(57)【要約】フィードバック増強型発光ダイオードを用いたディスプレイデバイス（図３）が、開示されている。該ディスプレイデバイスは、能動および受動マトリックスディスプレイ、および、投影ディスプレイを含んでいるが、それらに限定されない。フィードバック素子の間に配設された発光素子は、該ディスプレイデバイス内で、発光素子として使用される。発光素子は、有機または無機材料を含んでいてよい。発光素子に結合されたフィードバック素子は、発光素子が、誘導放出により、視準された光を発することを可能にする。一様態では、この機能を有するフィードバック素子は、屈折率が連続的に変化するホログラフィックリフレクターを含んでいるが、これに限定されない。
2005524964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイデバイスにおいて、
光を受け取り、かつ、反射するよう設計された第一のフィードバック層と、
第一のフィードバック層の上に形成された一つまたはそれ以上の第一の電極ストライプと、
第一の電極ストライプの上に形成された一つまたはそれ以上の半導体層であって、該一つまたはそれ以上の半導体層のうちの少なくとも一つは、少なくとも発光性材料を含む半導体層と、
該発光性材料の上に形成された一つまたはそれ以上の第二の電極ストライプであって、該第二の電極ストライプは、それらが一つまたはそれ以上の第一の電極ストライプにかぶさるように形成され、第一の電極ストライプと第二の電極ストライプが重なる領域は、第一の電極ストライプと第二の電極ストライプを介して、ドライブできるセグメント領域を含む、電極ストライプと、
一つまたはそれ以上の第二の電極ストライプの上に配置された、光を受け取り、かつ、反射するように設計された第二のフィードバック層と、
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一つに近接して配設されたイメージ素子と、
を含むことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項２】
第一の電極ストライプと第二の電極ストライプの重なり領域は、少なくとも、表示画素の直線形のマトリックスを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方が、それぞれのフィードバック層の平面に対して直角または実質的に直角な軸に沿って、少なくとも部分的に周期的に変化する屈折率プロファイルを有することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
実質的に周期的に変化する屈折率プロファイルを有する第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方が、少なくとも、部分的に周期的に変化する反射率プロファイルを有することとする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方が、少なくともフォトニック結晶構造を有する層を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層との間の距離は、これらフィードバック層間の空間が、そこにおいて一つまたはそれ以上の所望の波長の光が強めあうように干渉する空洞を構成するような距離であることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方によって反射された光は、一つまたはそれ以上の発光性材料層からの光の放出を誘導することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
光の誘導放出の結果、デバイスによって放出された光の実質的な視準が生じることとする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
光の誘導放出の結果、レーザー作用が生じることとする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
発光性材料は、有機発光性材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
有機発光性材料は、高分子材料を含むこととする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
有機発光性材料は、低重合体材料を含むこととする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
有機発光性材料は、光架橋されることとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
発光性材料は、有機金属材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
発光性材料は、無機材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
発光性材料は、無機および有機複合材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、少なくともホログラフィック記録材料の層を含むこととする請求項３に記載のデバイス。
【請求項１８】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、少なくとも基板上に配設されたホログラフィック記録材料の層を含むこととする請求項３に記載のデバイス。
【請求項１９】
フォトニック結晶構造の一方または両方は、一次元、二次元、または三次元のフォトニック結晶構造あるいはそれらの組合せを含むこととする請求項５に記載のデバイス。
【請求項２０】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、少なくとも記録された平面波干渉パターンを有するホログラフィック記録材料の層を含むこととする請求項３に記載のデバイス。
【請求項２１】
発光性材料は、純粋材料、固溶体、合金、または不均一混合物、あるいはそれらの組合せを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
発光性材料は、空間的にセグメント領域として整合される領域内にパターン形成されることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２３】
パターン形成された領域は、個別にパターン形成された領域であることとする請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
個別にパターン形成された領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料の組成物を含み、各個別にパターン形成された領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料組成物の一つを含み、かつ、二つまたはそれ以上の発光性材料組成物の各々は、異なったスペクトル帯の可視光を放出することとする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
フィードバック層の一方または両方のスペクトル反射帯は、実質的にスペクトル発光帯または発光性材料の帯域と重なることとする請求項３に記載のデバイス。
【請求項２６】
フィードバック層の一方または両方は、各領域が、反射光の異なった色を表わす異なったスペクトル反射帯に対応する、一つまたはそれ以上の屈折率交番の周期を有するように、領域内にパターン形成されることとする請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
各領域は別個の領域であることとする請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２８】
両方のフィードバック層は、実質的に周期的な反射率プロファイルを有することとする
請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２９】
一つのフィードバック層内の対応する領域は、他方のフィードバック層の領域と実質的に同じ形および大きさであり、かつ、空間的にそれらに整合されることとする請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３０】
二つのフィードバック層内の対応する領域は、実質的に互いに重なり合うスペクトル反射帯を有することとする請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３１】
発光性材料のパターン形成された領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料を含み、各パターン形成された領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料の一つを含み、各発光性材料は、異なったスペクトル帯の可視光を放出することとする請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３２】
発光性材料のパターン形成された領域は、別個にパターン形成された領域であることとする請求項３１に記載のデバイス。
【請求項３３】
発光性材料のパターン形成された領域は、フィードバック層の一方または両方のフィードバック層のパターン形成された領域に対応することとする請求項３１に記載のデバイス。
【請求項３４】
発光性材料のパターン形成された領域は、フィードバック層の対応するパターン形成された領域と実質的に同じ形および大きさの領域であり、かつ、フィードバック層内の対応するパターン形成された領域の一つまたはそれ以上の組み合わせの領域であることとする請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３５】
発光性材料内のパターン形成された領域のスペクトル発光帯は、少なくとも部分的にフィードバック層の一方または両方内の対応するパターン形成された領域のスペクトル反射帯に重なり合うこととする請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
発光性材料は領域内にパターン形成され、パターン形成された領域は画素のマトリックスで空間的に整合されることとする請求項２に記載のデバイス。
【請求項３７】
パターン形成された領域は、個別のパターン形成された領域を含むこととする請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３８】
発光性材料は、光架橋され、かつ、パターン形成された曝露によりパターン形成されることとする請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３９】
発光性材料のパターン形成された領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料を含み、各パターン形成された領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料の一つを含み、二つまたはそれ以上の発光性材料の各々は、異なったスペクトル帯の可視光を放出することとする請求項３６に記載のデバイス。
【請求項４０】
フィードバック層の一方または両方のスペクトル反射帯は、実質的にスペクトル発光帯または発光性材料の帯域と重なり合い、
かつ、第一のおよび第二の電極ストライプは、直線形の表示画素マトリックスを含むこととする請求項３に記載のデバイス。
【請求項４１】
フィードバック層の両方は、実質的に周期的な屈折率プロファイルを有し、かつ、領域
内にパターン形成され、各領域は、異なったスペクトル反射帯に対応する二つまたはそれ以上の屈折率交番の周期の一つを有し、
両方のフィードバック層内の対応する領域は、発光性材料内の直線形の画素アレイ上の、実質的に同じ形および大きさ、およびマップの領域であり、
フィードバック層内の対応する領域は、互いに、実質的に重なり合うスペクトル反射領域を有する、
こととする請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４２】
直線形の画素マトリックス内の材料の画素領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料を含み、各画素領域は、二つまたはそれ以上の発光性材料の一つを含み、二つまたはそれ以上の発光性材料の各々は、異なるスペクトル帯の可視光を放出し、
発光性材料の画素領域は、フィードバック層の一方または両方内のパターン形成された領域に対応し、
発光性材料内の画素領域は、フィードバック層内の対応する領域と実質的に同じ形および大きさの領域またはフィードバック層内の一つまたはそれ以上の対応する領域を組み合わせた領域であり、
材料内のパターン形成された領域のスペクトル発光帯は、少なくとも空間的にフィードバック層の対応する領域のスペクトル反射帯と重なり合う、
こととする請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４３】
実質的に周期的な屈折率プロファイルを有するフィードバック層の一方または両方は、各画素領域が、赤色、緑色、および青色反射光の一つに対応するスペクトル反射帯に対応する屈折率交番の周期を有するように、別個の画素領域内にパターン形成され、
かつ、赤色、緑色、および青色光放出画素領域は、フルカラーのグラフィックスを表示できるドットマトリックスのイメージ源を次々に形成する、
こととする請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４４】
両方のフィードバック層内のパターン形成された画素領域および発光性材料は、赤色、緑色、および青色光の一つを放出するように構成され、
赤色、緑色、および青色光放出画素領域は、フルカラーのグラフィックスを表示できるドットマトリックスイメージ源を交互に形成する、
こととする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４５】
交番する赤色、緑色、および青色画素領域は、結合して赤色、緑色、および青色のデバイスを横切る縦ストライプを形成することとする請求項４３に記載のデバイス。  
【請求項４６】
交番する赤色、緑色、および青色画素領域は、デバイスを横切る光の三要素を形成するように集められることとする請求項４３に記載のデバイス。
【請求項４７】
そのスペクトル発光帯が光の青色波長に最適化された発光性材料は、パラヘキサフェニルを含むこととする請求項４４に記載のデバイス。
【請求項４８】
そのスペクトル発光が光の青色波長に最適化された発光性材料は、３−（８−ハイドロキシクイノリン）アルミニウムを含むこととする請求項４３に記載のデバイス。
【請求項４９】
そのスペクトル発光が光の赤色波長に最適化された発光性材料は、５、１０、１４、２０−テトラフェニルポルフィンを含むこととする請求項４３に記載のデバイス。
【請求項５０】
第一の電極ストライプは、隣接した半導体層に正孔を注入する陽極として機能する透明な、高仕事関数を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５１】
透明な、高仕事関数材料はインジュウム−スズ酸化物を含むこととする請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５２】
第二の電極ストライプは、隣接する半導体層に電子を注入する陰極として機能する低仕事関数材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５３】
第二の電極ストライプは、高反射金属を含み、かつ、第二のフィードバック層として作用することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５４】
第二の電極ストライプは、透明な材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５５】
第二の電極ストライプは、半導体層に隣接した第一の非常に薄い金属層、かつ、透明な導体材料を含む第二のより厚い層を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５６】
透明な導体材料は、インジュウム−スズ酸化物を含むこととする請求項５５に記載のデバイス。
【請求項５７】
デバイスによって放出された光は、二つまたはそれ以上の光伝播モードを占有することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５８】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、重畳された多数の周期的に変化する空間周波数を有する屈折率プロファイルを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５９】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の両方は、それらのスペクトル反射帯のピーク波長では、光を伝送せず、かつ、発光材料は、バンド端レーザーモードに光を放射することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６０】
第二の電極ストライプと第二のフィードバック層との間に配設された透明なカバーをさらに含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６１】
第一のフィードバック層が配設される基板カバーをさらに含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６２】
基板は、ガラス基板を含むこととする請求項６１に記載のデバイス。
【請求項６３】
基板は、一つまたはそれ個以上の軟質プラスチック基板、金属基板、および半導体材料を含むこととする請求項６１に記載のデバイス。
【請求項６４】
発光性材料と第一の電極ストライプとの間に配設された正孔輸送層をさらに含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６５】
正孔輸送層と第一の電極ストライプとの間に配設された正孔注入層をさらに含むこととする請求項６４に記載のデバイス。
【請求項６６】
発光性材料と第二の電極ストライプとの間に配設された電子輸送層をさらに含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６７】
電子輸送層と第二の電極ストライプとの間に配設された電子注入層をさらに含むことと
する請求項６６に記載のデバイス。
【請求項６８】
発光性材料と第二の電極ストライプとの間に配設された正孔輸送層をさらに含むこととする請求項５７に記載のデバイス。
【請求項６９】
正孔輸送層と第二の電極ストライプとの間に配設された正孔注入層をさらに含むこととする請求項６８に記載のデバイス。
【請求項７０】
発光性材料と第一の電極ストライプとの間に配設された電子輸送層をさらに含むこととする請求項５７に記載のデバイス。
【請求項７１】
電子輸送層と第一の電極ストライプとの間に配設された電子注入層をさらに含むこととする請求項５７に記載のデバイス。
【請求項７２】
直線形のマトリックス内の画素の各々は、それと関連するドライブ回路を有することとする請求項２に記載のデバイス。
【請求項７３】
画素ドライブ回路の各々は、単一の画素をアドレスし、
各画素は、他のすべての画素の陽極から電気的に絶縁されたその陽極として機能する電極ストライプを有し、
陰極として機能するすべての画素電極ストライプは、共通に接続される、
こととする請求項７２に記載のデバイス。
【請求項７４】
各画素ドライブ回路は、２つまたはそれ以上の薄膜トランジスタを含むこととする請求項７２に記載のデバイス。
【請求項７５】
第一の薄膜トランジスタは、陽極として機能する単一の画素の第一の電極ストライプと第二の電極ストライプの一つと電気的に接続されたそのドレインと、かつ、電流ソースバスラインと電気的に接続されたそのソースを有することとする請求項７４に記載のデバイス。
【請求項７６】
第二の薄膜トランジスタは、第一の薄膜トランジスタのゲートと電気的に接続されたそのドレインと、データバスと電気的に接続されたそのソース、かつ、列選択ラインに接続されたそのゲートを有することとする請求項７５に記載のデバイス。
【請求項７７】
画素のための第一のフィードバック層は、画素ドライブ回路の少なくとも一部、かつ、少なくとも基板の一部を覆うメサとして形成されることとする請求項７２に記載のデバイス。
【請求項７８】
薄膜トランジスタ相互接続に対する画素の陽極は、メサの側面に形成されることとする請求項７７に記載のデバイス。
【請求項７９】
画素ドライブ回路は、基板上に高く作られたリブ上に形成されることとする請求項７７に記載のデバイス。
【請求項８０】
ディスプレイデバイスを製造する方法において、
基板上に画素ドライブ回路を形成する工程と、
画素ドライブ回路を有する基板上に、連続的に変化する屈折率プロファイルを有する第一のフィードバック層を形成する工程と、
第一のフィードバック層上に第一の導体層を形成する工程と、
第一の電極内に第一の導電層をパターン形成する工程と、
画素ドライブ回路から第一の電極への相互接続を形成する工程と、
第一のフィードバック層および第一の電極上に、少なくとも一つの発光層を含む発光ダイオード構造を形成する工程と、
発光ダイオード構造上に第二の導体層を形成する工程と、
第二の電極内に第二の導体層をパターン形成する工程と、
発光ダイオード構造の上に第二のフィードバック層を形成する工程と、
を含むこととする方法。
【請求項８１】
各画素ドライブ回路は、二つまたはそれ以上の薄膜トランジスタを含むこととする請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、それぞれのフィードバック層の平面に対して直角な軸に沿って、実質的に周期的に変化する屈折率プロファイルを有することとする請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、ホログラフィック記録材料を含むこととする請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、平面波干渉パターンを含むホログラフィック記録材料を含むこととする請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
赤色、緑色、および青色の光波長を反射する領域とともにパターン形成されるホログラフィック材料の層を含むこととする請求項８０に記載の方法。
【請求項８６】
少なくとも一つの発光層は、有機発光性材料を含むこととする請求項８０に記載の方法。
【請求項８７】
画素ドライブ回路は、基板上に形成されたリブ上に形成されることとする請求項８０に記載の方法。
【請求項８８】
ディスプレイデバイスを製造する方法において、
基板を形成する工程と、
連続的に変化する屈折率プロファイルを有する第一のフィードバック層を基板上に形成する工程と、
第一のフィードバック層上に一つまたはそれ以上の第一の電極ストライプを形成する工程と、
第一の電極ストライプの上に、少なくとも発光材料の一つの層を含むＯＬＥＤドライブを形成する工程と、
第一の電極ストライプを覆うＯＬＥＤ素子の上に一つまたはそれ以上の第二の電極ストライプを形成する工程であって、第一の電極ストライプと第二の電極ストライプが重なり合うＯＬＥＤ素子の領域は、第一の電極ストライプと第二の電極ストライプを介してドライブされ得る画素領域を形成する工程と、    
一つまたはそれ以上の第二の電極ストライプの上に第二のフィードバック層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８９】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の片方または両方は、少なくとも、ホログラフィック記録材料の層を含むこととする請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、少なくとも平面波干渉パターンを含むホログラフィック記録材料の層を含むこととする請求項８８に記載の方法。
【請求項９１】
ディスプレイデバイスにおいて、
第一のフィードバック層と、
第二のフィードバック層と、
少なくとも第一のフィードバック層と第二のフィードバック層との間に配設された半導体材料の一つの層を含む発光デバイスであって、半導体材料の少なくとも一つの層は、発光性材料を含む発光デバイスと、
第二のフィードバック層の発光部分に近接して配設された投影レンズと、
を含むことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項９２】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、ホログラフィック記録材料を含むこととする請求項９１に記載のデバイス。
【請求項９３】
第一のフィードバック層および第二のフィードバック層の一方または両方は、赤色、緑色、および青色波長干渉パターンでパターン形成されたホログラフィック記録材料を含むこととする請求項９１に記載のデバイス。
【請求項９４】
ディスプレイデバイスにおいて、
第一のフィードバック層と、
第二のフィードバック層と、
少なくとも第一のフィードバック層と第二のフィードバック層との間に配設された半導体材料の一つの層を含む発光デバイスと、
少なくとも発光性材料を含む半導体材料の一つの層と、
第一のフィードバック層の発光表面に近接した背面映写スクリーンと、
を含むことを特徴とするディスプレイデバイス。
【請求項９５】
発光デバイスは、背面映写スクリーン上に１倍の倍率で投影されるイメージを有するイメージ源として働くこととする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項９６】
背面映写スクリーンは、第一のフィードバック層の外側の表面に直接接着されることとする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項９７】
背面映写スクリーンは、テーパー付きマイクロライトガイドのアレイを含むこととする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項９８】
テーパー付きマイクロライトガイド間のギャップ領域は、マイクロライトガイド材料より低い屈折率を有する黒色の、光吸収材料で充填されることとする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項９９】
背面映写スクリーンは、少なくとも透明なマイクロビーズの一部を含むこととする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項１００】
マイクロビーズ間のギャップ領域は、マイクロビーズ材料より低い屈折率を有する黒色の、光吸収材料で充填されることとする請求項９９に記載のデバイス。
【請求項１０１】
背面映写スクリーンは、光拡散材料を含むこととする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項１０２】
背面映写スクリーンは、マイクロレンズレットを含むこととする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項１０３】
発光性材料は、発光性材料の組成物を含むこととする請求項９４に記載のデバイス。
【請求項１０４】
発光性材料は、発光性材料の組成物を含むこととする請求項９１に記載のデバイス。
【請求項１０５】
一つまたはそれ以上の発光性材料は、異なった光の波長に対応する平面波干渉パターンを有する第一のフィードバック層または第二のフィードバック層、または第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の両方内のドメインまたは領域に対応して配置された発光性材料のドメインまたは領域内で使用できる広いスペクトル帯の発光を有することとする請求項３５に記載のデバイス。
【請求項１０６】
一つまたはそれ以上の発光性材料は、異なった光の波長に対応する平面波干渉パターンを有する第一のフィードバック層または第二のフィードバック層、または第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の両方内の領域に対応して配置された発光性材料の領域内で使用できる広いスペクイトル帯の発光を有することとする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項１０７】
発光性材料は、液晶材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０８】
発光性材料は、架橋材料を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０９】
電極、半導体、および発光層を含む構造は、第一のフィードバック層および第二のフィードバック層により形成された連続的なフォトニック結晶の欠陥内に形成されることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１０】
欠陥は、１波長以下のフォトニック結晶の空間位相における位相スリップを含むこととする請求項１０９に記載のデバイス。
【請求項１１１】
発光材料の層から放射される光は、欠陥モード内に発散することとする請求項１０９に記載のデバイス。
【請求項１１２】
フォトニック結晶構造は、一次元、二次元、または三次元のフォトニック結晶またはそれらの組み合わせを含むこととする請求項１０９に記載のデバイス。
【請求項１１３】
イメージ処理素子は、投影レンズを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１４】
イメージ処理素子は、背面映写スクリーンを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１５】
投影レンズは、複合レンズを含むこととする請求項１１３に記載のデバイス。
【請求項１１６】
デバイスによって放射されるすべての光は、シングル光伝播モードを占有することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１７】
第一フィードバック層と第二フィードバック層の距離は、反射による位相ずれを除き、λ／２と等価であり、ここでλは、シングル光伝播モードにおける光の波長である、こととする請求項１１６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ディスプレイデバイス、詳しくは、フィードバック増強型発光ダイオードを使用したディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日使用されているディスプレイデバイスは、一般に、液晶ディスプレイデバイス（ＬＣＤ）、およびごく最近では、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）を採用している。図１ａと図１ｂは、能動および受動マトリックスディスプレイデバイスなどのディスプレイデバイスとそれらの動作を簡単に示す。
【０００３】
マトリックスディスプレイデバイスは、一般に、文字を形成し、グラフィックスやビデオイメージを表示するようにスイッチできる小さな画素（画素）の格子を含んでいる。電極は、一方のガラス片上のストライプ１１および１２が、他方のガラス片上のストライプに対し垂直に走る形で、一連のストライプとしてパターン形成されている。電極は、透明な、伝導材料、通常はインジュウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）から作られている。スイッチングセルすなわち画素１０は、図１ａに示すように、ストライプが重なり合う場所に形成される。液晶ディスプレイデバイスにおいては、画素は、電極間に挟まれた液晶材料から構成される。ＯＬＥＤにおいては、一連の有機半導体材料の層（その一つが電流が印加された時光を発する）が、電極間に挟まれている。
【０００４】
受動マトリックスディスプレイデバイスは、ある特定の画素に電荷を供給するために簡単な格子を使用する。すなわち、行または列は、ある特定の列または行が、適正なディスプレイドライブ電圧にバイアスされている時、制御する集積回路に接続されている。集積回路は、ドライブ電圧信号で正しい列および正しい行をバイアスして画素をオンにする。行および列は、指定された画素で交差しており、行と列のバイアス電圧により、画素に正しい電圧が生じる。
【０００５】
受動マトリックスディスプレイデバイスにおいては、図１ｂに示すように、各画素の場所にコンデンサ１４とトランジスタスイッチ１３を採用するドライブ方式が使用されている。能動マトリックスディスプレイデバイスは、最も普通には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用する。ＴＦＴ（通常は微細なサイズ）は，ガラス基板上のマトリックス内に配置されており、図１ｂに示すように行および列のバスに接続されている。特定の画素をアドレスするためには、適正な行を、その行に接続されたＴＦＴゲートをスイッチオンして、バイアスする。次いで、正しい列が適正なドライブ電圧でバイアスされる。その列と交差する他のすべての行はオフになっているので、指定された画素のコンデンサのみが電荷を受け取る。コンデンサ１４は、ＴＦＴゲートがオフにスイッチされ、次のリフレッシュサイクルまで、電荷を保存し、かつ、画素１５上のバイアス電圧を保持することができる。このことは、その信号が頻繁にリフレッシュされる必要がなく、したがって、より大きなマトリックスアレイが可能になることを意味する。さらに、トランジスタは、最大のス
イッチング電圧が印加された時、その画素のみをスイッチオンすることにより、クロストークを防ぐ。
【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】
【０００６】
しかしながら、上述のマトリックスディスプレイデバイスを含むディスプレイデバイスは、劣悪な視覚特性、（例えば、高周辺照明の環境における、広い視角にわたる劣悪な可視性、および（または）、高消費電力）、などのデバイスに関連した問題を有している。したがって、より効率的なディスプレイデバイスが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
フィードバック増強型発光ダイオードを使用したディスプレイデバイスが提供されている。一態様におけるディスプレイデバイスは、第一のフィードバック層と第二のフィードバック層との間に配設された少なくとも一つの発光材料層を含む発光デバイスを含んでいる。第一のフィードバック層と第二のフィードバック層のうち、少なくとも一つは、少なくとも部分的に周期的に変化する屈折率プロファイルを有する材料から構成されていてよい。イメージ素子は、ディスプレイイメージが距離を置いて投影できるよう、第二のフィードバック層に近接して設けられている。イメージ素子は、投影レンズ、光発散スクリーン、拡散スクリーン、または、他の型の背面映写スクリーン、または、いかなるイメージ形成装置を含んでいてもよい。
【０００８】
別の態様におけるディスプレイデバイスは、第一のフィードバック層と第二のフィードバック層との間に配設された発光材料の少なくとも一つの層を含んでいる。第一のフィードバック層と第二のフィードバック層のうち、少なくとも一つは、少なくとも部分的に周期的、かつ、連続的に変化する屈折率プロファイルを有する材料を含んでいてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
さまざまな実施形態の構造および動作に加えて、さらなる特徴を、以下、添付の図面を参照して、詳細に説明する。図面では、同様の参照番号は、同一または機能的に同様の要素を示す。
【００１０】
フィードバック増強型発光ダイオードを使用したディスプレイデバイスが開示されている。該ディスプレイデバイスは、能動および受動マトリックスディスプレイ、および、投影システムを含んでいるが、それらに限定されない。フィードバック増強型発光ダイオードは、「フィードバック増強型発光デバイス（FEEDBACK ENHANCED LIGHT EMITTING DEVICE）」と称する、２００３年５月８日出願の同時係属の米国特許出願第 ______号に、完全に開示されている。例えば、図２および図３は、本開示のディスプレイデバイスに使用されている一実施形態におけるフィードバック増強型発光ダイオードを示す。
【００１１】
図２は、一実施形態における発光デバイスを示す。デバイス１は、発光層２とフィードバック素子４を含んでいる。該フィードバック素子４は、一部の光がフィードバック素子４を通って伝送されることを可能にする、少なくとも部分的に周期的に変化する屈折率を有する一つの層であってよい。別の態様においては、該フィードバック素子４は、周期的、かつ、連続的な屈折率の変化を有する一つの層であってよい。周期的、かつ、連続的な屈折率の変化を有するフィードバック素子層は、「フィードバック増強型発光デバイス（FEEDBACK ENHANCED LIGHT EMITTING DEVICE）」と称する同時係属の米国特許出願第 ______号に、詳細に記述されている。
【００１２】
発光層が二つのフィードバック素子４と６との間にあるよう、第二のフィードバック素
子６が含まれていてもよい。第二のフィードバック素子６は、一部の光が第二のフィードバック素子６を通して伝送されるのを可能にしてもよく、あるいは、そこに入射した光を実質的に反射してもよい。一実施形態では、第二のフィードバック素子６として、周期的な屈折率の変化を有する構造体、平面鏡、分布ブラッグリフレクター（ＤＢＲ）、または別のリフレクターを使用してよい。
【００１３】
一態様におけるデバイスは、フィードバック層と発光層との間にある透明なバッファ層、拡散体、陽極、陰極または他の素子など、その他の素子を含んでいてよい。図３は、追加の素子を有する発光デバイス３００を示す。例えば、発光層２とフィードバック層４および６との間に、それぞれ、陰極１０２および陽極１０４などの一対の電極を配置してよい。
【００１４】
陰極１０２は、それが電子を発光層２に注入できるよう、発光層２に隣接する低仕事関数面を有する透明な伝導性構造体を含んでいてよい。一態様では、陰極１０２が所望の透明度を有するよう、二層陰極を設けてよい。二層陰極は、金属がほぼ透明であるような非常に薄い（例えば、５ナノメートル（ｎｍ）の）金属陰極を含んでいてよい。十分高い伝導性を与えて、低インピーダンスデバイスとするためには、この金属を、次いで、例えば、フィードバック層側で、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明な導体で裏打ちしてよい。陽極１０４は、それが正孔を発光層２に注入できるように、高仕事関数を有するよう選ばれた透明な伝導性材料を含んでいてよい。
【００１５】
発光層２は、そのスペクトル発光帯がフィードバック層４および６の反射帯と重なり合うエレクトロルミネセント材料を含んでよい。一様態では、発光層２は、蛍光性または燐光性の発光材料、発光無機半導体材料（ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＩｎＧａＮなど）、有機金属材料、有機／無機複合材料、または液晶材料であってもよい。
【００１６】
フィードバック層４および６は、周期的に変化する屈折率を有する非光吸収材料を含んでいてよい。フィードバック層４および６は、「光出力」１１０と表示された軸に沿って伝播する与えられた波長帯の光を反射するフォトニック水晶として作用してよい。フォトニック水晶は、屈折率が一つまたはそれ以上の軸に沿って周期的に変化するため、それらの軸に沿った特定の周波数の光の伝播をサポートできない材料である。したがって、十分な厚さが有る場合、フォトニック水晶は、それらの軸に沿ったある反射帯に渡って、完璧なリフレクターとなり、かつ、サポートできない光エネルギーのフォトニック禁止帯を有する、と言われている。フィードバック層４および６は、一次元フォトニック禁止帯を示す。
【００１７】
これについての別の見方は、層に対して直角な軸に沿ってフィードバック層材料に進入する光は、屈折率振動の一つのサイクルを通過するたびに、小さい反射を受けるということである。フィードバック素子が十分に厚い場合、フィードバック素子は、共振波長２ｄ（ここで、ｄは、屈折率の空間振動のピッチである）で、ほぼ完璧にリフレクターとして作用することができる。
【００１８】
一態様におけるフィードバック層は、所望の発光波長でピーク反射率を有する平面波ホログラムから作製されている。
【００１９】
一態様では、図３に示したデバイス３００は、反転してよい。すなわち、陰極１０２と陽極１０４の位置を、交換してよい。
【００２０】
デバイス３００は、フィードバック層（例えば、フィードバック層６）に隣接して配置された基板１０６を含んでいてもよい。基板１０６は、その上にデバイス３００を造るこ
とができる層として使用される。一態様では、基板１０６は、透明な材料を含んでいてよい。一態様では、カバー１０８として機能させるため、デバイス７００の上に材料を塗布してよい。カバー１０８は、例えば、周囲の水および酸素が入らないよう気密封止する、あるいは、別様に、化学的または他の劣化からデバイス３００を保護する機能を果たす。
【００２１】
デバイス３００の他の構成要素は、陽極１０４と発光層２との間に正孔輸送層を含んでいてよい。正孔輸送層は、発光層２でより多くの電子／正孔再結合が生じるのを可能にするために使用してよい。例えば、電子移動度と正孔移動度との間に不均衡を有する発光層（通常、正孔移動度が低い）においては、電子／正孔再結合は陽極で生じる傾向がある。同様に、直接的な陽極／エミッター界面を有するデバイスは、多くのトラップ、すなわち、エミッターの無放射逆励起が生じる部位がエミッター／陽極界面に存在するので、非効率な傾向がある。例えば、高い正孔移動度を有する正孔輸送層の使用は、陽極で生じる電子／正孔再結合の問題を最小限に抑える。正孔輸送層は、陽極１０４の正孔伝導帯と発光層２の正孔伝導帯との間の中間の正孔伝導帯を有するよう選び、そのようにして、陽極からエミッター内へのより効率的な正孔注入をもたらしてよい。
【００２２】
陽極１０４と正孔輸送層との間には、正孔注入層を設けてもよい。例えば、このデバイスへの非効率な正孔注入につながる可能性がある不鮮明なバンド構造を有するインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの陽極材料が使用される場合、ＩＴＯと正孔輸送材料との間の中間のエネルギー準位を有するバンド構造をより良く画定するために、銅フタロシアニンなどの正孔注入層を設けてよい。このように追加の正孔注入層を設ければ、正孔注入を補助し、かつ、より効率的なデバイスにすることができる。
【００２３】
別の実施形態では、バンドエネルギー差をさらになくすために、正孔注入層とエミッターとの間に追加の正孔輸送層を挿入してよい。エミッターに隣接する正孔輸送層が、その電子伝導帯をエミッターとほぼ同じエネルギー準位に有している場合、電子がエミッターを「オーバーシュート」し、再結合がエミッターではなく輸送層で生じる可能性がある。このオーバーシュートは、高エネルギー電子伝導帯を有するが、良好な正孔伝導を有する電子阻止層を、エミッターと輸送層との間に介在させることによって排除することができる。
【００２４】
別の実施形態では、陰極１０２と発光層２との間に電子輸送層を設けてよい。電子輸送層は、正孔輸送層が正孔に対して実行するのと同様の機能を電子に対して実行する。正孔輸送層の場合と同様、バンドエネルギーマッチングを補助するために、追加の電子輸送層を追加してもよい。
【００２５】
別の実施形態では、陰極１０２と電子輸送層との間に電子注入層を設けてよい。理想的には、このデバイスに電子を注入してエネルギーが消費されないよう、陰極には、できるだけ低い仕事関数材料を使用することが望ましい。カルシウムなどの非常に低い仕事関数の金属を使用してよい。しかしながら、カルシウムは、化学的反応性が高く、かつ、湿気および酸素に対して感受性が高い可能性がある。アルミニウムを使用してもよい。アルミニウムは、より高い仕事関数を有しているが、フッ化リチュウムまたはフッ化マグネシウムなどの材料の非常に薄い膜でアルミニウムをオーバーコートすると、バンドエネルギーのミスマッチを除去するのを補助する「バンドの曲がり」効果が得られることが分かっている。
【００２６】
別の実施形態では、エミッターからの正孔「オーバーシュート」を排除するために、エミッターと正孔輸送層との間に正孔阻止層を設けてよい。上述したキャリヤー輸送層、キャリヤー注入層、およびキャリヤー阻止層は、従来のＯＬＥＤデバイスでも、一般に使用されている。したがって、これら素子のさらなる詳細は、ここでは記述しない。
【００２７】
一実施形態では、デバイス３００は、バッファ層（例えば、電極とフィードバック層との間に介在させた透明な誘電体）を含んでいてもよい。バッファ層が陰極１０２とフィードバック層４との間に配置されている場合、それは、特にその後の処理中、陰極と外部環境との間の気密障壁として作用することができる。バッファ層は、二つのフィードバック層間のギャップ内の光の弱めあう干渉が生じないよう、ちょうどよいサイズのギャップももたらす。この機能を実現するため、フィードバック層と電極との間にバッファ層を挿入して、このデバイスの光学的厚さを調整してよい。バッファ層は、二つのフィードバック層内の屈折率プロファイル間の適正な位相関係を維持するのに使用してもよい。さらに、バッファ層は、これらフィードバック層間のギャップの厚さを調整し、それにより、ギャップ内で共振している光のモードの波長を同調させるのに使用してよい。
【００２８】
図１および図２に示したデバイスは、他の場合なら、境界の屈折率ミスマッチで生じるであろう全内部反射による光の損失を実質的に低減し、あるいは排除する。これは、このデバイス内部の光吸収損失の実質的な排除を通して、このデバイスから抽出される光の量をほぼ２倍にする。
【００２９】
図２を再び参照すると、一様態では、発光層２のいずれかの側に設置されたフィードバック素子４、６が共振空洞を形成している。フィードバック素子４、６は、発光層２の材料内に光を反射し、かつ、十分な光が発光層２内に反射されると、誘導放出が生じるのを可能にする。例えば、光子と励起子との間の相互作用の数が、誘導放出の速度を調整する。したがって、共振空洞内に光を局在化させ、そのようにして高密度の光子を発光層２に生じさせることによって、非常に高速な誘導放出変換を生み出すことができる。
【００３０】
一般に、誘起された誘導放出がない場合、比較的緩慢かつ純粋に統計学的なプロセスである自然放出が、発光材料内の光発生プロセスを支配する。誘導放出による励起エネルギーの光への高速変換は、自然放出プロセスに、光に変換すべき励起状態エネルギーを、ほとんど、あるいは、まったく残さない。さらに緩慢なプロセスである無放射逆励起が、励起状態エネルギーを熱に変換する。したがって、熱発生のメカニズムは、誘導放出のメカニズムよりも数オーダー緩慢なので、誘導放出が、励起状態エネルギーの熱への変換を先取する。その結果、デバイス１の励起状態エネルギーは、熱ではなく、主として光に変換される。また、結果として生じる熱発生の低下は、デバイス内の温度低下をもたらし、したがって、このデバイスの寿命が延び、かつ、効率が高くなる可能性がある。
【００３１】
フィードバック増強型発光ディスプレイデバイス一実施形態では、一つまたはそれ以上の素子の陰極および一つまたはそれ以上の陽極は、重なり合った部分の領域が、適正に励起された時、視覚情報を表示するよう、パターン内で互いに重なり合っている。
【００３２】
発光ダイオード（例えば、有機発光ダイオード）を使用したマトリックスディスプレイデバイスにおいては、有機発光層が、一般に、個々の画素に分割される。画素は、一般に、直交する行と列に配置され、画素を流れる電流を変更することにより、発光状態と非発光状態との間の切り換えが可能である。画素は、一般に、受動または能動マトリックス配置を介して制御される。受動マトリックスデバイスにおいては、電極の一方が行にパターン形成され、他方が列にパターン形成される。各画素は、行と列の電極（その交差点に画素がある）の間に適切な電圧を印加することにより、光を放出することになる。能動マトリックス素子は、少なくとも一つのコンデンサ、かつ、少なくとも一つのトランジスタを各画素の場所に採用している。
【００３３】
図４は、一実施形態におけるカラー受動マトリックスディスプレイデバイスの例を示す。示されているディスプレイデバイスは、ホログラフィックフィードバック層を使用した
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイデバイスである。ホログラフィックフィードバック層は、ホログラフィック記録材料の約１０ミクロンの厚さの層１０１をガラス基板１０２に塗ることにより生成してよい。この例では、その材料は、次いで、必要な平面波干渉パターンに３度曝露される（例えば、赤色（６６０ｎｍ）光１０３の領域、緑色（５１５ｎｍ）光１０４の領域，および青色（４４０ｎｍ）光１０５の領域を有するフィードバックホログラムを生成するために、三つの別個のフォトマスクを介して）。次いで、ホログラフィック媒体は、さらなる光化学変化が生じないように固定される。次に、アルミニウムが、ホログラフィック媒体の表面上に真空蒸着され、かつ、陽極バス１０６内にパターン形成される。一実施形態では、基準素子１０６は、ストライプ模様のＩＴＯ陽極の端部にパッドアウトを形成する金属物であってよく、また、低インピーダンス接続を得るために、その縁の一つに沿って、各陽極ストライプを走る狭いバスを設けてもよい。次いで、インジュウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明な導体層１０７がホログラフィックフィードバック層の上部に真空蒸着される。ＩＴＯは、ストライプ模様の赤、緑、および青のフィードバック領域上、かつ、それらの領域と平行に存在するストライプ陽極内に、光露光的にパターン形成される。一実施形態では、レーザースタック内での光吸収が最小限となるよう、ＩＴＯは、できるだけ薄く（例えば、約５００オングストローム（Å）に）作られる。金属陽極バス１０６は、ＩＴＯをまたがる電圧降下が最小限となるよう適用される。
【００３４】
この例では、ＯＬＥＤ材料は、次いで、陽極構造の上部にパターン形成される。ＯＬＥＤは、例えば、有機半導体の１０９−１１５のように、１個から５個までまたはそれ以上の層で構成してよい。ＯＬＥＤ材料は、低分子重量、重合体、別の適切な材料、またはこれらの材料の組み合わせであってよい。低分子重量材料は、シャドウマスクを通して、またはインサイツのシャドウマスクとしてパターン形成されたフォトレジストを使用するマッシュルームプロセスにより、真空蒸着されかつパターン形成される。マッシュルームプロセスは、Society for Information Display International Symposium, May 2000, Seminar Lecture Notes, Volume 1, p. M-3/40に記述されている。ポリマーやある低分子重量材料は、溶剤鋳造により蒸着されてよい。このケースでは、材料はインクジェット印刷を使用してパターン形成されてよい。
【００３５】
この例では、フォトレジストは、クロスオーバ絶縁体１０８を形成するために、最初に塗布され、次いで、パターン形成される。次いで、非常に薄い、銅フタロシアニンの正孔注入層（例えば、約５０Å）が、シャドウマスクにより、赤色、緑色、および青色陽極上に一様に蒸着される。シャドウマスクを移動せずに、Ｎ、Ｎ‘−ダイナフタレイン−１−ｙｌ−Ｎ、Ｎ’−ディフェニールベンジデン（ＮＰＢ）正孔輸送層１１０の３５０Å層が、陽極上に蒸着される。次に、パラヘキサフェニル（ＰＨＰ）発光層の２００Åの層１１１が、青色陽極上のみにシャドウマスクにより蒸着される。緑色の発光層１１２は、３−（８−ハイドロキシクイノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）の２００Å層を緑色の陽極上のみにシャドウマスクにより蒸着することにより形成される。赤色の発光層１１３は、５、１０、１４、２０−テトラフェニルポフィン（ＴＰＰ）を赤色の陽極上のみに蒸着することにより形成される。
【００３６】
次に、２−（バイフェニル−５−（４−第３ブチルフェニル）−１、３、４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）の４５０Åの電子輸送層１１４が、赤色、緑色、および青色サブ画素上に、シャドウマスクにより真空蒸着される。電子輸送層を蒸着するのに使用されるシャドウマスクを移動しないで、フッカリチウムの５０Åの電子注入層１１５が蒸着される。次に、アルミニウムの約５０Åの層１２３が、陰極を形成するために、シャドウマスクにより蒸着される。もう一つの方法として、デバイスのレーザー作用に有害な陰極金属の極く薄い層の光吸収を避けるために、非金属陰極構造が形成されてよい。非金属陰極は、バソキュプロインまたは他の透明な伝導有機材料の５０Åの層で構成されてよい。非金属
電極に関するより詳細な論文が、G. Gu et al., Journal of Applied Physics 86, p. 4067 (1999)にあり、その全体の開示が引用により本文書に組み込まれている。
【００３７】
アルミニウムの上部には、ＩＴＯ１１６の５００Åが、陰極電極を形成するために、シャドウマスクによりスパッタ蒸着される。アルミニウムは、デバイス全体に蒸着され、そして、次いで、三塩化硼素プラスマエッチングを有する光露光を使用して、陰極バスライン１１７内にパターン形成される。その後の処理中に、ＯＬＥＤ構造を保護するために、１０００Åの厚さの窒化珪素層１１８が、基板全体に真空蒸着される。
【００３８】
この例では、デバイスは、真空から取りはずされ、デバイスの陰極側に１０ミクロンの厚さのフィードバック層を作るのに使用されるホログラフィック記録材料が、溶剤鋳造により塗布される。デバイスの反対側にある膜と同様な方法で、６６０ｎｍ波長光（赤色）に最適化された領域１１９、５１５ｎｍ波長光（緑色）に最適化された領域１２０、および４４０ｎｍ波長光（青色）に最適化された領域１２１とともに、フィードバック層が引き続いてパターン形成される。ディスプレイデバイスは、次いで、エポキシ周辺シールを有するカバーガラス１２２を塗布することにより、封入される。
【００３９】
本開示の一実施形態では、エミッター材料は、光露光的にパターン形成される。一実施形態では、光露光的にパターン形成するのに使用されるエミッターは、光架橋可能なエミッターを含むが、それに限定されるものではない。
【００４０】
図５は、フィードバック増強型エレクトロルミネセントデバイスを使用した能動マトリックスディスプレイデバイスを示す。例えば、フィードバック増強型能動マトリックスデバイスは（図４の素子のように）、前もって製造された能動マトリックスドライブを含む開始基板で製造してよい。能動マトリックスの電流スイッチドライブは、２または４薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アーキテクチャーを使用してよい、あるいは、別の能動マトリックスＯＬＥＤドライブアーキテクチャーを使用してよい。一態様では、能動マトリックス構造は、図４の受動マトリックス構造とは異なる（図４の受動マトリックス構造では、フィードバック層／エレクトロルミネセントデバイス構成の構造が、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ソース１５０と対応する画素陽極１５１との接続を含んでいる）。陽極フィードバック層１５２は、ＴＦＴソース金属物へのアクセスが可能となるよう、パターン形成される。受動的にアドレスされるディスプレイデバイス内の陽極フィードバック層および陽極ＩＴＯの蒸着に続く金属物（図４、１０６）は、一実施形態では、画素陽極をＴＦＴソース相互接続１５３に設けるために使用してよい。例えば、金属物１０６は、フィードバック層材料１５２のメサの側面より下方に広げてよい。したがって、１０６は、１５３内に拡張されかつ（または）１５３になってよい。一実施形態では、陽極ＩＴＯ電極１５１は、連続的な列または行電極の代わりに、片側に相互接続パッドを追加することにより、画素の形にパターン形成される。フィードバック層のパターン形成は多くの方法で達成されてよい。例えば、フィードバック構造は、インクジェット印刷技術または一実施形態では、代替の印刷技術により、印刷してよい。別の実施形態では、層は、連続的な膜として蒸着し、次いで、光露光的にパターン形成してよい。例えば、記録材料は光でパターン形成できるので、これは可能である。別の実施形態では、層は、光露光的にパターン形成されたマスクを通して、プラズマエッチングしてよい。
【００４１】
一実施形態では、発光デバイス層１５５−１６５は、まるで図４の受動ディスプレイデバイスにおいてであるかのように、画素素子の列全体を覆うストライプ模様の層としてパターン形成される。陰極ＩＴＯストライプ１６４とアルミニウム陰極バス１６５は、（陰極ＩＴＯストライプ１６４とアルミニウム陰極バス１６５が、行ではなくて、列の電極とバスであることを除いて）、図４のように形成される。加えて、フィードバック層が一様な厚さのものであることを保証するために、ディスプレイデバイスは、プレーナー化層１
６６および（または）窒化珪素保護層１６７で、オーバーコートしてよい。赤色１６８、緑色１６９、および青色（示されていない）最適化領域とともに、陰極フィードバック層を塗布かつ曝露する前に、プレーナー化層１６６と窒化珪素保護層１６７が塗布される。
【００４２】
図５の受動マトリックス、フィードバック増強型ＯＬＥＤディスプレイデバイスの相互接続１５３は、ホログラフィック記録材料１５２の約１０ミクロンの厚さのメサの側面上に製造してよい。もし、メサの側面が、余りにも大きい縦方向のステップである場合は、いくつかの相互接続に開口があってよい。この場合、メサの縁上に、ゆるやかな傾斜が可能になるように、ＴＦＴと陽極電極との間に、空所のための余裕を含んでいてよい。
【００４３】
図６は、一実施形態における空所のための余裕を含んでいるフィードバック増強型能動マトリックスＯＬＥＤの例を示す。この実施形態においては、ＴＦＴ１８２（ディスプレイの行および列のバス）は、ディスプレイガラス基板上にパターン形成されている一段高いリブ１８０の上に製造されている。陽極フィードバック層１８１は、次いで、リブ１８０のｘ−ｙ格子の間に散在する、おおよそ長方形の蜂の巣状の窪みにパターン形成してよい。リブは、そのとき、記録材料溶液の溶着した水滴が拡散するのを抑えることができるので、陽極フィードバック層のホログラフィック記録材料がインクジェットで印刷される場合、この構成は役に立つ可能性がある。もし、リブ１８０が少し高く伸ばされた場合、リブ１８０は、インクジェットで印刷された発光デバイス層構成部品１８３からの、溶液の水滴を収容のに使用してもよい。
【００４４】
リブ１８０は、耐高温ポリマーまたはソルーゲルガラスのガラス基板上にパターン形成してよい。例えば短絡を防ぐために、絶縁材料で上塗りされた厚い金属物層からリブ１８０をパターン形成することも可能である。この構造においては、金属リブのコアは、極めて強い熱負荷を有するディスプレイデバイス（例えば、投影ディスプレイデバイス）での熱消費のために、使用してよい。
【００４５】
別の実施形態では、柔軟なポリマー基板とともに使用される極低温多結晶シリコンＴＦＴプロセスを使用した、既に蒸着および曝露されたホログラフィックフィードバック層の最上部に、ＴＦＴマトリックスを製造することにより、表示解像度を改善することが可能である。極低温プロセスの例は、C. S. McCormick, C.E. Weber, J.R. Abelson, and S.M. Gates, "An amorphous silicon thin film transistor fabricated at 125 degrees Celsius by dc reactive magnetron sputtering," Appl. Phys. Lett., Vol. 70, no. 2, pp. 226-7 および P. M. Smith, P.G. Carey, and T.W. Sigmon, "Excimer laser crystallization and doping of silicon films on plastic substrates," Appl. Phys. Lett., Vol. 70, no. 3, pp. 342-344, 1997. に見ることができる。
【００４６】
フィードバック増強型ＯＬＥＤを作り出すこの方法においては、レーザ作用がフィードバック層の相関係により画定されるので、励起放射生成フィードバックの強化は、ＯＬＥＤディスプレイデバイスの半導体または導体層の厚さの一様性、それらの平行度、それらの表面仕上げ、に必ずしも強く依存しない。ホログラフィックフィードバック層のこのケースでは、二つのフィードバック層の間の正しい相関係の維持は、「フィードバック増強型発光デバイス（FEEDBACK ENHANCED LIGHT EMITTING DEVICE）」と称する同時係属中の願書に記述されている位相固定法によって保証できる。このことは、曝露装置によって空間に生成された干渉縞のセットが、他のフィードバック層が記録されている間に、一方のフィードバック層と合わせられることを保証する。
【００４７】
図５の能動マトリックス薄膜トランジスタ１７０は、一実施形態では、従来の多結晶シリコンＴＦＴから形成されてよい。別の実施形態では、能動マトリックス素子は、他の種類の３端子スイッチング素子から形成されてよい。別の実施形態では、ＴＦＴまたは他の
スイッチング素子を形成するために使用される材料は、アモルファスまたは単結晶構造を持っていてよく、かつ、シリコン以外の材料から形成されてもよい。
【００４８】
図７と図８は、本開示のいくつかの実施形態における能動マトリックスドライブの例を示す。本開示のマルチ列ＦＥ−ＯＬＥＤディスプレイデバイス内の各画素素子は、ドライブ信号によって、連続的にアドレスされてよい。図７に示すように、一実施形態における能動マトリックスドライブは、二つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）７０４，７０６，コンデンサ７０２、およびＦＥ−ＯＬＥＤ素子７１２を各画素の場所に含んでいる。ＴＦＴ７０４のソース電極がデータライン７１０に接続され、ＴＦＴ７０４のドレイン電極がＴＦＴ７０６のゲート電極に接続されている。ＴＦＴ７０６のゲート電極は、コンデンサ７０２に接続されている。ＦＥ−ＯＬＥＤデバイス７１２は、ＴＦＴ７０６のドレイン電極に接続されている。スキャンライン７０８により、個々の表示行内の画素が、一度に一行、アドレスできる。ＴＦＴ７０４のゲートがイネーブル状態の時、データライン７１０が、ＴＦＴ７０６上のゲートバイアス電圧を確立する。このバイアスが、順々に、ソースからドレインへのＴＦＴ２−７０６を通る電流の流れを計量し、したがって、発光デバイスまたはＯＬＥＤ画素内の電流レベルを確立し、素子の輝度対電流特性に基づき画素の光出力のレベルを制御する。ＴＦＴ７０４と７０６は、デバイス７１２（例えば、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイス）に電流を供給し、かつ、能動ドライブデバイスとして作用する。コンデンサ７０２は、ドライブ信号電荷を蓄える。
【００４９】
図７は、ＯＬＥＤ能動マトリックス画素への所望のグレースケール電流レベルを保持するための簡単な２トランジスター構成を示す。別の実施形態では、図８に示す４トランジスタ自動ゼロ化画素ドライブ構成を使用してもよい。この構成は、例えば、ＴＦＴ対多結晶シリコン能動ドライブマトリックス内のＴＦＴ変動が、トランジスタの同じゲートバイアスのための電流レベルの画素対画素変動につながる可能性のあるケースで使用してよい。（以下を参照されたい：R. Dawson, et al., "Design of an Improved Pixel for a Polysilicon Active -Matrix Organic LED Display", SID International Symposium Proceedings, 1998, p.ll; R. Dawson, et al., "The Impact of the Transient response of Organic Light Emitting Diodes on the Design of active Matrix OLED Displays", IEEE International Electron Device Meeting, 1998, p.875; R. Dawson, et al., "A Poly-Si Active-Matrix OLED Display with Integrated Drivers', SID International Symposium Proceedings, 1999, p.438; R. Dawson and M. Kane, "Pursuit of Active Matrix Organic Light Emitting Diode Displays", SID International Symposium Proceedings,
2001, p.372)。ここで、自動ゼロ（ＡＺ）８２４と自動ゼロバー（ＡＺＢ）８２０ライン、およびトランジスタＴＦＴ３  ８１４とＴＦＴ４  ８２６の追加により、ＴＦＴ２  ８０６のしきい値の変動を測定してから、ＴＦＴ１  ８０４をイネーブル化して、データ電圧でＴＦＴ２  ８０６のゲートをバイアスできるようにすることが可能となる。コンデンサ  Ｃ１  ８１６のしきい値電圧の蓄積は、次いで、ＴＦＴ２  ８０６のゲートバイアスが、しきい値電圧の変動を許容するようにオフセットされることを可能にする。ＴＦＴを使用する上述の能動マトリックスアドレッシング構成は、一般に、従来の能動マトリックスＯＬＥＤ素子で使用される。（例えば、以下を参照されたい：Fish, et al., "A Comparison of Pixel Circuits for Active Matrix Polymer/Organic LED Displays", SID International Symposium Proceedings, 2002, p.968; および S. Tarn, et al., "Poly-Si Driving Circuits for Organic EL Displays", Paper 4925-20, Conference 4925A, Electronic Imaging 2001)。したがって、これらの素子に関するより詳細は、ここでは記述しない。
【００５０】
一実施形態では、本開示のＯＬＥＤディスプレイデバイスのマトリックスアドレッシング方式により、選択された画素素子上の定電流が維持される。グレースケール動作をサポートするために、様々な定電流レベルが、画素上で維持されてよい。このようなグレース
ケール動作は、多結晶シリコンまたは単結晶シリコン材料から製造された能動マトリックスにより実行されてよい。アナログ電流の調整、および（または）、グラフィック情報の各アドレス指定タイムフレーム中の個々の画素のドライブ電流の時間変調の組み合わせにより、グレースケールの変調が達成される。
【００５１】
別の実施形態では、本開示のディスプレイデバイスは、フィードバック増強型発光素子を使用する投影システムであってよい。このような投影システムは、ディスプレイモニターおよびテレビジョンを含んでいてよいが、これらに限定されない。図９は、ＦＥ−ＯＬＥＤマイクロレーザーアレイ２０２（例えば、本開示の別の実施形態により、スクリーン２０６上のイメージを保護する投影レンズ２０４を有する）を含む投影システム２００の例を示す。図９は、例として、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイスを使用している場合を示す。また、図９に示すデバイスは、他のフィードバック増強型発光デバイスを使用してもよく、かつ、有機材料を使用する発光デバイスに限定されない。マイクロレーザーアレイ２０２を含む投影システムにより、実質的に平行化されたイメージ光が生成されるので、投影の投影オプティックスが簡略化される。このことにより、関連する問題のすべてを有する高価なコリメーション光学装置の必要性を未然に回避でき、かつ、投影システム２００内の部品数を減らすことができる。部品の数の減少により、投影システム２００のコスト、複雑さ、および大きさが実質的に削減される。この実施形態の投影システムは、投影システムで使用される追加のカラー分離装置（例えば、フィルム、カラーホイールなど）を必要としない場合がある。投影レンズ２０４は、複合レンズまたはレンズシステムなどのもっと複雑な投影光学装置によって代えられてよい（例えば、投影されたイメージ内の収差やその他の不要なアーチファクトを削除するために）。さらに、追加の光学装置（例えば、鏡）が、全体システムが小さなエンクロージャー内に含まれるように、投影通路を包むために投影レンズとスクリーンとの間に導入されてよい。
【００５２】
図１０と図１１は、ＦＥ−ＯＬＥＤ利用の直視フラットパネルディスプレイデバイスを示しており、そのデバイスでは、レーザー投影イメージが、ＯＬＥＤアレイを出て、直ちに、背面映写スクリーンのスクリーン前部表面上のイメージを生成するスクリーン構造に進入する。図９と同様、図１０と図１１は、ＦＥ−ＯＬＥＤ使用例を示す。図１０と図１１に示すデバイスは、他のフィードバック増強型発光デバイスを使用してもよいし、有機材料を使用する発光デバイスに限定されない。図１１が受動マトリックスデバイスを示しているのに対し、図１０は、能動マトリックスデバイスを示している。背面映写スクリーンは、米国特許第５，５６３，７３８号および第５，４８１，３８５号に従って製造された背面映写スクリーンでよい。一実施形態では、投影スクリーンは、発光デバイスから少し離れた場所に置いてよい。このことは、ディスプレイデバイスを設置する場合の機械的設計に柔軟性を与えるのに役立つ可能性がある。投影スクリーンは、散乱タイプ、反射タイプ、回折タイプ、またはそれらのいかなる組み合わせでよい。
【００５３】
図１０に示す直視能動マトリックスＯＬＥＤディスプレイデバイス１０００の例において、ＴＦＴベースの画素ドライブ回路１００２（例えば、図８に対する引用で記述されている）は、陽極バス１００４を通って、二つのフィードバック層、後部フィードバック層１００８、および前部フィードバック層１０１０の間に配設されたＯＬＥＤ構造へのドライブ電流を供給する。二つのフィードバック層（１００８および１０１０）は、フィードバック増強型発光デバイス（例えば、ＦＥ−ＯＬＥＤ）の一部を形成する。ＯＬＥＤ構造１００６からの光は、カバーガラス１０１４を通って、前面フィードバック層の前面表面１０１２から放出される。図において、青色光１０１６、赤色光１０１８、および緑色光１０２０は、赤色光、緑色光、および青色光をそれぞれ放出するように構成された、三つの異なった、隣接したＦＥ−ＯＬＥＤ構造から、放出される。このような方法で、カラーマトリックスディスプレイデバイスを製造してよい。光、例えば、１０１８、は背面映写スクリーン１０２２の後部表面上に入射する。
【００５４】
スクリーンは、光学的に透明な材料から構成されたテーパー付きマイクロライトガイド１０２４のアレイを含んでいる。ライトガイド間のギャップ領域は、マイクロライトガイド材料より小さな屈折率を有する、ブラックで満たされた樹脂１０２６（例えば、カーボンブラックで満たされた樹脂）で充填される。結果として、光１０１８は、ライトガイドおよびライトガイド先端１０２８を通して、複雑に反射される。反射の構造、および例えば、ライトガイド先端を任意に粗くすることは、スクリーンを出る光１０３０の広角度分散につながる。スクリーン１０２２は、接着剤１０４０によりＦＥ−ＯＬＥＤアレイに固着されてよく、または空隙によりアレイから分離されてよい。
【００５５】
ディスプレイアセンブリの前面表面に当る周囲光１０３２は、スクリーンの前面表面１０３４の９０％のオーダーを構成する黒色樹脂１０２６内で非常に吸収されやすい可能性があるので、この直視能動マトリックスＦＥ−ＯＬＥＤディスプレイデバイスは、高い周囲照明下で使用してよい。大部分がライトガイド先端１０２８を通る少量の周囲光は、表面１０１２を通ってＦＥ−ＯＬＥＤ構造に進入する。フィードバック層１００８と１０１０は、スペクトル的に狭い反射帯を有するように、設計してもよい。したがって、表面１０１２に突き当たる光の半分以下は、直接スクリーン１０２２およびディスプレイデバイスの観察者の方向に反射される。光の残りは、ＦＥ−ＯＬＥＤを通過し、ＦＥ−ＯＬＥＤと後部基板１０３８との間の空間を充填する注入材料に激突する。注入材料１０３６は、それにぶつかる残りの周囲光がほぼ完全に吸収されるように、黒色の詰め物で充填してよい。注入材料１０３６の光吸収機能は、注入材料１０３６とＦＥ−ＯＬＥＤ構造との間に蒸着された光吸収材料の薄膜によって達成されてもよい。黒色のマトリックス材料は、周囲光吸収をさらに強化するために、能動マトリックス画素ドライブ回路１００２の上部に蒸着してもよい。
【００５６】
図１０のディスプレイデバイス構造による周囲光の非常に効率的な吸収の結果は、ディスプレイデバイスが、ほとんど周囲照明を反射しない「デッドフロント」と言われるものを持つことを意味する可能性がある。これは、言い換えれば、もしディスプレイデバイスドライブ電流が、長い寿命につながる低レベルに低下しても、非常に高い周囲照明レベル下で、ディスプレイデバイスが容易に読めることを意味する。
【００５７】
図１１に示した直視受動マトリックスＦＥ−ＯＬＥＤディスプレイデバイス１１００は、図１０に対する引用で記述された部品に対し、同様に機能する部品を含んでいる。図１１では、陽極バスライン１１０２と陰極バスライン１１０４のマトリックスは、図１０に示されているＴＦＴ画素ドライブ回路に代わって使用されてよい。ＯＬＥＤ１００６，フィードバック層１００８と１０１０、基板１０１４と１０３８、および背面映写スクリーン１０２２内の様々な部品は、図１０に対する引用で記述されているのと同様に機能する。入射する周囲光１０３２とのディスプレイデバイス１１００の相互作用もまた同様である。
【００５８】
上述した実施形態は、説明的な例であって、本開示がこれら特定の実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。この技術に長けた人なら、添付のクレームに定義されている発明の趣旨または範囲を逸脱することなしに、各種の変更および修正が実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】先行技術のマトリックスディスプレイデバイスの例を示す。
【図１Ｂ】先行技術のマトリックスディスプレイデバイスの例を示す。
【図２】一実施形態における本開示のディスプレイデバイスに使用してよい発光デバイスを示す。
【図３】本開示のディスプレイデバイスで使用される一実施形態におけるフィードバック増強型発光ダイオードを示す。
【図４】一実施形態におけるカラー受動マトリックスディスプレイデバイスの例を示す。
【図５】フィードバック増強型ＯＬＥＤを使用した能動マトリックスディスプレイデバイスの例を示す。
【図６】一実施形態におけるデッドスペースのための場所を含むフィードバック増強型能動マトリックスＯＬＥＤの例を示す。
【図７】本開示のいくつかの実施形態における能動マトリックスドライブの例を示す。
【図８】本開示のいくつかの実施形態における能動マトリックスドライブの例を示す。
【図９】一実施形態におけるＯＬＥＤを含む投影システムを示す。
【図１０】ＯＬＥＤから出て、能動マトリックスデバイス内の背面映写スクリーンのスクリーン前面表面上にイメージを作り出すスクリーン構造に、直ちに進入する、レーザー投影イメージを示す。
【図１１】ＯＬＥＤから出て、受動マトリックスデバイス内の背面映写スクリーンのスクリーン前面表面上にイメージを作り出すスクリーン構造に、直ちに進入する、レーザー投影イメージを示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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