重みであり、
ｂ  は、フィードバックプロファイルの重みであり、
ｙ１  は、レリーフのベースにおけるｙ座標であり、かつ、  
Δｙ  は、レリーフの高さである。
組合せフィードバックおよび結合層は、プレーナ化層６０４と誘電体層６０６とで形成されていてよい。誘電体層６０６とプレーナ化層６０４とは、連続した二つの光干渉パターンを有する適切に選択されたホトレジストフィルムの曝露によって製造されてよい。二つの干渉パターンは、それらのピッチが、必要なフィードバック格子ピッチと結合格子ピッチとにそれぞれ対応するように形成されている。続くエッチングおよびプレーナ化層６０４による被覆で、必要な構造体が生ずる。これは、この方法を用いる製造が容易であるため有利である。ホトレジスト材料は、エッチ深さが、照射線量の関数であるもの、例えば、Ｓｈｉｐｌｅｙ  Ｓ１８１８  ホトレジストまたは何か他の適当なホトパターニング可能な材料であってよい。
【００２７】
別法として、波状構造体と連続変化構造体とは、単一のデバイス内で組合せてよい。例えば、デバイスの陰極側で、フィードバック機能に対して、波状構造体を使用し、一方、デバイスの陽極側で、結合機能に対して、連続的に変化する屈折率を有する層を使用してよい。フィードバック機能と結合機能とは、コルゲーション層の一つにおいて、連続的で周期的な屈折率変化を用いて、単一の構造体内で、組合せてよい。これは、図７に示してあり、図７では、連続的で周期的な屈折率変化を有する結合層７０２が、波状層７０４の上に形成されている。（結合層７０２はまた、組合せ結合およびフィードバック層とも、また、波状層は、プレーナ化層とも呼べよう。）二つの層の間の波状界面は、フィードバック構造体として役立つ。別法として、波状フィードバック構造体は、てよいデバイスの一方の側、例えばに、陽極側に在るようにし、一方、連続的に変化する屈折率結合構造体は、他の側（陰極側）に在るようにしてよい。二つの構造体は、デバイスの反対側に交換配置してよく、かつ、波状界面は、結合構造体を構成していてよく、一方、連続的に変化する屈折率層は、フィードバック構造体を構成している。
【００２８】
上記の実施形態では、フィードバック構造体と結合構造体とは、ＯＬＥＤの外側に在る。しかしながら、フィードバック構造体、結合構造体または両方の構造体は、ＯＬＥＤに組み込まれていてよい。必要な屈折率変調は、電極層、キャリア輸送層、および（または）放射層またはＯＬＥＤの他の適当な層に課してよい。結合構造体とフィードバック構造体とを放出層にできるだけ近く、あるいは、実際に放出層内に配設すると、これらの構造体を有するデバイス面内で伝播する光の相互作用がより強くなる。
【００２９】
ＯＬＥＤ内の層または構造体の屈折率変調は、キャリア移動度または帯域エネルギーなどの電気的性質の変調と一致することが多い。したがってこれらの実施形態は、デバイスの面両端の間でデバイス性能の相当な変化を有していてよい。これは、ある用途では、有利であるかもしれないが、他の用途には、いかなる評価できる影響も及ぼさないかもしれない。例えば、照明用途では、これら小さな領域からの光出力のスペクトル内容のあり得る変化は、帯域がより広い照明を作り出すのに、あるいは、別の必要なスペクトルを有する照明を作り出すのに有用である場合がある。
【００３０】
図８は、ＯＬＥＤにフィードバック構造体を組み込んでいる一実施形態を示す。図８のデバイス８００は、透明基板２０２と、陽極２０４と、正孔注入層２０６と、正孔輸送層２０８と、放射層２１０と、電子注入層２１４と、反射陰極２１６と、組合せ電子輸送層およびフィードバック構造体８０２と、結合層８０４とを含んでいる。ＯＬＥＤ８０６は、透明基板２０２および結合層８０４を除くこれらの素子の全てで形成されている。組合せ電子輸送層およびフィードバック構造体８０２の屈折率は、デバイス８００の面内の軸に沿って、値が振動し、かつ、フィードバックを生ずる。
【００３１】
組合せ電子輸送層およびフィードバック構造体８０２は、メタクリレート基またはアクリレート基などの架橋官能基を有する既存の電子輸送材料を誘導体化し、かつ、ホトイニシエータを有する材料をドープすることによって製造してよい。次いで、材料に、必要なフィードバック構造体に対応する周期的な強さの変化を有するパターン化されたＵＶ露光を加えると、感光性の電子輸送材料に必要な屈折率の変調が形成される。
【００３２】
エミッタ層や正孔輸送層などの他の層における屈折率の変調は、それらの層を製造するための感光性で、架橋性の材料を用いて、同様の手段により達成可能である。
【００３３】
図９は、屈折率の変調がＯＬＥＤ内に生じ、かつ、プレーナ化層が反射器に隣接している別の実施形態を示す。図９のデバイス９００は、透明基板２０２と、組合せフィードバックおよび結合格子構造体９０２と、酸化インジウムすず陽極などの陽極９０４と、正孔注入層９０６と、正孔輸送層９０８と、放射層９１０と、電子輸送層９１２と、電子注入層９１４と、伝達可能な金属陰極９１６と、プレーナ化層９１８と、反射器９２０とを含んでいる。陽極９０４と、正孔注入層９０６と、正孔輸送層９０８と、放射層９１０と、電子輸送層９１２と、電子注入層９１４と、伝達可能な金属陰極９１６とは、ＯＬＥＤ９２２を形成している。この実施形態は、容易に製造できるため、また、屈折率変化のパターンが、ＯＬＥＤ９２２を通して完全に伸長しており、したがって、組合せフィードバックおよび結合格子構造体９０２による放出光の優れた結合が生じるため、有利である。
【００３４】
ＯＬＥＤ９２２の層の、組合せフィードバックおよび結合格子構造体９０２の波状の表面への蒸着は、ＯＬＥＤ９２２の層の厚さの変化を生じてよい。しかしながら、デバイス９００の周期構造体と光の強い相互作用は、レリーフ構造体の振幅を減らし、そのため、約２００〜約３００ｎｍに至る十分なフィードバックまたはアウトカプリングが生ずる。蒸着工程を用いてＯＬＥＤ９２２を作成する場合は、蒸着は、十分に等方性であるため、略一様な厚さの層が生ずる。
【００３５】
別法として、二つまたはそれ以上のフィードバック／結合層の組合せを同じデバイス内で組合せてよい。二つのフィードバック構造体を、デバイス面内の二つの垂直な軸に沿ってデバイスに組み込み、次いで、二つの結合構造体を、デバイスに組み込み、これら二つの軸に沿って垂直な方向に外に伝播する光を結合してよい。これらの四つの構造体は、独立的に製造するか、あるいは、一つまたはそれ以上の複合構造体に組み合せてよい。また、多重フィードバック層または多重結合層を、同じ軸に沿ってデバイスに組み込んで、放出光との相互作用を増大させ、それによって、フィードバック光の強さを増大させてもよい。単一のフィードバックまたは結合構造体で、散乱光の十分に高い束が得られない場合は、第二のフィードバックまたは結合構造体を追加してよい。
【００３６】
図１０は、不連続で周期的な屈折率の変化を有する別の実施形態を示す。デバイス１０００は、図４のデバイス４００と同様であるが、フィードバック層１００２および結合層１００４を通しての屈折率の変化が、フィードバック層４０２および結合層４０４におけるように連続ではなく、不連続である点が異なる。濃く陰影を付けた領域１００６および１００８は、より高い屈折率の領域に対応し、一方、薄く陰影を付けた領域１０１０および１０１２は、より低い屈折率の領域に対応する。
【００３７】
図１０に示したフィードバック構造体と結合構造体とは、感光性材料のフィルムを必要な周波数νで空間的に変調した光に曝露することによって、製造してよい。曝露（これは、後の処理と結合してよい）により、フィルム内に、屈折率の必要な連続的な変化が生じる。光の必要な空間的な変調は、感光性材料のフィルムに干渉パターンを形成する光の２ビームの干渉によって生成してよい。別法として、三つまたはそれ以上の光のビームを用いて、干渉パターンを生成してよい。感光性材料としては、ホログラフィック記録材料および何らかのホトレジストを用いてよい。
【００３８】
フィードバック構造体または構造体群によってデバイスの面内で同調される光の部分および結合層によってデバイスから抽出される光の部分は、デバイスにフィードバックされる光とデバイスの外に結合される光との間に適切なバランスが得られるよう選択される。デバイスの外に結合される光が多すぎて、デバイスの面内に残る同調した光の量が少なすぎる状態になると、誘導放出を支持する光が不十分となり、デバイスの放射輝度が、低下することになる。反対に、デバイスの外に結合される光が少なすぎて、デバイスの面内に残る同調した光の量が多すぎる状態になると、光は、その経路内の吸収材料および散乱構造体を多数回通過し、したがって、吸収および他の損失が増大して、総合的なデバイスの放射輝度が低下する。
【００３９】
同調され、結合された光の適切な釣合わせは、光のフィードバック構造体および結合構造体との相互作用のレベルをそれぞれ調整することによって選択できる。これら構造体との相互作用のレベルは、層（Δｎ）内の屈折率変化の大きさ、フィードバック層または結合層の、放射層からの距離、および屈折率変調の領域の厚さを調整することによって制御できる。屈折率変調の領域の厚さは、波状構造体におけるコルゲーションの深さに対応する。デバイスの設計は、これらの三つのパラメータを用いて、デバイスからの発光の効率を最大限にするよう、あるいは必要な設計を別様に選択するよう、調整可能である。
【００４０】
デバイスの効率は、放射層から放射されるより大きな、あるいは、最大の量の光が、デバイスの面内で捕捉され、かつ、広範囲の角度に亘って散乱されないことを確認することによって増大させることができる。これを行なう好適な方法は、光パイプまたは導波管をデバイスに組み込むことである。例えば、屈折率がより低い材料によってどちらかの側に境界が形成されているデバイスの面内に、屈折率が高い材料の層により導波管を形成してよい。どちらかの側の屈折率が高い層の屈折率の境界からの反射は、光を層内に閉じ込めるのに役立つ。このような高屈折率層は、光が層内に閉じ込められるよう、約１波長またはそれ以上の厚さを有している。放射層は、厚さが、１波長以下であることが多い（例えば、放射層は、厚さが、５０ナノメータまたはそれ以下のことが多い）ので、放射層は、一般に、薄すぎて導波管の高屈折率のコアとして役立たない。したがって、高屈折率のコアは、追加の材料で放射層以上に厚くしないと、光をデバイスの面内に閉じ込められない。
【００４１】
上記の放射デバイスはまた、放射デバイスの内部に導波管を設けてもよい。導波管は、エミッタ層に近接して、かつ（または）、エミッタ層内に入れて設けてよい。このようなデバイスは、格子と、格子に隣接している陽極と、陽極に隣接している正孔注入層と、正孔注入層に隣接している正孔輸送層と、正孔注入層に隣接している放射層と、放射層に隣接している電子輸送層と、電子輸送層に隣接している電子注入層と、電子注入層隣接している陰極と、陰極に隣接しているプレーナ化層とを含んでいてよい。正孔輸送層および陽極は、正孔輸送層と陽極とが、導波管の高屈折率コアを形成するよう、電子輸送層および格子より高い屈折率を有していてよい。エミッタ層は、いかなる屈折率を有していてもよいが、正孔輸送層の屈折率に等しいかあるいはそれより高いエミッタ層屈折率を有するのが有利である。格子と電子輸送層とは、導波管の低屈折率のクラッディングを形成する。このように形成された導波管は、デバイス内で放出される光の大きな部分を捕捉し、多かれ少なかれデバイスの面内に伝播するよう光を閉じ込める。格子内のコルゲーションは、結合構造体とフィードバック構造体との両方の重畳レリーフプロファイルを含んでいる。これらのコルゲーションは、デバイス内の多重層を通して格子から上方に伸長している。このように形成された波状構造体は、デバイスの面内で伝播する光をフィードバックして、エミッタ層におけるさらなる誘導放出を引き起こす。波状構造体はまた、デバイスの面内で伝播する光のいくらかの部分を、デバイスの面に垂直な、あるいは、垂直に近い角度で、デバイスの外に結合するか、あるいは、デバイスの面内で伝播する光のいくらかの部分を、予め決められた角度で、デバイスの外に結合する。以下、図１１と図１２とを参照して、導波管を含む放射デバイスをさらに論ずる。
【００４２】
デバイス内で屈折率が最も高いものの一つは、陽極および（または）陰極における酸化インジウムすずであろう。この  酸化インジウムすずは、導波管の一部として使用してよい。残念なことに、酸化インジウムすずは、非常に薄い部分でしか十分に透明ではなく、デバイスの面内で酸化インジウムすずを横切る光は、強く吸収される場合がある。したがって、放出光を、放射層を含む容積内に、あるいは、それに直接隣接したところに閉じ込め、同時に、酸化インジウムすずとの相互作用を最小限に抑える導波管構造体を有することが望ましい。
【００４３】
図１１は、最小限度の吸収量で導波作用を行なうデバイス１１００の好適な一実施形態を示す。デバイス１１００は、透明基板２０２、陽極２０４、正孔注入層２０６、放射層２１０、電子注入層２１４、反射陰極２１６、第一の正孔輸送層１１０６と第二の正孔輸送層１１０８とで形成された正孔輸送媒体１１０４、第一の電子輸送層１１１２と第二の電子輸送層１１１４とで形成された電子輸送媒体１１１０を含んでいる。第一の電子輸送層１１１２はまた、デバイスの面内の層を通しての屈折率の連続的な変化によって形成されたフィードバック構造体と結合構造体とを含んでいる。図１１では、層１１１２内の濃く陰影を付けた領域１１１８は、より高い屈折率を有しており、一方、薄く陰影を付けた領域１１２０は、より低い屈折率を有している。屈折率の変化は、図９を参照して説明したように、図の面内の軸に沿ってのみ存在するか、あるいは、その軸と図の面に直交する第二の軸との両方に沿って存在してよい。屈折率の変化は、デバイス８００内の層  ８０２を参照して説明したのと同様のやり方で作り出してよい。しかしながら、この実施例においては、フィードバック格子プロファイルと結合格子プロファイルとは、デバイス５００内の層５０２を参照して説明したように、同じ層で重畳させる。陽極２０４と、正孔輸送層２０８と、放射層２１０と、電子注入層２１４と、反射陰極２１６と、正孔輸送媒体１１０４と、電子輸送媒体１１１０とは、ＯＬＥＤ１１１６を形成している。
【００４４】
第二の正孔輸送層１１０８の材料は、第一の正孔輸送層１１０６の材料より相当より高い屈折率を有するよう選択してよい。第一の電子輸送層１１１２の材料は、ポイント１１２０からのｎ１からポイント１１１８におけるより高い屈折率ｎ２まで変化する屈折率を有するよう選択してよい。両方の屈折率ｎ１とｎ２とは、第二の電子輸送層１１１４における屈折率ｎｃより高く選択してよい。第二の正孔輸送層１１０８と、第一の電子輸送層１１１２と、放射層２１０とは、導波管の高屈折率のコアを形成している。第一の正孔輸送層１１０６および第二の電子輸送層１１１４は、導波管の低屈折率の導波管クラッディングとして役立つ。放射層２１０の屈折率と、第二の正孔輸送層１１０８の屈折率と、第一の電子輸送層１１１２の屈折率の一つとは、望ましくない反射、散乱などを避けるため、互いに他と同様または同じであるよう選択してよい。しかしながら、放射層２１０の厚さが、非常に薄い場合（これは、一般に生ずることであるが）は、放射層２１０は、何か実質的に有害な光学的影響がある場合を除き、いかなる屈折率を有していてもよい。
【００４５】
フィードバック構造体と結合構造体とは、それらが、十分近接していて、デバイスのフィードバック構造体と結合構造体とが、面内を伝播する光と相互作用して、光を面内および出力方向に十分散乱させる限り、導波管の高い屈折率コア内に存在していなくてもよい。
【００４６】
図１２は、導波作用を有する別の実施形態を示す。図１２では、デバイス１２００は、現在利用できる導波管材料間の屈折率変化を利用して、ＯＬＥＤ構造体の内部にラフな導波管を生成する。デバイス１２００は、Ｓｈｉｐｌｅｙ  Ｓ１８１８ホトレジストまたは何か他の適当なホトパターニング可能な材料などの材料と、約１．９の屈折率を有する酸化インジウムすず陽極１２０４と、銅フタロシアニン正孔注入層１２０６と、約１．９の屈折率を有するa−ＮＰＢ正孔輸送層１２０８と、約１．７２の屈折率を有するＡｌｑ３＋ドーパント（例えば、クマリン１５３）放射層１２１０と、約１．７２の屈折率を有するＡｌｑ３電子輸送層１２１２と、ＬｉＦ電子注入層１２１４と、アルミニウム陰極１２１６と、約１．９の屈折率を有する酸化インジウムすず導電性陰極バッキング１２１８と、約１．５の屈折率を有するプレーナ化層１２２０とから作成された約１．５の屈折率を有するフィードバック構造体および結合構造体の機能を組み合わせた格子１２０２を含んでいる。アルミニウム陰極１２１６と酸化インジウムすず導電性陰極バッキング１２１８とは、透明な陰極構造体１２２２を形成している。アルミニウム陰極１２１６は、放射１２１０の電子のソースを与え、一方、酸化インジウムすず導電性陰極バッキング１２１８は、電流をアルミニウム陰極１２１６に導くが、これは、アルミニウム陰極１２１６は、十分に薄く、透明であるためである。このデバイス内の酸化インジウムすず陽極１２０４とa−ＮＰＢ正孔輸送層１２０８とは、約１．９に等しい屈折率を有する材料のコアを構成している。これらの層は、ホトレジスト材料および放射層プラス電子輸送層を構成しているより低い屈折率の層によって囲まれている。銅フタロシアニン正孔注入層１２０６、ＬｉＦ電子注入層１２１４、およびアルミニウム陰極１２１６は、薄すぎて光学的に相互作用しない。
【００４７】
別法として、ピッチν＝κの屈折率変調を有する結合層を用いて、フィードバック、および、したがって、発光がデバイスの面内で生ずるＯＬＥＤ−ベースのレーザーからの光を垂直に結合してよい。そのようなものとして、他の分散されたフィードバック構造体を、ここで述べたものに加えて、上述のように使用してよい。同じ垂直結合法はまた、フィードバックが、レーザーキャビティの端部における分割表面、金属化表面または他の反射器からの通常の反射から生ずるエッジ放出ＯＬＥＤレーザーにも適用できる。図に示したＯＬＥＤ構造体の代わりに、他のＯＬＥＤ構造体を用いてもよい。また、図に示したＯＬＥＤ構造体の代わりに、非ＯＬＥＤ構造体を用いてもよい。ＯＬＥＤ構造体は、バソキュプロイン（２、９−ジメチル−４、７−ジフェニル−１、１０−フェナントロリン）または別の適当な材料の正孔ブロッカー層などの追加の層を含んでいてよい。ブロッカー層は、ＵＳ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｎｏｓ．６，４５１，４１５および６，０９７，１４７で論じられている。
【００４８】
ここで、格子は、異なる  方法により、異なる  材料から作成してよい。例えば、格子は、電子ビームを用いて書く方法、多重（例えば、２）ビーム干渉方法、あるいは、他の適当な方法によって製造してよい。このような格子は、先ず格子をホトレジストまたは他の適当な材料上に書き、次いで、エンボス法または別の適当な方法によって格子を複製することによって作成してよい。多重コピーの一括生産は、コンパクトディスク、およびクレジットカードや銀行券に使用されるような安全ホログラムを複製する際に使用されるようなマスターレリーフ構造体としての重合体基板を用いることによって達成可能である。マスターレリーフ構造体上のレリーフ構造体は、例えば、レプリカをプレスするためのスタンプとして、あるいは、射出成形用金型として使用してよい金属シムへの電気鍍金または真空蒸着によって転写される。別法として、さらなるホトレジスト層をガラス上に接触コピーし、該ホトレジストを該ガラスに貫通エッチングして、レリーフ構造体をガラスに作成してよい。ホトレジストおよびガラスに加えて、格子は、ポリカーボネート、ポリウレタンなどの高分子材料、または何か他の適当な材料から作成してよい。
【００４９】
２ビーム干渉法では、波長lのレーザーからの平行ビームが、角度θで、λ＝２ｐ  ｓｉｎ（θ／２）となるように干渉する（ここで、ｐは、格子の必要なピッチである）。レリーフ構造体の深さは、ホトレジストの露光および現像を変えて制御することができる。ピッチが異なる二つまたはそれ以上の格子が必要な場合は、同じホトレジストに二つの別個の露光を施して、格子を重畳させればよい。
【実施例】
【００５０】
ガラス基板を、Ｓｈｉｐｌｅｙ  Ｓ１８１８  ホトレジストの厚さ１ミクロンの層でスピンコーティングする。ホトレジストを、アルゴンイオンレーザーからの、波長３５１ｎｍの紫外線の二つの干渉ビームに同時に露光する。二つのビームの伝播方向は、ホログラムプレートの表面に垂直な同一面に対して互いに平行である。ビームの一つは、法線に対して５０．１°の角度で表面に当り、一方、第二のビームは、法線に対して−５０．１°の角度で表面に当る（二つのビームの間の角度は１００．２°となる）。加えられる合計放射線量は、１００ｍＪ／ｃｍ２のオーダーである。正確な線量は、校正の実行によって設定してよい。同じプレートの２番目の露光は、４８８ｎｍの線を生ずるよう設定されたアルゴンイオンレーザーで、かつ、前回の二つの露光と同じ面内で、３２．２°および−３２．２°で表面に当る二つのビームで行なう。この場合も、加えられる合計放射線量は、約１００ｍＪ／ｃｍ２である。最初の露光は、２２９ｎｍの空間周期で書かれた格子を生ずるよう設定される。２番目の露光は、４５７．９ｎｍの空間周期で書かれた重畳された第二の格子を生ずるよう設定される。次いで、露光されたプレートは、希釈されていない  Ｓｈｉｐｌｅｙ  ３０３Ａ  現像剤に二分間浸漬され、流れるイオン交換水で２．５分間リンスされ、乾いた窒素ガスで乾燥される。ホトレジストは、深さ約３０ｎｍのレリーフを形成する。
【００５１】
今や、下記の連続的に真空蒸着した層を有するＯＬＥＤデバイスのスタックが、ホログラフィックプレートのレリーフ表面上に作成可能である。すなわち、該層は、１５０ｎｍの酸化インジウムすず陰極バッキングと、７ｎｍのアルミニウム陰極と、１０ｎｍの弗化リチウム電子注入層と、３５ｎｍのアルミニウムトリキノリン電子輸送層と、１０ｎｍのバソキュプロイン（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）正孔ブロッカーと、５０ｎｍのＨ９６８０エミッタ（Ｈ９６８０エミッタは、ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ州  ＭｏｒｒｉｓｔｏｗｎのＳｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能である）と、７５ｎｍのＮ，Ｎ´−ジ（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジフェニルベンジジン正孔輸送層と、１０ｎｍの銅フタロシアニン正孔注入層と、１５０ｎｍの酸化インジウムすず陽極とを含む層である。
【００５２】
図２〜１２の好適なデバイスは、結合層とフィードバック層との組合せを利用して、より効率的な面内共振キャビティを、垂直に放出する有機固体レーザーデバイス内に与える、垂直に結合された有機固体レーザーを含んでいる。この効率は、相当により低い電流閾値でレイジングする結果となる、整列されたカラミティック液晶放出材料などの液晶構造を有する材料を用いることによって、さらに増大させることができる。
【００５３】
例えば、図２〜１２の好適なデバイスは、等方的に放出する放出材料を含んでいる。すなわち、光は、デバイスの面内で必要な方向に、かつ、屈折率振動の軸（図１の方向１０６）に沿って放出されるばかりでなく、全ての他の面内方向にも同様に放出される。レーザー動作は、ある最小値以上のフィードバック光の強さに達した時、開始されるため、全ての他の方向に放出される光は、浪費される。この浪費光は、電流閾値を増大させて、レイジングを開始し、結果として、デバイス効率を低減する。驚くべきことに、この浪費光は、整列されたカラミティック液晶放出材料の使用により、低減あるいは排除可能である。この整列されたカラミティック液晶放出材料は、望ましくない方向の発光を大幅に低減し、結果として、レイジングの電流閾値を有意に低減する。
【００５４】
発光は、デバイスの面内の、かつ、フィードバック構造体の屈折率振動の軸に垂直な軸に沿って振動する、空間周波数ν＝２κの、屈折率を有する第二の構造体を導入することによって、図１の紙の面に対して垂直な方向に、かつ、該面の内外で、低減することが可能である。すなわち、その軸は、図１の紙の面に垂直な屈折率振動の軸である。このような構造体は、その軸に沿って発光を禁止する反射停止帯域を導入する。しかしながら、デバイスに第三のこのような構造体を導入すると、その効率は、散乱損失により低減し、製造工程の複雑さが増大するので、導入は、あまり得にはならないかもしれない。したがって、デバイスのエネルギー有効利用を可能にするには、垂直に結合された有機固体レーザーのレイジングの電流閾値を増大させる寄生的な面内の光伝播モードを排除するより実際的かつ効果的な方法が、必要である。
【００５５】
反射停止帯域構造体を含む代わりに、整列された、電界発光のカラミティック液晶放出材料からエミッタ層を製造してよい。カラミティック液晶材料は、それらのルミネッセンス発光が異方性である傾向がある長いロッド形の分子を有している。例えば、図１３は、それらの長軸に対して垂直な方向に大量の光１３０４を放出するが、それらの長軸に対して平行な軸に沿っては、ほとんど光を放出しないロッドまたはラス形のネマチック分子１３０２を示す。結果として、液晶エミッタ媒体１３０８と基板媒体１３１０との間の界面１３０６で屈折率が振動する構造体と相互作用する光の強さが、増大することになる。屈折率が振動する構造体の空間周期がν＝２κであるとすると（ここでκは、カラミティックエミッタによって放出される光の波数である）、光は、デバイスの面内でフィードバックされる。放出される光のより多くの一部は、屈折率振動の軸に沿って伝播するので、デバイスに入力されるパワーのより多くの一部は、フィードバック光に変換される。結果として、エミッタが非カラミティックである場合に比べて、デバイスへのより低いで、効率を増大させ、レイジングを誘起することが可能である。
【００５６】
整列されたカラミティック液晶エミッタは、図２〜１２のデバイスのレイジングの電流閾値を下げるのに使用してよい。例えば、図１４は、図９のデバイス９００と同様の、カラミティック液晶エミッタを有するデバイス１４００を示す。図１４のデバイス  １４００は、透明基板２０２と、組合せフィードバックおよび結合格子構造体９０２と、酸化インジウムすず陽極などの陽極９０４と、正孔注入層９０６と、正孔輸送層９０８と、分子１４０４を有する整列されたカラミティック材料で構成される放射層１４０２と、電子輸送層９１２と、電子注入層９１４と、伝達可能な金属陰極９１６と、プレーナ化層９１８と、反射器９２０とを含んでいる。陽極９０４と、正孔注入層９０６と、正孔輸送層９０８と、放射層１４０２と、電子輸送層９１２と、電子注入層９１４と、伝達可能な金属陰極９１６とは、ＯＬＥＤ１４０６を形成している。
【００５７】
上記のカラミティック液晶に基づく実施形態の全てにおいて、液晶分子の整列は、フィードバック構造体、結合構造体、陽極、陰極、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層、整列層、何か他の適当な層、または何か適当な層の組合せによって与えられる表面トポロジーによって達成することができる。層のトポロジーは、隣接層を整列させることができ、該隣接層は、さらに別の層を整列させることができるが、但し、それには、該隣接層が整列可能な材料で作成されていることが必要である。
【００５８】
カラミティック材料を使用してレイジングの電流密度の閾値を下げるやり方は、面内共振またはエッジ放出レーザーデバイスにも応用できる。例えば、図１５は、光フィードバックが、反射デバイスエッジ１５０２からの光の反射によって、デバイス１５００のｘ−ｙ面内で与えられて、カラミティック分子１５０４からの誘導発光が生ずる好適なレーザーデバイス１５００を示す。カラミティック分子１５０４の長軸は、ｘ−ｙ面に垂直に伸長しており、結果として、ｙ軸に対して平行に伝播する光は、ほとんどない。これは、デバイス１５００の電流密度閾値を下げることになる。レーザー光１５０８は、反射デバイスエッジ１５０２の一方または両方のいずれかから出る。このデバイスでは、液晶を整列させるトポロジーが無い以上、カラミティック分子の整列は、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｌａｙｅｒ（液晶整列層）」と題する、公示されたＵＳ  Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ２００３／００９９７８５に記述されている種類の光整列層、または何か他の適当な整列層または方法を用いて、達成してよい。
【００５９】
図１６は、分布ブラグ反射器（ＤＢＲ）１６０２を含む別のレーザーデバイス１６００を示し、オプションとしては、反射デバイスエッジ１６０４が、放射層１６０６を通して光をフィードバックし、カラミティック分子１６０８からの発光をさらに誘導する。ＤＢＲ構造体は、光をフィードバックするばかりでなく、放射層１６０６のカラミティック液晶構造体を整列させるという二重の仕事に役立つ。レーザー光１６１０は、反射デバイスエッジ１６０４の一方または両方のいずれかから出る。
【００６０】
カラミティック液晶に基づく実施形態（ここで開示されたそれらを含む）においては、液晶エミッタは、下記の構造体を有する分子の重合によって作り出される重合体である。
Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂ
ここで、
Ａは、発色団、
Ｓは、スペーサ、かつ、
Ｂは、重合を受け易い末端基
である。
【００６１】
重合は、露光ＵＶまたは他の放射線によって行なってよい。
【００６２】
この種の好適な材料は、「Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｐｏｌｙｍｅｒ（光放出重合体）」と題する、公示されたＵＳ  Ｐａｔｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ２００３／０１１９９３６に記述されている。
例えば、この関連で有用な材料は、反応性メソゲン（下記）である。
【００６３】
【化１】
2009514145.tif 000003
【００６４】
エミッタ  I
エミッタＩの材料は、高度の偏光（偏光度９３．７％）を放出するが、これは、望ましくない面内方向では、ほとんど光が放出されないことを意味する。また、その異常な屈折率は、エミッタＩの材料のルミネッセンスのピーク波長（約５１０ｎｍ）では、約２．８である。これは、面内を屈折率振動の軸に沿って伝播する光が経験する異常な屈折率である。この非常に高い屈折率は、エミッタＩを、光学導波管の光伝送コアとして使用するのに非常に好適なものにしている。例えば、図１１を参照すると、エミッタ層２１０は、整列されたエミッタＩ（その分子の長手方向の軸が、面内の光伝播の必要な方向に直交するよう整列されている）を用いて製造してよい。第二の正孔輸送層１１０８は、同様に異常に高い屈折率を有する整列された重合カラミティック材料を用いて製造してよい。第一の正孔輸送層１１０６および第二の電子輸送層１１１４は、屈折率がより低い正孔および電子輸送材料用いて製造してよい。したがって、光吸収性の陽極層２０４と陰極層２１６との光の相互作用を最小限に抑える効率的な光導波管が作り出される。
【００６５】
エミッタＩの発色コアにおける三つの９、９−ジアルキル置換フルオレン−２、６−ジイルジラジカルは、それらの存在により、融点が低下し、かつ、材料のネマチック相が安定化して、それを、液晶ガラスまたは超冷却されたネマチック相の層として溶液状態から、コーティングできる点まで安定化するので有利である。この効果は、フルオレンラジカルの９位置で置換されたラテラルアルキルスペーサによって作り出される。これらスペーサは、エミッタＩの分子の結晶相への効率的なパッキングを抑止する。同様の効果は、テトラアルキル置換ジヒドロアントラセンジラジカル、例えば、下記の９，９−ジメチル−１０，１０−ジペンチル−９，１０−ジヒドロアセン−２，６−ジイル（構造II）ジラジカルまたは６、６−ジメチル−１３，１３−ジペンチル−６，１３−ジヒドロペンタセン−２，９−ジイル（構造III）ジラジカルを含むことによって作り出すことができる。
【００６６】
【化２】
2009514145.tif 000004
【００６７】
構造体II
【００６８】
【化３】
2009514145.tif 000005
【００６９】
構造体III
９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルまたはテトラアルキル置換ジヒドロアセンジラジカルは、材料の電子移動度を増大させるため、窒素などのヘテロ原子によって置き換えられたそれらの芳香族の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上を有していてよい。
【００７０】
エミッタＩにおいては、架橋性の末端基Ｂは、１，４−ペンタジエン−３−イル基である。これらの末端基は、該末端基が、エミッタ効率の損失がほとんどあるいは全く無しに光架橋できるので、有利である。
【００７１】
例えば、エミッタ材料は、サーモトロピック液晶相を有する一つまたはそれ以上の材料を含んでいてよい。このような材料は、公式Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂを有していてよい。ここで、Ａは、発色団、Ｓはスペーサ、かつ、Ｂは、水素原子または末端基である。好適な発色団Ａは、下記のものを含んでいるが、これらに限定されない。
【００７２】
１．１．  略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共に、オプションとしては、９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，または８の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上と共に、コンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカルが、窒素によって置換されているもの、
１．２．  略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共に、オプションとしては、９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−２，６−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１，３，４，５，７，または８の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上と共に、コンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−２，６−ジイルジラジカルが、窒素によって置換されているもの、および
１．３．  略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共に、オプションとしては、６、６、１３、１３−テトラアルキル置換６、１３−ジヒドロペンタセン−２、９−ジイルジラジカルのうちの一つまたはそれ以上の芳香環内の位置１、３、４、５、７、８、１０、１１、１２、または１４の炭素原子のうちの一つまたはそれ以上と共に、コンカチネートされた一つまたはそれ以上の６、６、１３、１３−テトラアルキル置換６、１３−ジヒドロペンタセン−２、９−ジイルジラジカルが、窒素によって置換されているもの。
このような材料はまた、液晶ガラス相を有していてもよい。
【００７３】
このようなエミッタ材料はまた、公式Ｂ−Ｓ−Ａ−Ｓ−Ｂを有する反応性メソゲンまたは反応性メソゲンの混合物の光重合によって作り出される重合体であってもよい。ここで、Ａは、発色団であり、Ｓは、スペーサであり、かつ、Ｂは、光重合を受け易い末端基である。例えば、好適な発色団Ａは、下記のものを含んでいるが、これらに限定されない。
【００７４】
２．１．  略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９−ジアルキル置換フルオレン−２，６−ジイルジラジカル。
【００７５】
２．２．  略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の９，９，１０，１０−テトラアルキル置換９，１０−ジヒドロアントラセン−３，７−ジイルジラジカル。
【００７６】
２．３．  略線状様式の他の芳香族のジラジカルと共にコンカチネートされた一つまたはそれ以上の６，６，１３，１３−テトラアルキル置換６，１３−ジヒドロペンタセン−２，９−ジイルジラジカル。
【００７７】
反応性メソゲンの混合物は、異なる反応性メソゲンの混合物であってよい。
【００７８】
末端基Ｂは、下記のもののうちのいずれか一つであってよい。
【００７９】
【化４】
2009514145.tif 000006
【００８０】
フィードバック構造体の機能は、デバイス内の横軸に沿って伝播する特定の波長の光が存在できない完全な反射帯を生成することではなく、むしろ、さらなる放出を誘導する光をフィードバックすることである以上、フィードバックを作り出すのに使用される格子構造体のピッチは、ある倍数、（２ｎ＋１）λ／２、にすることができる。これは、カラミティック液晶エミッタは、極めて高い異常な屈折率を有することができ、その場合、λ／２の光学周期を有する格子の実際のピッチを極めて小さくせざるを得ない以上、特に有用である場合がある。よって、以下に論ずるコヒーレント光のビームを干渉する方法による製造は、難しくなる。
【００８１】
図１７は、コルゲーションを利用して光フィードバック構造体を作り出すデバイス１７００を示す。図１７のデバイス１７００は、図１６のデバイス１６００と同様であるが、格子１７０２が、デバイスの１７００の面内で横方向に伝播するかもしれない光と、ｘ軸に沿ってホトニック帯域ギャップの少なくとも部分的な形成が生ずる程度にまで、より強く相互作用する点が異なる。これは、放射層１７０６内のエミッタが、ｘ方向に光を放出することが、略禁じられていることを意味する。層１７０６内の分子１７０４の発光の等方性ゆえに、光は、ｙ方向にはほとんど放出できない。したがって、層１７０６内の放出材料は、垂直なｚ方向に光１７０８を放出するよう、略制約される。これは、デバイス１７００の内側の内部反射のために失われる光が、より少ないため、デバイス１７００の効率を増大させる。この場合には、格子のピッチは、λ／２となるように選択してよい。ここで、λは、デバイス１７００の濃縮媒体内の放出光の波長である。この場合もまた、格子プロファイルは、ホトニック帯域ギャップを設けることと、層１７０６内の材料の液晶構造体を略整列させることとの両方、二重の役割を演じることができる。
【００８２】
図１７のデバイス  １７００のコルゲーションを利用して、光フィードバック構造体を作り出すことができる。光フィードバック構造体は、デバイスの１７００の一つまたはそれ以上の層内に屈折率の連続的な変化を含んでいてよい。例えば、この連続的な変化は、エミッタ層１７０６、電子輸送層１７０８、または正孔輸送層１７１０内に生じてよい。
【００８３】
図１８は、電子輸送層１８０２内に生ずる連続的な屈折率変化を有する好適なデバイス１８００を示す。電子輸送層１８０２をｘ方向に通過する光は、ｘ軸に沿って少なくとも部分的なホトニック帯域ギャップを生ずるのに役立つ連続的に変化する屈折率に遭遇する。したがって、放出される光１８０８は、略ｚ軸のみに沿って放出されるよう制約される。
【００８４】
ここで公示されたデバイスは、電界発光、ホトルミネッセンスおよび燐光を含む多数の方法で光を発生させてよい。
【００８５】
以上、本発明のいくつかの実施形態およびその利点を、詳細に論じたが、変化、置換、変換、修正、変形、並べ替え、および変更が、本発明の教示、主旨、および添付のクレームに記述されている本発明の範囲から逸脱することなく、その中で行なわれてよいことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】好適な波状構造体を示す。
【図２】放射層の同じ側におけるフィードバックと結合との両方のための波状構造体を含む好適な一実施形態を示す。
【図３】ＯＬＥＤの反対側にフィードバック構造体と結合構造体とを有する別の好適な実施形態を示す。
【図４】フィードバック構造体と結合構造体とが、デバイス面内の軸に沿って屈折率の連続的な変化を有する別の実施形態を示す。
【図５】デバイス面内の軸に沿って屈折率の連続的な変化を有する結合機能とフィードバック機能とを、単一の層内で重畳した別の実施形態を示す。
【図６】結合機能とフィードバック機能とを単一の層内に、重畳コルゲーションプロファイルで重畳している別の実施形態を示す。
【図７】連続的で周期的な屈折率変化を有し、かつ、波状である組合せフィードバックおよび結合層を有する一実施形態を示す。
【図８】ＯＬＥＤにフィードバック構造体を組み込んでいる一実施形態を示す。
【図９】屈折率の変調がＯＬＥＤ内に生じ、かつ、プレーナ化層が反射器に隣接している別の実施形態を示す。
【図１０】不連続で周期的な屈折率の変化を有する別の実施形態を示す。
【図１１】最小限度の吸収量で導波作用を行なうデバイスの好適な一実施形態を示す。
【図１２】導波作用を有する別の実施形態を示す。
【図１３】それらの長軸に対して垂直な方向に大量の光を放出するが、それらの長軸に対して平行な軸に沿っては、ほとんど光を放出しないロッドまたはラス形のネマチック分子を示す。
【図１４】図９のデバイスと同様の、カラミティック液晶エミッタを有するデバイスを示す。
【図１５】光フィードバックが、反射デバイスエッジからの光の反射によって、デバイスのｘ−ｙ面内で与えられて、カラミティック分子からの誘導発光が生ずる好適なレーザーデバイスを示す。
【図１６】分布ブラグ反射器を含む別のレーザーデバイスを示す。
【図１７】コルゲーションを利用して光フィードバック構造体を作り出すデバイスを示す。
【図１８】電子輸送層内に生ずる連続的な屈折率変化を有する好適なデバイスを示す。
【図１】
2009514145.tif 000009
【図２】
2009514145.tif 000010
【図３】
2009514145.tif 000011
【図４】
2009514145.tif 000012
【図５】
2009514145.tif 000013
【図６】
2009514145.tif 000014
【図７】
2009514145.tif 000015
【図８】
2009514145.tif 000016
【図９】
2009514145.tif 000017
【図１０】
2009514145.tif 000018
【図１１】
2009514145.tif 000019
【図１２】
2009514145.tif 000020
【図１３】
2009514145.tif 000021
【図１４】
2009514145.tif 000022
【図１５】
2009514145.tif 000023
【図１６】
2009514145.tif 000024
【図１７】
2009514145.tif 000025
【図１８】
2009514145.tif 000026