(57)【要約】フィードバック増強型発光デバイスが、開示されている。発光素子（８０６）に結合されたフィードバック素子（８０４，８１０）は、発光素子が、誘導放出によって視準された光を放出することを可能にする。この機能を有するフィードバック素子は、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を有するホログラフィックリフレクターを含んでいてよいが、それに限定されない。
2005524958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
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、
光を受け取り、かつ、反射するよう設計された第二のフィードバック層であって、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の少なくとも一方は、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かつ連続的に変化する屈折率プロファイルを有している第二のフィードバック層と、
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層と、
を含むことを特徴とするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項２】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
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、
光を受け取り、かつ、反射するよう設計された第二のフィードバック層であって、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の少なくとも一方は、第一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かつ連続的に変化する屈折率プロファイルを有しており、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の少なくとも一方は、少なくとも、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一つまたはそれ以上の予め決められた波長帯の光を反射するよう設計されている第二のフィードバック層と、
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層であって、該発光層は、光を放出するよう設計されており、該発光層は、さらに、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うちの一つまたはそれ以上から反射された、一つまたはそれ以上の予め決められた波長帯の光によって生じる誘導放出をもたらすよう設計されて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との間に配設された発光層と、
を含むことを特徴とするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項３】
第一のフィードバック層または第二の層あるいは第一のフィードバック層と第二の層の両方は、ホログラムを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
第一のフィードバック層または第二の層あるいは第一のフィードバック層と第二の層の両方は、平面波光源のホログラムを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
発光層は、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６】
発光層は、架橋有機発光性材料、架橋ポリマー発光性材料、小分子の分子量からポリマーの分子量までの分子量範囲を有する分子を含む発光性材料、ポリマーホストに溶解された小分子発光性材料、蛍光材料、燐光性材料、有機および無機複合発光性材料、無機発光性材料、および液晶発光性材料のうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
第一のフィードバック層と発光層との間に配設された第一の電極と、
第二のフィードバック層と発光層との間に配設された第二の電極と、
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８】
第一の電極は、陽極であり、かつ、第二の電極は、陰極であることとする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
第一の電極は、陰極であり、かつ、第二の電極は、陽極であることとする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
第一および第二のフィードバック層の一方または両方と第一の電極および第二の電極の一方または両方との間に配設された一つまたはそれ以上のバッファ層をさらに含むこととする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１１】
一つまたはそれ以上のバッファ層は、少なくとも透明な誘電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】
一つまたはそれ以上のバッファ層は、デバイスを大気の混入から気密的に隔離するのに使用されることとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
一つまたはそれ以上のバッファ層は、強めあう干渉および誘導放出が、一つまたはそれ以上の選択された波長で生じるように、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間隔をもたらすよう配設されていることとする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
第一のフィードバック層と発光層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１に記載のデバイス。
【請求項１５】
第二のフィードバック層と発光層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１に記載のデバイス。
【請求項１６】
正孔注入層と発光層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１７】
電子注入層と発光有機材料層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１８】
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の少なくとも一方は、平面鏡、多層誘電体分布ブラッグリフレクター、電極の鏡面、および非フォトニック結晶リフレクターのうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
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は、それらのスペクトル反射帯のピーク波長で光を伝送せず、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からフィードバックされた光のレベルは、レーザー作用を開始するのに十分であることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２１】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方は、発光層内にフィードバックされる光の量を最適化するよう同調された厚さおよび同調された屈折率コントラストのうちの一つまたはそれ以上を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方は、連続的に変化する屈折率プロファイル内に少なくとも一つまたはそれ以上の不連続性を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２３】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方は、複数の個々のフィードバック層の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２４】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方は、非反射機能を持つ重畳された屈折率プロファイル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２５】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方は、フィードバック光の選択された波長のｎ／２倍（ここで、ｎは、整数である）の支配的な周期性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２６】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方は、光がデバイスから外に出るのを可能にするために、物理的な厚さと光学的厚さの一方または両方が薄くされることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２７】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方の光学的厚さは、ホログラフィ曝露およびその結果生じるホログラムの屈折率コントラストを変えることによって薄くされることとする請求項４に記載のデバイス。
【請求項２８】
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一つまたはそれ以上の層をさらに含み、該一つまたはそれ以上の層は、第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方におけるフォトニック結晶構造体を含む屈折率交番を継続できるようにした構造体で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２９】
一つまたはそれ以上の層は、電極、電荷キャリヤー注入層、電荷キャリヤー輸送層、キャリヤー阻止層、および発光層のうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３０】
屈折率交番は、フォトポリマーおよび感光材料のうちの一つまたはそれ以上を使用して一つまたはそれ以上の層を作製し、かつ、上記フォトポリマーおよび感光材料のうちの一つまたはそれ以上を光に曝露することにより、ホログラフィ的に作り出されることとする請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３１】
屈折率交番は、一つまたはそれ以上の層を作製するのに使用される材料内のコレステリックおよびキラル液晶構造のうちの少なくとも一つまたはそれ以上によって生成されることとする請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３２】
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あるい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は、少なくとも一つの正弦波状に変化する屈折率プロファイルを有する少なくとも一つの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３３】
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あるい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は、複数の予め決められた波長帯の光を反射するよう設計された複数の領域を含み、該複数の領域のうちの少なくとも一つは、該複数の領域のうちの別の領域によって反射される波長を中心とした予め決められたスペクトル帯の光とは異なる波長を中心とした予め決められたスペクトル帯の光を反射するよう設計されることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３４】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方は、少なくとも一つのフォトニック結晶構造体および複数の予め決められた波長帯の光を反射するよう設計された複数
の領域を含み、該複数の領域のうちの少なくとも一つは、該複数の領域のうちの別の領域によって反射される予め決められた波長を中心としたスペクトル帯の光とは異なる波長を中心とした予め決められたスペクトル帯の光を反射するよう設計され、かつ、第一のフィードバック層内の複数の領域は、同じ光の波長を中心としたスペクトル帯を反射する第二のフィードバック層内の対応する複数の領域に整合されることとする請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３５】
発光層は、複数の予め決められた波長帯の光を放出するよう設計された少なくとも複数の領域を含み、該複数の領域のうちの少なくとも一つは、該複数の領域のうちの別の一つによって反射される予め決められた波長帯の光とは異なる予め決められた波長帯の光を放出するよう設計され、かつ、上記複数の領域のそれぞれは、対応するエミッタースペクトル発光帯と少なくとも部分的に重複するスペクトル反射帯の光を有す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の少なくとも一方における対応する領域に整合されることとする請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３６】
異なる波長を中心とした複数の予め決められたスペクトル帯の光を反射するよう設計されたフィードバック層内の対応する領域に整合された発光層内の複数の領域のうちの二つまたはそれ以上は、対応するエミッタースペクトル発光帯のすべてと少なくとも部分的に重複する同じ広いスペクトル帯発光材料から予め決められた異なる波長帯の光を放出するよう設計されることとする請求項３５に記載のデバイス。
【請求項３７】
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あるい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は、ホログラム内で重ね合わせられた複数の屈折率プロファイルを有するホログラムを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３８】
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あるい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は、ホログラム内で重ね合わせられた複数の波長の光に、ブラッグの法則を通して対応する複数の屈折率プロファイルを有するホログラムを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３９】
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あるい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は、一定の屈折率を有する一つまたはそれ以上の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４０】
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あるい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は、フォトニック結晶構造体を有する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４１】
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は、組み合わさって少なくとも部分的に連続フォトニック結晶構造体を形成することとする請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４２】
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は、それらのスペクトル反射帯のピーク波長で発光層によって放出された光を実質的に伝送せず、かつ、上記発光層は、フォトニック結晶のバンド端光伝播モードに光を放射することとする請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４３】
発光層は、有機発光性材料を含むこととする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４４】
発光層は、架橋有機発光性材料、架橋ポリマー発光性材料、小分子の分子量からポリマ
ーの分子量までの分子量範囲を有する分子を含む発光性材料、ポリマーホストに溶解された小分子発光性材料、蛍光性材料、燐光性材料、有機および無機複合発光性材料、無機発光性材料、および液晶発光性材料のうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４５】
第一のフィードバック層と発光層との間に配設された第一の電極と、
第二のフィードバック層と発光層との間に配設された第二の電極と、
をさらに含むこととする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４６】
第一の電極は、陽極であり、かつ、第二の電極は、陰極であることとする請求項４５に記載のデバイス。
【請求項４７】
第一の電極は、陰極であり、かつ、第二の電極は、陽極であることとする請求項４５に記載のデバイス。
【請求項４８】
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からフィードバックされた光のレベルは、レーザー作用を開始するのに十分であることとする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４９】
フィードバック層と第一の電極および第二の電極の一方または両方との間に配設された一つまたはそれ以上のバッファ層をさらに含むこととする請求項４７に記載のデバイス。
【請求項５０】
一つまたはそれ以上のバッファ層は、少なくとも透明な誘電材料を含むこととする請求項４９に記載のデバイス。
【請求項５１】
一つまたはそれ以上のバッファ層は、デバイスを大気の混入から気密的に隔離するのに使用されることとする請求項４９に記載のデバイス。
【請求項５２】
一つまたはそれ以上のバッファ層は、強めあう干渉および誘導放出が、選択された波長（複数も可）で生じるよう、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間隔をもたらすよう配設されることとする請求項４９に記載のデバイス。
【請求項５３】
第一のフィードバック層と発光層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４２に記載のデバイス。
【請求項５４】
第二のフィードバック層と発光層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４２に記載のデバイス。
【請求項５５】
正孔注入層と発光層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４２に記載のデバイス。
【請求項５６】
電子注入層と発光有機材料層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４２に記載のデバイス。
【請求項５７】
発光層は、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って形成された連続フォトニック結晶内に欠陥を含むこととする請求項４０に記載のデバイス。
【請求項５８】
欠陥は、１波長未満のフォトニック結晶の一次元に沿った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５７に記載のデバイス。
【請求項５９】
発光層から放出された光は、欠陥モードに放射されることとする請求項５７に記載のデバイス。
【請求項６０】
発光層は、有機発光性材料を含むこととする請求項５９に記載のデバイス。
【請求項６１】
発光層は、架橋有機発光性材料、架橋ポリマー発光性材料、小分子の分子量からポリマーの分子量までの分子量範囲を有する分子を含む発光性材料、ポリマーホストに溶解された小分子発光性材料、蛍光材料、燐光性材料、有機および無機複合発光性材料、無機発光性材料、および液晶発光性材料のうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項５９に記載のデバイス。
【請求項６２】
第一のフィードバック層と発光層との間に配設された第一の電極と、
第二のフィードバック層と発光層との間に配設された第二の電極と、
をさらに含むこととする請求項５９に記載のデバイス。
【請求項６３】
第一の電極は、陽極であり、かつ、第二の電極は、陰極であることとする請求項６２に記載のデバイス。
【請求項６４】
第一の電極は、陰極であり、かつ、第二の電極は、陽極であることとする請求項６２に記載のデバイス。
【請求項６５】
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からフィードバックされた光のレベルは、レーザー作用を開始するのに十分であることとする請求項５９に記載のデバイス。
【請求項６６】
第一および第二のフィードバック層の一方または両方と第一の電極および第二の電極の一方または両方との間に配設されたバッファ層をさらに含むこととする請求項６２に記載のデバイス。
【請求項６７】
バッファ層は、少なくとも透明な誘電材料を含むこととする請求項６６に記載のデバイス。
【請求項６８】
バッファ層は、デバイスを大気の混入から気密的に隔離するのに使用されることとする請求項６６に記載のデバイス。
【請求項６９】
バッファ層は、強めあう干渉および誘導放出が、選択された波長（複数も可）で生じるよう、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間隔をもたらすために配設されていることとする請求項６６に記載のデバイス。
【請求項７０】
第一のフィードバック層と発光層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５９に記載のデバイス。
【請求項７１】
第二のフィードバック層と発光層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５９に記載のデバイス。
【請求項７２】
正孔注入層と発光層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５９に記載のデバイス。
【請求項７３】
電子注入層と発光有機材料層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５９に記載のデバイス。
【請求項７４】
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あるい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は、発光層から受け取った光を部分的に伝送することとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７５】
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あるい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は、キラルおよびコレステリック液晶のうちの一つまたはそれ以上を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７６】
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あるい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は、オパール、結晶格子に似た構造を有する粒子状凝集塊、流体または重合状態の中間位相のリオトロピック液晶、および自己集合したブロック共重合体を含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７７】
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あるい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は、連続的に変化する組成の誘電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７８】
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は、位相固定され、あるいは、位相整合されることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７９】
位相固定または位相整合は、干渉計測法によって実行されることとする請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８０】
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は、平面偏光の二つのビームによって形成された干渉縞のアレイへの一回の同時曝露を使用して、ホログラフィ的に、かつ、同時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８１】
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あるい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は、直線偏光、円偏光、または楕円偏光で作成された平面波のホログラムを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８２】
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あるい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は、重クロム酸ゼラチン、重クロム酸乳剤、ハロゲン化銀ゼラチン、ハロゲン化銀乳剤、フォトポリマー材料、ポジ型感光材料、ネガ型感光材料、および他の感光材料のうちの一つまたはそれ以上における屈折率プロファイルを記録することによって作製されたホログラムを含むこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８３】
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あるい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は、キラル中心を有する材料で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８４】
発光層は、透明なエレクトロルミネセント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８５】
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あるい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は、異なる波長帯の光を反射するようパターン形成された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８６】
発光層は、異なる波長帯の光を放出するよう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８７】
発光層は、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の反射帯と重複するスペクトル発光帯を有するエレクトロルミネセント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８８】
デバイスによって放出されたすべての光は、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８９】
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間隔は、λを、シングル光伝播モード内の光の波長とするとき、反射による位相のずれを除いてλ／２に相当することとする請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９０】
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９１】
デバイス基板とカバーの一方または両方は、透明であり、かつ、所望のレーザーモード間隔およびスペクトル位置をもたらすために、層間に適正な間隔をもたらす二つのフィードバック層間のスペーサーとして使用されることとする請求項９０に記載のデバイス。
【請求項９２】
その上に第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方が配設される基板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９３】
基板は、可撓性材料、剛性材料、ガラス、金属、および半導体材料のうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項９２に記載のデバイス。
【請求項９４】
可撓性材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ビスフェノールＡポリカーボネート、および別のエンジニアリングポリマー膜のうちの一つまたはそれ以上を含むこととする請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９５】
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の少なくとも一方に配設された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９６】
屈折率プロファイルは、方形波プロファイルと正弦波プロファイルとの間の中間の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９７】
第一のフィードバック層と第二の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、発光層のスペクトル励起帯またはスペクトル吸収帯のいずれとも実質的に重複しない誘導放出を生ずるよう選ばれることとする請求項１に記載のデバイス。
【請求項９８】
第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方の反射帯は、発光層の発光帯よりもスペクトル的に狭いこととする請求項１に記載のデバイス。
【請求項９９】
発光層は、無機半導体材料を含むこととする請求項４に記載のデバイス。
【請求項１００】
光を放出するためのデバイス内の発光素子に結合されたフィードバック素子を作製する方法において、
基板上にポリマー層を配設する工程と、
ポリマー内に一つまたはそれ以上の干渉パターンを記録するためにポリマーを露光する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０１】
ポリマーを架橋する工程をさらに含むこととする請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
フィードバック層を作製する方法において、
ホログラフィ構成のイメージ光と参照光の両方において、フォトマスクを使用して、ホログラフィ材料上のホログラフィパターンを逐次曝露して、複数の異なる波長帯の光を反射する複数の領域を形成する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０３】
フィードバック層を作製する方法において、
イメージ光と参照光の一方において、単一のフォトマスクを使用して、ホログラフィ材料上にホログラフィパターンを逐次曝露して、複数の異なる波長帯の光を反射する複数の領域を形成する工程であって、上記ホログラフィ材料は、パターン形成されていないビームのエネルギーが、単独で材料内に屈折率変化を生じないよう、曝露の選択された放射照度しきい値を有する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０４】
フィードバック増強型発光デバイスを作製する方法において、
基板を形成する工程と、
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電極を形成する工程と、
第一の電極上に発光層を形成する工程と、
発光層上に第二の電極を形成する工程と、
第二の電極上に第二のフィードバック層を形成すると、
を含むを特徴とする方法。
【請求項１０５】
発光層は、第一の電極上に光架橋性材料層を形成し、次いで、それを架橋するためにそれを露光することによって形成されることとする請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
陰極は、透明な低仕事関数材料を含むこととする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０７】
陰極は、発光層に向かって配設された第一の非常に薄い金属層と、インジウム−スズ酸化物などの透明な伝導性材料を含む第二のより厚い層と、を含むこととする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０８】
陽極は、透明な高仕事関数材料を含むこととする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０９】
第二のフィードバック層は、位相固定され、あるいは、干渉計測法によって第一のフィードバック層に位相整合された空中干渉縞パターンを使用して、ホログラフィ的に形成されることとする請求項７９に記載のデバイス。
【請求項１１０】
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、透明なスペーサーを作製して、第一のフィードバック層と第二のフィードバック層との間に選択された間隔をもたらし、それにより、選択されたレーザーモード間隔およびスペクトル位置をもたらすこととする請求項９１に記載のデバイス。
【請求項１１１】
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一つまたはそれ以上の層をさらに含み、該一つまたはそれ以上の層は、第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方におけるフォトニック結晶構造体を含む屈折率交番を
継続できるようにした構造体で形成されることとする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項１１２】
一つまたはそれ以上の層は、電極、電荷キャリヤー注入層、電荷キャリヤー輸送層、キャリヤー阻止層、および発光層のうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項１１１に記載のデバイス。
【請求項１１３】
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一つまたはそれ以上の層をさらに含み、該一つまたはそれ以上の層は、第一のフィードバック層と第二のフィードバック層の一方または両方におけるフォトニック結晶構造体を含む屈折率交番を継続できるようにした構造体を形成することとする請求項５７に記載のデバイス。
【請求項１１４】
一つまたはそれ以上の層は、電極、電荷キャリヤー注入層、電荷キャリヤー輸送層、キャリヤー阻止層、および発光層のうちの少なくとも一つまたはそれ以上を含むこととする請求項１１３に記載のデバイス。
【請求項１１５】
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からフィードバックされた光のレベルは、レーザー作用を開始するのに十分であることとする請求項４２に記載のデバイス。
【請求項１１６】
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からフィードバックされた光のレベルは、レーザー作用を開始するのに十分であることとする請求項５７に記載のデバイス。
【請求項１１７】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
光を反射するための第一の手段と、
光を反射するための第二の手段であって、  第一の手段と第二の手段のうちの少なくとも一方は、それぞれ第一および（または）第二の手段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かつ連続的に変化する屈折率プロファイルを有している第二の手段と、
少なくとも、第一の手段と第二の手段のうちの少なくとも一方によって反射された光を受け取った結果として、光を放出するための第三の手段と、
を含むことを特徴とするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項１１８】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
ホログラム層と、
リフレクター層と、
ホログラム層とリフレクター層との間に配設された少なくとも一つの発光性材料と、
を含むことを特徴とするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項１１９】
リフレクター層は、少なくとも一つの第二のホログラム層を含んでいることとする請求項１１２に記載のデバイス。
【請求項１２０】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
フォトニック結晶構造層と、
リフレクター層と、
フォトニック結晶構造層とリフレクター層との間に配設された少なくとも一つの発光性材料と、
を含むことを特徴とするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項１２１】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
第一のリフレクターと、
第二のリフレクターと、
第一のリフレクター層と第二のリフレクター層との間に配設された少なくとも一つの発光性材料と、
を含み、
第一のリフレクターと第二のリフレクターは、組み合わさって、少なくとも部分的に連続フォトニック結晶構造体を形成することを特徴とするとするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項１２２】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
第一のリフレクターと、
第二のリフレクターと、
第一のリフレクター層と第二のリフレクター層との間に配設された少なくとも一つの発光性材料と、
を含み、
該少なくとも一つの発光性材料は、第一のリフレクターおよび第二のリフレクターによって形成された連続フォトニック結晶内に欠陥を含むことを特徴とするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項１２３】
フィードバック増強型発光デバイスにおいて、
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、
光を受け取り、かつ、反射するよう設計された第二のフィードバック層であって、  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の少なくとも一方は、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周期的かつ連続的に変化する屈折率プロファイルを有している第二のフィードバック層と、
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層と、
を含むことを特徴とするフィードバック増強型発光デバイス。
【請求項１２４】
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、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しあう空洞を含む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１２５】
第一のフィードバック層と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、発光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１２６】
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１２５に記載のデバイス。
【請求項１２７】
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１２５に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、光源デバイスに関し、詳しくは、フィードバック増強型発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外、可視および赤外スペクトル領域の発光デバイスには、非常に多数の用途があるが、さらに多数の技術的および経済的課題がある。課題の一つは、出力光を生成する効率が、いくつもの仕方で低減される可能性があるので、所望の出力光を効率的に生成することにある。例えば、光が、屈折率境界で内反射される可能性があり；励起エネルギー状態が、光ではなく熱に変換される可能性があり；励起エネルギー状態が、所望の波長（複数も可）（例えば、赤外線、紫外線）以外の波長で、光に変換される可能性があり；光が、発光材料自体を含むデバイスの構成層によって吸収される可能性があり；かつ（あるいは）、発光材料が、不良な電荷キャリヤー注入効率を有している可能性がある。これらおよび他の非効率性のために、現在既知の発光デバイスによって生成される放射輝度レベルは、発光デバイスが、所望の放射輝度を実現するよう過度に駆動されない限り、特定の用途には不十分な可能性がある。しかしながら、発光デバイスを過度に駆動することは、発生される熱の量を増大することによって、その効率および有効寿命をさらに低減する可能性がある。
【０００３】
さらに、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）材料で作られた発光デバイスには、作製上の困難さがある。代表的なＯＬＥＤ発光材料は、ポリマーまたは小分子を含んでいる。しかしながら、ポリマーＯＬＥＤ材料は、溶解性または化学的適合性の問題のために、生成が困難である。さらに、小分子は、分子を蒸着によって基板上に付着させることができるような十分な蒸気圧を有するものの、小分子ＯＬＥＤには、それらが機械的かつ熱的に脆弱であるという点で、異なる問題がある。
【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】
【０００４】
これらポリマーＯＬＥＤおよび小分子ＯＬＥＤ材料を架橋して架橋ＯＬＥＤ材料を生成することによって、これら短所を克服することは可能である。しかしながら、ＯＬＥＤ燐光体を架橋することは、有用な発光デバイスが生じない点まで、励起子の光子への変換効率を低減する可能性がある。
【０００５】
同様に、無機発光ダイオード（ＬＥＤ）材料で作られた発光デバイスは、エネルギーの光への変換において、低い効率を有している。この低い効率は、無機発光性材料内の高い吸収、および発光材料の高い屈折率による無機発光性材料の光出力の結合の困難さを含む、いくつかの要因の結果生じる。発光デバイスが、製造するのに費用がかさむ、多層誘電
体分布ブラッグリフレクター（ＤＢＲ）などの他の素子も含んでいる場合、総合効率を増大することができる。しかしながら、総合効率の増大は、ＤＢＲ内の光損失によって制限される。ＤＢＲ内の損失は、屈折率マッチング層を含めることによって改善することができるものの、屈折率マッチング層は、コストおよびデバイス内の層数を増大して、これらデバイスの製造をさらに複雑にする。
【０００６】
さらに、このデバイスの与えられた特性を改善するために、発光デバイス内に追加の素子を含めることができるものの、与えられた特性の改善には、しばしば、別の特性の犠牲を伴い、また、追加の素子を形成するための追加の処理工程を必要とすることによって、発光デバイスを複雑にする。例えば、発光層内の誘導放出の量を増大するのに、多層誘電体分布ブラッグリフレクター（ＤＢＲ）を使用することができるが、かなりの量の光が損失されるという犠牲を伴う。追加の光損失の量を低減するためには、屈折率マッチング層を含めることができる。しかしながら、そのような方法は、ＤＢＲ内の層数を大幅に増大する。そのようなデバイスは、また、生産するのに費用がかさみ、かつ、生産が緩慢である可能性があり、一方で、その特性にごくわずかの改善しかもたらさない。
【０００７】
多色発光デバイスの場合、効率的な発光デバイスを生産するという課題は、より大きくなる。これは、デバイスの構造が、しばしば、複数の色を取り扱うためにより多くのより複雑な構造体を含んでいるからである。この追加の複雑さは、さらなる処理工程を追加し、製造プロセスのコストおよび複雑さを増大し、一方で、歩留まりおよび生産量を低減させる。追加された構造体は、より精確な位置決めを必要とし、かつ、光学的に滑らかな表面で共に作製することがより難しい。さらに、有色発光デバイスは、広帯域発光材料を使用するために、しばしば、不良な演色性を有している。したがって、より効率的な発光デバイスが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
フィードバック増強型発光デバイスが、開示されている。一態様におけるデバイスは、二つのフィードバック層の間に配設された発光層を含んでいる。発光層は、光を放出するよう設計され、二つのフィードバック層は、光の少なくとも一部を発光層に反射し、そのようにして放出を誘導する。一態様では、二つのフィードバック層のうちの少なくとも一方は、それぞれの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かつ連続的に変化する屈折率プロファイルを有している。
【０００９】
別の態様では、フィードバック層は、光学的に作成された正弦波状に変化する屈折率プロファイルを有するフォトポリマーから形成されたホログラムを含んでいてよい。
別の態様では、発光層は、架橋ポリマーを含んでいてよい。
【００１０】
別の態様では、フィードバック層を作製する方法は、基板上にポリマー層を配設する工程と、ポリマー上に一つまたはそれ以上の干渉パターンを記録するために、ポリマーを露光する工程と、を含んでいる。一態様では、ポリマーは、架橋を生じるために露光される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１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およびフィードバック素子４を含んでいる。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を通して伝送されるのを可能にする周期的かつ連続的に変化する屈折率を有する層で
あってよい。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、周期的屈折率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】
一実施形態では、図１に示したデバイスは、二つのフィードバック構造体の平面に対して直角な方向に発光層から発出する光が、二つのフィードバック構造体間で、実質的に前後に反射するのを可能にする。発光層を複数回通過する際に、エミッター内の励起子と相互作用することによって、追加の光の放出が誘導される。励起子は、その崩壊が発光性材料内の光放出につながる、励起状態の電子と正孔の対である。したがって、デバイスの平面に対して直角に伝播する光の量が増大すると、平面内を、あるいは、斜角で、伝播する光の犠牲が伴う。面内の光および斜角で伝播する光は、通常、発光性デバイスから外に出ないので、平面に対して直角な放出のこうした増強は、デバイス効率をかなり増大する。
【００１４】
一実施形態では、放出された光のフィードバックおよびその後の誘導放出が非常に効率的である場合、すべての光が、垂直軸に沿って放出されることになり、かつ、実質的にコヒーレントになる。この場合、デバイスは、垂直に発光するレーザー、すなわちＶＣＳＥＬ（vertical cavity surface emitting laser）（面発光型半導体レーザー）になる。しかしながら、放出された光が実質的に視準されるためには、したがって、デバイスがかなり増強されたエネルギー効率を有するためには、レーザー作用が生じる必要はない。これらデバイス内では、効率の増強はフィードバック光によるものなので、デバイスを、フィードバック増強型発光性デバイスまたはフィードバック増強型発光デバイスと呼ぶ。
【００１５】
一態様におけるデバイスは、陽極、陰極、キャリヤー注入層およびキャリヤー輸送層、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、または他の素子など、他の素子を含んでいてもよい。図７は、追加の素子を有する発光デバイス７００を示す。フィードバック層の外部に、集積化された光拡散体を追加してもよい。
【００１６】
一実施形態では、エミッターに励起エネルギーを供給するための一つまたはそれ以上の方法は、一般に、電気的励起または光励起を含んでいてよい。この励起が電流である場合、それは、エレクトロルミネセンスを誘起するために、一対の電極を通して発光層内に導入してよい。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と陽極１０４などの一対の電極を配置してよい。
【００１７】
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ために、二層陰極を設けてよい。二層陰極は、金属が透明または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。
【００１８】
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の反射帯に重複するエレクトロルミネセント材料を含んでいてよい。一実施形態では、発光材料は、有機発光性材料であり、デバイスを、フィードバック増強型有機発光ダイオード（ＦＥ−ＯＬＥＤ）と呼ぶ。別法として、発光材料は、有機金属発光性材料、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＩｎＧａＮなどの発光性無機半導体材料、あるいは、有機／無機複合発光性材料で
あってよい。別の態様では、発光層２は、蛍光性または燐光性の発光材料であってよい。
【００１９】
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性材料を含んでいてよい。これら構造体の機能は、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説明できよう。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、ほぼ完璧なリフレクターとして作用することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
一実施形態では、図７に示したデバイス７００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。
【００２２】
デバイス７００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７００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７００を保護する機能を果たす。
【００２３】
デバイス７００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。
【００２４】
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。しかしながら、正孔注入層は、必要ではない。
【００２５】
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。
【００２６】
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よい。
【００２７】
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。一実施形態では、陰極１０２には、低仕事関数材料を使用してよい。低仕事関数材料では、電子を注入するのに、より少ないエネルギーが消費される。例えば、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が、カルシウムは、化学反応性が高く、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。例えば、フッ化リチ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、バンドエネルギーミスマッチを除去するのを助ける「バンドの曲がり」効果が得られる。
【００２８】
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」を低減するために、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。
【００２９】
一実施形態では、デバイス７００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。一実施形態では、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。
【００３０】
一実施形態におけるデバイス上に配置されたバッファ層の一例が、図８に示されている。図８は、発光素子８０６（例えば、ＯＬＥＤ層）、二つのフィードバック素子８０４および８１０（例えば、ホログラフィ層）、およびバッファ層８０８（例えば、光学スペーサー）を含んでいるデバイスを示す。図８に示したように、発光素子８０６は、複数の層を含んでいてよい。デバイスは、フロントガラス８０２およびバックガラス８１２を含んでいてもよい。
【００３１】
図１、７、および８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可能性がある、例えば、全内部反射による光損失を実質的に低減し、あるいは、排除する。これは、例えば、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。
【００３２】
図１を再び参照すると、一態様では、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節する。したがって、例えば、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。
【００３３】
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。本開示の一実施形態では、誘導放出への高速変換は、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、熱生成のメカニズムは、誘導放出のメカニズムよりも数オーダー緩慢なので、一実施形態では、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。したがって、一実施形態では、デバイス１の励起状態エネルギーは、熱ではなく、主として光に変換することができる。この実施形態では、結果として生じる熱発生の低下で、デバイス内の温度低下が生じる可能性が有り、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。
【００３４】
従来の発光デバイスでは、光が、デバイスの平面に対して斜角で放出され、かつ、反射されるので、光吸収損失が生じる。例えば、図２は、光が全反射を受ける臨界角を示す。光は、光が全反射を受ける臨界角を超える角度で、高屈折率層８と二つの隣接層１０および１２との間の屈折率境界に当たる。反射光は、高屈折率層８内に有効に捕捉されて、デバイスの放射輝度レベルに寄与しない。本開示の方法およびデバイスの一実施形態では、光がデバイスの平面に対して直角に放出するのを可能にし、そのようにして内反射を低減することによって、より高い放射輝度レベルを、より低い駆動電圧で実現することができる。より低い駆動電圧は、その結果、デバイスの寿命の延長に寄与することができる。
【００３５】
図３は、ＯＬＥＤデバイスの効率、明るさ、および電圧を示すグラフである。所望の放射輝度レベルを実現しながら、ＯＬＥＤデバイスをより低い電圧で駆動することは、デバイスの効率および寿命に対して、大きな影響を及ぼす。これは、駆動電圧を増大すると光発生が開始され、その後、電圧の増大と共に急速に低下した直後に、ＯＬＥＤ材料が、ピーク効率を有するためである。したがって、誘導放出を通して、より低い駆動電圧で所望の放射輝度レベルを実現することは、ＯＬＥＤデバイスの電力変換効率および寿命に対して、大きな影響を及ぼす。
【００３６】
一実施形態では、十分なレベルの光フィードバックおよびその結果生じる誘導放出がある場合、デバイス１は、レーザーとして使用することができる。さらに、発光層２内の誘導放出が、レーザー作用につながらない場合でも、デバイス１は、改善された発光効率を発揮することができる。改善された発光効率が生じるのは、例えば、一実施形態では、全反射をもたらす角度で放出される光と比較して、デバイス１の平面に対して直角に放出される光の生成が増大したことによって、デバイス１を出る光の全体量が、実質的に増大されるためである。一実施形態では、発光層２は、小分子またはポリマーＯＬＥＤあるいはこの二つの間の中間の分子量の分子などの架橋有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）材料を含んでいてよい。既知のデバイスでは、架橋によって、通常、励起状態エネルギーは熱に変換するが、本開示の一実施形態では、放出された光の発光層へのフィードバック、および、生じる可能性がある、その後の、発光層からの光放出の高速な誘導は、架橋エミッター材料内の逆励起の支配的なモードを、熱から、光の誘導放出に変える。したがって、一実施形態では、本開示の一つまたはそれ以上のフィードバック層は、ＯＬＥＤデバイスが、従来の光誘起型および他の架橋技法を含むのを可能にする。したがって、ポリマーＯＬＥＤ材料の溶解性の問題および小分子ＯＬＥＤ材料の熱的脆弱性を、回避することができる。
【００３７】
別の実施形態では、発光層２は、ポリマーホストに溶解された小分子エミッターを含んでいてよい。この種類の構造体は、溶媒キャスト法（例えば、燐光体、モノマー、開始剤、および溶媒を含んでいる溶液をスピンコーティングする工程）によって、作製することができる。ポリマーホストへの溶解は、小分子燐光体の熱的および機械的安定性を増大することができる。
【００３８】
コーティングは、乾燥させて溶媒を除去した後、コーティングを紫外線または他の光に曝露して架橋すると、発光層２として使用してよい頑強な膜になり得る。一実施形態では、燐光体を架橋する工程と、ポリマーホストに溶解状態の小分子燐光体を含める工程の両方が、パターン形成された曝露による発光層パターン形成を容易にする。両方とも、フィードバック層の存在によって可能になる誘導放出が支配的な逆励起プロセスである、非常に効率的なデバイスを作製するのに使用することができる。
【００３９】
別の実施形態では、発光層２は、ガラス相への冷却または上述したような架橋のいずれかによって不動化された、（例えば、ネマチック相内の）配列された液晶材料を、含んでいてよい。エミッター分子は、液晶ホスト溶媒内のゲストであってもよい。液晶秩序を有するエミッターを有するデバイスは、何らかのレベルの平面偏光を有する光を放出することができる。それらは、以下に述べる偏光されたフィードバック層と、組み合わせてよい。
【００４０】
一実施形態では、フィードバック素子が、放出された光のうちの所望の割合を、非常に高い効率で発光層２内に返すよう、選択される。適切なフィードバック素子を選択すれば、発光層からの光の誘導放出が増大し、かつ、最大化し、それにより、デバイスからの全光出力を増大することができる。誘導放出プロセスからの光は、デバイスの平面に対して直角に伝播して、デバイスの光出力のほぼ完全な結合を確保する。上述したように、光を平面に対して直角に放出させれば、全反射による光損失を低減することができる。さらに、フィードバック素子は、フィードバック素子内の光吸収損失が低減されるよう選択してよい。
【００４１】
一実施形態では、フィードバック層は、フィードバック層内の光損失が低減され、あるいは、回避され得るような屈折率プロファイルを有するよう設計してよい。フィードバック層内の光吸収の低減は、光の十分な再循環によって、誘導放出が光発生プロセスを支配するのを可能にし得る。
【００４２】
一実施形態では、例えば、（ＤＢＲリフレクター内のような）急激な、あるいは、不連続的な変化とは対照的に、フィードバック層の屈折率の変化を連続的にさせて、フィードバック層内の光損失を最小限に抑えることができる。一実施形態では、連続的な変化は、周期的であり、すなわち、規則的に、循環的に、値が変化する。例えば、フィードバック層は、ブラッグの条件：２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（ここで、ｄは、体積格子内の屈折率の循環的な変化の周期であり、θは、格子上の光の入射角であり、θ＝９０°かつｓｉｎθ＝１の場合、ｎは、反射の順序を表す整数であり、かつ、λは、反射したい光の波長）を満たす屈折率変化を有していてよい。
【００４３】
別の実施形態では、屈折率変化のすべてが、２ｄ＝ｎλによって周期的である必要はない。他の純粋に無作為な変化を、所望の周期的変化の上に重畳してよい。さらに別の実施形態では、複数の周期的空間周波数の変化を、重畳してよい。
【００４４】
有用な屈折プロファイルは、正弦波、連続的に変化する正弦波様の関数、および、ｓｉｎ（ｙ）が、負の値、あるいは、コム関数を有するガウス関数を取らないようオフセットされた正弦波関数のたたみこみを含むが、これらに限定されない。
【００４５】
別の実施形態では、フィードバック層素子は、発光層からの光出力の結合を増大し、あるいは、最大化するよう設計された屈折率プロファイルを含んでいてよい。例えば、屈折率プロファイルは、方形波プロファイル（離散的な層）と正弦波プロファイルとの間の中間のものであってよい。
【００４６】
正弦波および正弦波と方形波との間の中間の屈折率プロファイルは、ホログラフィによって生成可能である。平面波ホログラムは、連続的に変化する屈折率プロファイルを有する素子の一例であってよい。例えば、正弦波状に変化する屈折率プロファイルを有するホログラムは、ホログラフィフィルムから形成されたフィードバック層内に、光学的に作成することができる。
【００４７】
一実施形態では、ホログラフィックフィードバック層の使用で、フィードバック層の屈折プロファイルが、ホログラフィフィルムのコントラスト関数の同調により、ほぼ正弦波状からほぼ方形波状までのプロファイルに同調可能になる。その結果、フィードバック層反射帯のスペクトル幅および形状を同調させることが可能になる場合がある。
【００４８】
フィードバック層内の屈折率プロファイルは、単一の波長を反射することに限定されるのではなく、一実施形態では、複数の波長帯の反射が、同じフィードバック層によって実行され得るよう、異なるピッチで二つ、三つ、またはそれ以上のプロファイルを重ね合わせることを含んでいてよい。別法として、このプロファイルは、連続的な変化の領域間に、不連続性または一定屈折率領域を有していてよく、あるいは、上述したように、複数の個々のフィードバック層を含んでいてよい。
【００４９】
別の実施形態では、フィードバック素子の屈折率プロファイルは、誘導放出によって生成された光の量が、自然放出または他のプロセスによって生成された光と比較して、増大され、同時に、フィードバック層内の光吸収損失が、低減され、あるいは、回避されて、両方の要因が、デバイスから結合される光の増大に寄与するような屈折率プロファイルであってよい。
【００５０】
例えば、フィードバック層は、デバイスを出る光と発光領域内に反射される光との適正比を有するよう設計してよい。この比は、ＯＬＥＤ構造体の小信号レーザー利得の関数である。したがって、この比は、ＯＬＥＤに使用されるエミッターおよび他の材料とＯＬＥＤデバイスの厳密な構造の両方によって変わる可能性がある。適正比は、例えば、一般に、誘導放出による追加の光の生成とＯＬＥＤ構造体内の光の吸収損失との間を平衡させることによって求めることができる。小信号利得は、ゼロ光子束で下方に外挿した、入力光子束当たりの光利得の正味量である。この外挿の理由は、光がデバイスを通過するたびに、誘導放出による励起子の数が減少するためである。したがって、吸収損失は一定のままでありながら、光出力における利得は、逐次の通過のたびに減少する。異なるエミッターは、異なる固有の小信号利得を有するので、かつ、異なるエミッターは、異なるレベルの吸光度をもたらす異なるキャリヤー層および層厚さなどを必要とするので、各種類のデバイスは、異なる比を有する可能性がある。一実施形態では、この適正比を与えることにより、自然放出によって生成される光と比較して、誘導放出によって生成される光の量を増大することができる。例えば、あまりに高率の光が発光層内に反射された場合、光子が、デバイスの共振空洞内の何らかの光吸収性材料を複数回通過する際に、最適量を超える光吸収が、デバイス内で生じる可能性がある。一方、あまりに高率の光がデバイスから外に出ることが許された場合、不十分な光が発光層内に反射され、かつ、誘導放出の最大化を抑制する可能性がある。
【００５１】
一実施形態では、フィードバックされる光とフィードバック層内で伝送される光とのこの適正比は、層の物理的な厚さまたは層内の屈折率変化のデルタｎ（最大振幅）を適正に調整することによって、実現することができる。これらパラメーターは、所望のフィードバック−伝送比が選択されるよう変更してよい。例えば、フィードバック層として使用される、７ミクロン厚の、Ｓｌａｖｉｃｈ  ＰＦＧ−０３Ｃホログラフィ乳剤層は、最適な処理の後に、約９６％の反射率を有するホログラムとなる。
【００５２】
この比が適正に選択された場合、通常は、すべての方向に等方的にではなくとも、少なくとも一次元で、広範な角度にわたって光を放出する発光層が、今や、例えば、誘導放出プロセスにおける十分な利得と共に、フィードバック素子に対して直角な軸に沿って、誘導放出の形態で、光を放出することが可能になり得る。
【００５３】
一実施形態では、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フィードバック層は、デバイスの一方の側にあってもよく、あるいは、両側にあってもよい。少なくとも部分的に周期的かつ連続的に変化しているただ一つのフィードバック層が使用される場合、鏡、金属表面、層状の誘電体分布ブラッグリフレクター（ＤＢＲ）、あるいは反射性陽極または陰極などの反射性材料の第二の層を、デバイスの他方の側のフィードバック層として使用してよい。分布ブラッグリフレクターは、交番する屈折率の誘電材料の積層から構成されたリフレクターである。そのような積層は、層の境界に、屈折率の値の不連続性を有している。
【００５４】
別の実施形態では、屈折率において周期的かつ連続的な変化を有するフィードバック構造体は、フォトニック結晶構造体として作用してよい。フォトニック結晶は、一つまたはそれ以上の軸に沿った周期的に変化する屈折率のため、それらの軸に沿った特定の周波数の光伝播をサポートすることができない材料である。したがって、フォトニック結晶は、十分な厚さが有る場合、それらの軸に沿ったいくつかのスペクトル反射帯にわたって、完璧なリフレクターとなり、かつ、それがサポートできない、光エネルギーのフォトニックバンドギャップを有すると言われている。一実施形態では、フィードバック層に使用してよい一次元のフォトニック結晶構造体は、電子密度、したがって、屈折率が、層の平面に対して直角な軸に沿って、均一な周期的かつ連続的または他の適切な変化を有している材料層を含んでいてよい。この変化は、本質的に、正弦波状である必要はなく、所望の誘導放出の波長のｎ／２倍（ここで、ｎは、何らかの整数、例えば、１である）である、材料の構造における支配的な周期性を含んでいてよい。一般に、ｎ＝ｌは、標準的な半波多層リフレクターに相当する。別法として、より高いｎの値を有する反射層を、作ってよい。ホログラフィは、通常、ｎ＝ｌのデバイスを生成する。層が一度に一つずつ離散的に生成されるデバイスの場合、層は、より大きい厚さで生成することができる。一実施形態では、強めあう干渉を維持するために、ｎは、整数であってよい。別の実施形態では、二次元および三次元のフォトニック結晶構造体を、フィードバック層として使用してよい。
【００５５】
図４は、一実施形態における誘導放出を生成するフォトニック結晶フィードバック素子を有するデバイス２０を示す。このデバイスは、フィードバック素子または層２２を、発光素子または層２４の両側に配置することによって、創出することができる。デバイス２４が、所望の波長の光に対して透明である場合、例えば、発光素子または層２４および周囲のフィードバック素子または層２２の平面に対して直角に放出された光は、発光素子または層２４を通して、複数回、反射することができる。発光素子または層２４がＯＬＥＤである場合、例えば、光は、ＯＬＥＤの励起子リッチな領域を通して、複数回、反射することができる。これは、本開示の一実施形態では、デバイスの平面に対して直角に視準されたコヒーレント光の誘導放出となり得る。
【００５６】
一実施形態では、フィードバック増強型発光性デバイスは、エミッター材料の励起子リッチゾーン内に、フィードバック光強度を集中するために、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を有する誘電材料のフォトニック結晶挙動を利用している。例えば、一実施形態では、強度のこうした集中は、デバイス構成、バンド端フィードバック増強型発光性デバイスまたは欠陥モードフィードバック増強型発光性デバイス（例えば、バンド端ＦＥ−ＯＬＥＤおよび欠陥モードＦＥ−ＯＬＥＤ）を使用することによって、可能になり得る。
【００５７】
バンド端の実施形態では、デバイスの共振空洞の両端を画定するフィードバック素子は、発光材料の発光帯の内部または近くで、少なくとも一つの波長で、完全に反射性であってよい。一実施形態では、フィードバック素子の両方は、すでに上述したように、それらの反射帯の中心波長が、発光層の蛍光帯の最大値からわずかにオフセットされているフォトニック結晶フィードバック層である。誘導放出は、このデバイス内の、フィードバック層の反射帯のバンド端で生じる。一態様では、そこで誘導放出が生じるバンド端は、発光材料の最大発光波長に最も近い反射帯の側にある。別法として、フィードバック層反射帯の両端での誘導放出は、広帯域発光材料と共に生じる可能性がある。
【００５８】
別の態様では、バンド端発光デバイスは、それらの最大反射波長が、例えば、ＯＬＥＤまたはＬＥＤ発光材料の発光最大値から、波長において同一にオフセットされている、完全に反射性の、ホログラフィによって作成されたフィードバック層である両方のリフレクターを有することによって、実現することができる。
【００５９】
一実施形態では、バンド端デバイス内で、フォトニック結晶構造体内にフォトニックバンドギャップが創出され、それにより、バンド端デバイスの性能が改善される。フォトニック結晶材料内では、材料のスペクトル反射帯内の波長を有する光は、周期的に変化する屈折率構造によって反射されるばかりでなく、それは、構造内で伝播することができない。すなわち、光が、通常、自由状態で有している波動伝播モードは、フォトニック結晶内に存在することができない。したがって、この材料は、いくつかの結晶材料内の電子エネルギーにおける電子バンドギャップに類似した、光子エネルギーにおけるフォトニックバンドギャップを有している。例えば、フォトニック結晶構造体内の禁制波長にある波動伝播モードは、弱められるのではなく、（波長の観点からの）フォトニックバンドギャップの端部に追い出され、反射帯端部の波長で高密度のモードを生み出すので、バンド端レーザー作用が可能になる。これは、フォトニック結晶内のバンド端波長で高密度の光学的状態が存在すると言うことに相当する。フォトニック結晶構造体内に埋め込まれた材料は、それら波長で、この高密度の状態になる。その結果、バンド端波長の光が、埋め込まれた材料と非常に強力に相互作用し、かつ、光放出が、非常に強力に誘導される可能性がある。
【００６０】
別の実施形態では、発光性材料層および周囲のデバイス構造体（例えば、ＯＬＥＤ）は、デバイスの一方の側のフォトニック結晶層内の屈折率交番の位相を、デバイスの他方の側のフォトニック結晶層内の屈折率交番の位相からオフセットするよう働くことができる。この実施形態では、発光性材料（例えば、ＯＬＥＤ層）は、他の場合なら、デバイス内の上から下への屈折率における連続的、周期的変化になるであろう変化に、欠陥を創出するよう作用する。一実施形態では、ＯＬＥＤの厚さは、フォトニック結晶反射帯の中心波長での光の１波長未満相当分であってよい。この種類のデバイスでは、ＯＬＥＤの領域内に高度に局在化された、光伝播の欠陥モードが、誘起される。これは、その結果、誘導放出を生成するための、フィードバック光子と励起子とのきわめて効率的な相互作用をもたらす。バンド端レーザー作用フィードバック増強型デバイスの場合と同様、欠陥モードデバイスは、非常にエネルギー効率の高い光放出およびレーザー作用の低電流しきい値を有していてよい。
【００６１】
別の実施形態では、フィードバック増強型発光性デバイスは、シングルモードデバイスであってもよく、あるいは、マルチモードデバイスであってもよい。シングルモードデバイスは、エミッターによって放出された光の波長と同程度の幅を有する共振空洞（フィードバック層間の距離）を有するデバイスを作製することによって生成することができ、一方、マルチモードデバイスは、エミッターによって放出された光の波長よりも少なくとも数倍大きい幅を有する共振空洞を有している。例えば、図１５は、シングルモードＦＥ−ＯＬＥＤ１５０２とマルチモードＦＥ−ＯＬＥＤ１５０４の構造を対比している。シング
ルモードＦＥ−ＯＬＥＤ１５０２は、約４００ｎｍの共振空洞幅、約０．５μｍのモード間隔、および約１．５ｎｍのスペクトル線幅を有するガラスパッケージの内部に、ホログラフィックフィードバック層１５０６、１５０８を有している。
【００６２】
一実施形態では、マルチモードＦＥ−ＯＬＥＤ１５０４は、このガラスパッケージの外部にホログラフィックフィードバック層１５１０、１５１２を有している。例えば、フィードバック層間が１ｍｍ隔てられ、かつ、５００ｎｍ波長光を使用する場合、約０．２ｎｍのモード間隔が生じる。スペクトル線幅は、フィードバック層１５１０、１５１２の反射性帯域幅によって決まり、約１００ｎｍである。マルチモードデバイス１５０４では、ホログラムは、ＯＬＥＤが組み立てられた後に塗布してよい。
【００６３】
別の実施形態では、マルチモードデバイスは、ガラスパッケージの内部にこれらフィードバック層を有していてもよく、あるいは、ガラスパッケージの内部に一つのフィードバック層およびガラスパッケージの外部に一つのフィードバック層を有していてもよい。発光デバイスとフィードバック層との間の空間を満たし、それにより所望の共振空洞厚さを確立するために、比較的厚い透明なスペーサーを含む透明なスペーサーを使用してよい。この手法では、空洞厚さを、デバイスパッケージング内の機械的考慮事項とは独立して確立することができ、かつ、視差の問題なしに画素化することができるマルチモードデバイスを得るのに使用することができる。
【００６４】
第一の近似値として、一実施形態では、フィードバック層を有するシングルモードデバイスは、所望の出力光の、かつ、両方のフィードバック層内部表面で、周期的屈折率変化の同じ位相を有する、波長の半分の共振空洞厚さを有している。同じオーダーの他の厚さおよび他の位相関係を、使用してよい。
【００６５】
一実施形態では、発生した光は、フィードバック増強型デバイスから所望の光出力を得るため、このデバイスの平面に対して直角な一方または両方の方向に、デバイスから結合されてよい。これは、生成された光を完全に反射するには、屈折率変化のサイクルの数が不十分であるよう、二つのフィードバック層の一方または両方を製造し、あるいは、薄くし、かつ、そのようにして、光が、そのフィードバック層から放出されるのを可能にすることによって、実現することができる。
【００６６】
これらフィードバック層の一方または両方を「薄くする」ための別の手法は、フィードバック層内の屈折率変化のデルタｎを低減しながら、それらの厚さを、何らかの標準値（例えば、７ミクロン）に維持することである。ホログラフィックフィードバック層の場合、これは、ホログラムを作成するのに使用される全照射線量を低減することによって、行うことができる。
【００６７】
別の実施形態では、上述したフォトニック結晶フィードバック層を形成するために、以下の材料を、フィードバック層として使用してよいが、それらのみに限定されない。すなわち、均質に配列されたモノマーおよびポリマーキラル液晶、オパール、または結晶格子に似た構造を有する他の粒子状凝集塊；流体または重合された固相状態のいずれかの中間位相のリオトロピック液晶；あるいは、オリゴマーブロックが、屈折率における所望の周期的かつ連続的な変化を有する構造体を生み出すために、必要な長さの繰り返し単位を形成する、液晶構造体と位相がそろったブロック共重合体。
【００６８】
ブロック共重合体は、モノマーまたはオリゴマー素子を、自己集合したポリマー構造体に連続して結合することによって生成される、自己集合した有機フォトポリマー構造体であってよい。一次元のフォトニック結晶構造体は、その結果生じる構造が、所望の屈折率プロファイルまたは所望の屈折率プロファイルの近似値を有するよう、連続的に変化する
組成の誘電材料を、真空蒸着することによって創出してもよい。
【００６９】
一態様では、所望の屈折率プロファイルは、個々のデバイスに依存する可能性がある。例えば、バンド端レーザー作用デバイスは、他のデバイスよりも広いスペクトル反射帯を必要とする可能性がある。この場合、方形波プロファイルにより密接に近似化する屈折率プロファイルを、使用してよい。
【００７０】
以下、平面波ホログラムの作製を、より詳しく説明する。一態様では、フィードバック層は、媒質内に記録された屈折率プロファイルを含んでいてよい。例えば、屈折率プロファイルは、光学干渉によってフォトポリマー媒質内に記録された干渉パターンであってもよく、あるいは、感光性媒質内に記録された同様の干渉パターンであってもよい。感光性媒質は、現在、ＵＡＢ  Ｇｅｏｌａ（Ｐ．Ｏ．  Ｂｏｘ  ３４３，  Ｖｉｌｎｉｕｓ  ２００６，  Ｌｉｔｈｕａｎｉａ）から入手可能なＳｌａｖｉｃｈ  ＰＦＧ−０３Ｃなど、ハロゲン化銀増感ゼラチン乳剤であってよい。この材料からのホログラムの作製に関する詳細は、J.M. Kim, et al.; "Holographic optical elements recorded in silver halide sensitized gelatin emulsions. Part 2. Reflection holographic optical elements"
Applied Optics 41, pp. 1522-33 (10 March 2002) および J.M. Kim, et al.; "Holographic optical elements recorded in silver halide sensitized gelatin emulsions. Part 1. Transmission holographic optical elements" Applied Optics 40, pp. 622-32(10 February 2001)、（引用により本文書に組み込まれている）で、見い出すことができる。屈折率プロファイルは、例えば、ポジ型またはネガ型の感光材料を使用することによって、逆のコントラスト感光性を有する媒質内に記録してよい。ホログラムは、重クロム酸ゼラチンまたは他の感光材料を使用して作ってよい。
【００７１】
屈折率プロファイルは、モノマーまたはオリゴマー素子を、連続して自己集合したポリマー構造体またはリオトロピック液晶の重合された中間位相に、連続して結合することによって生成された、自己集合した有機フォトポリマー構造体などの非光学的手段によって記録してもよい。屈折率プロファイルは、電子ビームレジストを使用して作成してもよい。
【００７２】
別の態様では、ホログラムは、フォトポリマー材料膜から作ってもよい。フォトポリマー材料は、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレートとトリメチロールプロパントリアクリレートとの約５０：５０の混合物など、モノマーの混合物から形成してよい。これら材料は、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｒｐ．  （Ｅｘｔｏｎ，  ＰＡ）から入手可能である。適当な光開始剤を添加すると、ホログラムを、混合物内に記録することができる。
【００７３】
一態様では、ホログラムは、所望の波長で生成してもよく、あるいは、所望の波長の２倍または別の整数倍で生成してもよい。これは、同じデバイス内に複数の色をコード化する際に使用してよい。別法として、記録方法論を組み合わせてよい。
【００７４】
別の態様では、ホログラムフィードバック層（例えば、図７の４）は、干渉計測的な配列方法を使用して、ホログラムフィードバック層あるいは他のリフレクターまたはフィードバック層（例えば、図７の６）に、位相整合され、あるいは、位相固定されていてよい。これは、発光層の光強度を最大化する、完璧な、あるいは、ほぼ完璧な強めあう干渉をもたらす。例えば、リフレクターまたはフィードバック層（図７の６）から反射された光は、ホログラフィックフィードバック層（図７の４）内の屈折率プロファイルを記録するのに使用される空中縞パターンに干渉される。空中縞パターンの垂直方向の位置決めは、フィードバック層（図７の４）のホログラフィ曝露が実行される前に、最大の強めあう干渉を生成するよう調整してよい。
【００７５】
ホログラフィ構造体が、両方のフィードバック層（図７の４および６）に使用される場合、記録用の曝露は、同じ伸長された空中縞パターンを用いて、両方の層で同時に実行し、それにより、二つの構造体を位相整合してよい。この位相整合は、完璧、あるいは、ほぼ完璧であってよい。この整合および位相固定は、フィードバック素子内のホログラムの自己配列をもたらす。
【００７６】
一実施形態におけるホログラムを生成する方法の一つを、以下、詳細に説明する。一実施形態では、その表面に、Ｓｌａｖｉｃｈ  ＰＦＧ−０３Ｃハロゲン化銀増感ゼラチン（ＳＨＳＧ）ホログラフィ乳剤を有するガラスプレートを、例えば、アルゴンイオンレーザーの４５８ｎｍ線の、干渉している平面波光に曝露する。レーザーの出力は、光の「イメージ」平面波光と「参照」平面波光とに分割されたビームであり、かつ、これらは、乳剤表面全体を覆うことができるよう拡大される。イメージ光を、次いで、ガラス基板に対して直角な軸に沿って、正面から、乳剤に衝突させ、かつ、参照光を、ガラス基板に対して直角な軸に沿って、背後から、ガラス基板を通して乳剤に衝突させる。したがって、一実施形態では、乳剤は、二つのビームの干渉によって創出された空中縞に曝露される。
【００７７】
曝露の後、約６分間、ホルムアルデヒド溶液（ホルマリン）内にプレートを浸漬することによって、乳剤を前硬化する。これにより、初めは軟らかいゼラチンが、さらなる処理によって損傷されないよう十分に架橋され、また、現像プロセス中にその中に形成された空隙が、崩壊しないよう、ゼラチンが十分に硬化する。しかしながら、乳剤内のハロゲン化銀粒子との相互作用が、粒子の周りのゼラチンの硬化を遅らせ、ゼラチンを、比較的軟らかい状態のままにする。
【００７８】
一実施形態では、ホルマリン硬化溶液は、以下のものを含んでいてよい。すなわち、３７％ホルムアルデヒド（ホルマリン）１０ｍｌ；臭化カリウム２グラム（ｇ）；無水炭酸ナトリウム５ｇ；脱イオン水１リットル。
【００７９】
予め曝露され、かつ、前硬化されたプレートを、約３分間のＡｇｆａ  Ｇ２８２ｃ写真現像剤内への浸漬により、現像する。これにより、すでに曝露されたハロゲン化銀粒子が銀に変換して、縞の潜像が実像に変換する。
【００８０】
プレートを、次に、約１５分間のＰＢＵ−メトール漂白剤内に浸漬することによって、漂白する。一実施形態では、この漂白剤は、以下の成分から調製される。すなわち、臭化銅１ｇ；過硫酸カリウム１０ｇ；クエン酸５０ｇ；臭化カリウム２０ｇ；ホウ砂３０ｇ；脱イオン水１リットル。これら成分を混合した後、硫酸ｐ−メチルアミノフェノール（メトール）１ｇを、溶液内に溶解する。漂白剤を、次いで、ホウ砂を使用してｐＨ５に緩衝し、次いで、２％の硫酸クロム（III）カリウムを添加する。
【００８１】
漂白剤は、曝露された領域内の銀粒子を臭化銀に再ハロゲン化するが、同時に、Ｃｒ（III）イオンが、銀粒子にじかに隣接するゼラチン内に導入され、かつ、それを架橋し始める。一実施形態では、Ｃｒ（III）は、曝露されていないハロゲン化銀粒子に隣接しては導入されない。プレートを、次に、約１０分間、６０℃の脱イオン水に浸漬する。この間に、Ｃｒ（III）は、再構成された臭化銀粒子に隣接するゼラチンの架橋を終える。
【００８２】
ゼラチンを、約３分間、５０％工業用変性アルコール／５０％水の溶液内への浸漬によって、その後、約３分間、非希釈工業用変性アルコール内への浸漬によって、脱水する。プレートを、５分間、４５℃のオーブン内で乾燥させる。
【００８３】
乳剤を、次いで、２５分間、飽和ホルムアルデヒド蒸気を有するチャンバー内にプレートを配置することによって、さらに硬化する。乳剤を、次に、約２分間、定着浴内への浸
漬によって、定着させる。一実施形態では、定着浴は、以下を含んでいる。すなわち、無水チオ硫酸アンモニウム１０ｇ；無水硫酸ナトリウム２０ｇ；脱イオン水１リットル。
【００８４】
この定着工程によって、ゼラチンから、すべてのハロゲン化銀が除去される。乳剤が曝露された領域内では、ゼラチンは、ＡｇＢｒ粒子のすぐ周りのＣｒ（III）で、すでに架橋されており、かつ、ＡｇＢｒが除去されると、空隙が形成される。曝露が生じなかった領域内では、ハロゲン化Ａｇ粒子の周りのゼラチンが軟らかく、かつ、形成された空隙がただちに崩壊して、純粋で、均質なゼラチンが残る。したがって、純粋なゼラチンの領域と一部がゼラチンで一部が空気の領域との間に、屈折率コントラストが生成される。
【００８５】
一実施形態では、プレートを、以下のものへの、以下の時間の浸漬によって、洗浄し、かつ、脱水する。すなわち、５０％水／５０％イソプロパノールに１０分間；２０℃の１００％イソプロパノールに１０分間／４５℃の１００％イソプロパノールに２分間。脱水によって、空隙のサイズが拡大し、かつ、硬い、解膨潤されたゼラチンマトリックスが残る。次いで、プレートを、４５℃のオーブン内で乾燥させる。
【００８６】
一態様では、水は、ゼラチンを再膨潤して、ホログラムを劣化させることになるので、プレートを、空気中の湿気から密閉する必要がある可能性がある。この密閉は、ホログラム表面上に、シーラント接着剤の薄い層をコーティングすることによって、行ってよい。使用してよい材料の一つは、ＰＡＳＣＯ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，  ＰＡ．）から入手可能なシアノアクリレート材料、Ｐａｓｃｏｆｉｘである。光硬化性エポキシシーラントを使用してもよい。
【００８７】
一実施形態では、ＦＥ−ＯＬＥＤデバイスに利用されるＯＬＥＤ構造体は、以下の材料を含む、図９に示した構造を有していてよい。図９に示した例は、一定の縮尺で描かれていないことに注意したい。陰極バッキング９０２は、約１５０ｎｍ厚のインジウム−スズ酸化物材料を含んでいてよい。陰極９０４は、約７ｎｍ厚のアルミニウム材料を含んでいてよい。電子注入層９０６は、約１０ｎｍ厚のフッ化リチウム材料を含んでいる。電子輸送層９０８は、約３５ｎｍ厚のアルミニウムトリキノリン材料を含んでいてよい。正孔阻止体９１０は、約１０ｎｍ厚のバソクプロイン材料を含んでいてよい。発光層９１２は、約５０ｎｍ厚のＨ９６８０材料を含んでいてよい。正孔輸送層９１４は、約７５ｎｍ厚のＮ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン材料を含んでいてよい。正孔注入層９１６は、１０ｎｍ厚の銅フタロシアニン材料を含んでいてよい。陽極は、１５０ｎｍ厚のインジウム−スズ酸化物材料を含んでいてよい。Ｈ９６８０発光層は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，  Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）から入手することができる。
【００８８】
上記のＯＬＥＤ構造体は、その調製が上述されたＳＨＳＧホログラフィプレート９２０のうちの一つの、シーラントコーティングされた表面上での逐次の真空蒸着によって、造ることができる。次いで、シーラントが硬化すると、二つのホログラム９２０、９２２およびＯＬＥＤ９０２〜９１８がすべて、シーラントでポッティングされるよう、その上でシーラントコートがまだ硬化していない第二のホログラム９２２を、ＯＬＥＤ構造体９０２〜９１８の上に配置し、かつ、圧電ポジショナーを使用して、下部ホログラムに対して平行に、精確に配置する。
【００８９】
一態様では、デバイス内の二つのホログラム上の二つのシーラントコーティングは、少なくとも２ミクロンの厚さである。したがって、デバイスは、複数の垂直モードをサポートしてよい。一実施形態では、ＯＬＥＤ層の横方向寸法は、２５０ミクロン×２５０ミクロンであってよい。
【００９０】
上述した作製手法では、ＩＴＯ陰極裏打ち層は、ホログラムシーラントとＯＬＥＤ構造体の残り部分との間のバッファとして作用する。別の態様では、一つまたはそれ以上の追加のバッファ層を使用してよい。
【００９１】
一態様では、デバイスの一つまたはそれ以上のフィードバック層は、低下した機能または低い効率を有するいくつかの発光材料でも、満足に性能を発揮するのを可能にする。これは、発光層など、デバイスの他の層および素子を選択する際に、より大きい融通性をもたらす。さらに、一実施形態では、フィードバック層は、低下した機能または低い効率を有するいくつかの発光材料でも、やはり満足な性能を可能にするので、発光材料は、他の特性を最適化するよう選んでよい。例えば、フィードバック層反射帯、したがって、デバイス発光帯が、エミッター吸収帯と重複しない場合、発光材料吸収帯と発光材料蛍光発光帯との間の重複のため効率が低い発光材料を有するデバイスを使用してよい。
【００９２】
別の例は、それらの機能のために最適化され、あるいは、別様に選択された、電極、電荷キャリヤー注入層、および電荷キャリヤー輸送層を有し、かつ、励起子を形成するための最適なキャリヤー再結合のために選択された発光層を有するが、励起子エネルギーの無放射緩和のために不良な量子効率を有するデバイスである。一実施形態では、フィードバック層からのフィードバック光での誘導放出を可能にすることで、ほとんどすべての励起子エネルギーが、光として放出され得るようになり、したがって、非常にエネルギー効率の高いデバイスが得られる。
【００９３】
別の例は、架橋官能基で誘導体化されたエミッター分子を含む発光層を有するデバイスである。架橋は、改善された機械的性質をもたらし、かつ、高温条件下での発光層の脆弱性を低減する。フィードバック光からの誘導放出がある場合、このデバイスは、十分にエネルギー効率の高いものにすることができる。
【００９４】
別の態様では、発光材料は、フィードバック光との相互作用の高吸収断面または領域のために選んでよい。例えば、発光層は、大分子を有する、あるいは、反射されたフィードバック光に対して高いアスペクト比を有する材料で作ってよい。材料は、フィードバック光の波長で高い分極率を有していてよく、あるいは、発光層は、フィードバック光とのより高い相互作用断面をもたらすために、より厚くてもよい。材料は、反射されたフィードバック光とのそれらのアスペクト比が、大きい、あるいは、最大の値を有するよう分子が配列されている発光材料を含んでいてもよく、あるいは、単位深さ当たりに、反射されたフィードバック光と相互作用する分子が、より多く存在するよう、発光材料がより高密度にされている発光層を含んでいてもよい。そのような材料の一つは、その分子が、デバイス内で、分子が非常に大きな分子サイズおよび適正な分子アスペクト比を有するよう配向されている金属フタロシアニンを含んでいてよい。燐光体分子の配向は、その下にある電荷輸送層の表面エネルギーを、均質な配列が生じるよう調整することによって、あるいは、その下にある電荷輸送層を光配向することによって、もたらすことができる。フィードバック光との相互作用の高い断面を有する分子は、誘導放出の尤度を増大する。これは、誘導放出を支配的な光変換プロセスにするために、フィードバック素子によって反射される必要がある光の量を低減する別の実施形態では、パターン形成されたフィードバック素子または層を、パターン形成された露光を使用して、作製することができる。まず、ホログラフィフォトポリマーまたはフォトポリマー前駆体の層を、基板上にキャストする。次に、フォトポリマーまたはフォトポリマー前駆体を、パターン形成されたフォトマスクを通して、架橋用の光放射に曝露する。別法として、架橋用の光放射が、変調ビームとして得られる場合、パターン形成されたフォトマスクは、省略してよい。
【００９５】
別の実施形態では、異なる色を反射するフィードバック材料の領域を生成するために、パターン形成されたフィードバック層内での逐次のパターン形成された曝露を使用して、
パターン形成された多色フィードバック層を造ってよい。これらパターン形成されたフィードバック層領域は、対応してパターン形成された発光材料領域と整合されるよう設置してよい。特定の色帯を反射する、パターン形成されたフィードバック層領域と関連づけられた発光材料領域は、その色帯の放射を放出する発光材料を含むよう選択してよい。
【００９６】
別の態様では、上述したようなパターン形成されたフィードバック層は、ホログラフィ構成の、イメージ光内に一つのフォトマスクを、また、参照光内に一つのフォトマスクを、使用することによって、作製することができる。図１０は、一実施形態における、パターン形成されたホログラムを生成する二重マスクデバイス１００の一例を示す。ホログラフィ乳剤２０などの材料を、二つのフォトマスク１８を介して、参照光１４およびイメージ光１２に曝露し、そのようにしてパターン形成された光ビーム２２を、ホログラフィ乳剤２０に曝露する。この構成では、レーザー２などの光源が、レーザー光４をビーム拡大光学装置６に向ける。拡大されたレーザービーム８である、ビーム拡大光学装置６から放出された光は、ビームスプリッター１０によって、部分的に偏向され、かつ、部分的に伝送される。ビームスプリッター１０は、そこに入射した光のすべてを反射するのではなく、その一部が伝送されるよう、従来の鏡よりも薄い、銀のコーティングで作られた簡単な鏡であってよい。伝送された光は、フォトマスク１８を介してホログラフィ乳剤２０上で曝露されるイメージ光１２である。偏向された光１４は、参照光であり、かつ、鏡１６によって反射され、また、他のフォトマスク１８を介してホログラフィ乳剤２０上で曝露される。その結果生じる、ホログラフィ乳剤２０によって記録された干渉パターンが、ホログラムである。
【００９７】
別の態様では、二つのフォトマスク１８の一方は、曝露強度しきい値を有するホログラフィ媒質２０として、高いγフォトポリマーを使用することによって、排除することができる。図ｌｌは、一実施形態におけるホログラムを生成する単一マスクデバイス２００の一例を示す。この実施形態では、イメージ光１２内に、一つのフォトマスク１８を使用してよい。この単一フォトマスク方法では、マスクされていないビーム（参照光）１４は、曝露強度しきい値を超えるために、したがって、フォトポリマー内に架橋を生じるために、十分なエネルギーを有していない可能性がある。マスクされたビーム（イメージ光）１２も、フォトポリマー内に架橋を生じるのに十分なエネルギーを有していない可能性があるが、これは、必要ではない。しかしながら、二つのビームの組合せは、架橋を生じるのに十分である可能性がある。
【００９８】
図１２は、図１０の二重マスクデバイス内の放射照度と位置との比較を示すグラフ３００である。このグラフは、フォトマスク上の光学的に密な特徴が、イメージ光と参照光の両方において、所定の位置にある時のゼロ放射照度から、両方のビームが、フォトマスク内のアパーチャを通過している時の最大放射照度までの、曝露光の変調を示す。この構成では、両方のフォトマスクは、互いに、かつ、ホログラフィ乳剤と一列に配列されている。図１３は、図ｌｌの単一マスクデバイス内の放射照度と位置との比較を示すグラフ４００である。このグラフは、この場合、曝露ビームの組み合わされた放射照度は、イメージ光と参照光との相対強度に応じて、最大放射照度と何らかのより低い非ゼロの放射照度値との間で、変調されることを示す。例えば、一実施形態では、図１４のグラフ５００に示されたホログラフィ乳剤の放射照度しきい値の放射照度が、図１３の放射照度変調の低い値よりも高い場合は、パターン形成されたホログラムが、首尾よく記録され得る。この構成は、二つのマスクの整合を必要としない。
【００９９】
ホログラフィックフィードバック層は、感光性ホログラフィ記録材料の層を、デバイス基板にコーティングすることによって、生成することができる。次いで、この材料を露光して、層の奥深くに、平面波干渉パターンなどのパターンを生成させ、記録材料の曝露レベルが、平面内のすべての方向に均一であるが、層平面に対して直角な軸に沿って、均一
性が正弦波状に変化するようにする。平面波干渉パターンは、所望の波長の平面波を発生させ、それを二つの成分に分割し、一方の成分を他方に対して位相遅れさせ、次いで、記録フィルムを両方の成分に同時に曝露することによって、生成することができる。このプロセスは、平面波源のホログラムを記録する。記録フィルムまたは材料を、それが露光された場合、架橋反応が生じて、屈折率を変化させるよう、増感する。例えば、Ｓｌａｖｉｃｈ材料は、それを全整色にする増感色素を含んでいる。これは、一実施形態では、フィードバック層内の屈折率の所望の循環的変化を記録する一つの方法であってよい。
【０１００】
別の実施形態では、より広い蛍光発光帯を有する発光材料を、所望の波長のシングルモードの放出を可能にするよう最適化されたフィードバック素子と組み合わせて、発光材料の発光帯域幅を制約してよい。フィードバック素子は、上述のように、発光素子内に誘導放出を作り出すことができる。誘導放出は、フィードバック素子の光の反射帯（複数も可）と同じ波長帯（複数も可）に限定してよい。したがって、広帯域発光材料は、例えば、エネルギー変換効率の損失が実質的にない、狭い波長帯の光を生成するために、狭帯域の反射性フィードバック素子と共に使用してよい。一態様では、これは、発光材料の選択において、非常に多くの設計の自由度をもたらす。例えば、スペクトル発光帯が、自己吸収が通常生じるような吸収帯と重複する発光材料を有するデバイスでは、狭帯域の反射性フィードバック素子は、発光材料吸収帯と重複しないピーク波長を有するよう選んでよい。このようにして、例えば、発光材料の自己吸収を排除することができ、かつ、エネルギー効率のより高いデバイスを作り出すことができる。同様に、別の実施形態では、フィードバック層反射帯の精確な配置は、他のデバイス層の吸収帯を回避するのに使用することができる。
【０１０１】
一態様では、デバイス出力を材料吸収帯から離すように同調できることは、他の場合なら非常に有用な発光材料、および通常は自己吸収または他のデバイス層の吸収帯との不適合性のために拒絶される他のデバイス材料が、今や、フィードバック層を有するデバイスに使用することができることを意味している。この効果の別の用途は、フィードバック素子に、二つまたはそれ以上の個別のスペクトル反射帯を持たせることである。個別の反射帯がそれぞれ、エミッター材料の広い放出スペクトルの一部と重複する場合、複数の波長帯の光を、発光材料の同じ領域から放出することができる。
【０１０２】
別の用途は、個別の反射帯が、フィードバック層の異なる領域内でパターン形成されるものであってよい。例えば、図５は、一実施形態における、広帯域発光層３２および二つの画素化フィードバック層３４を有する、画素化デバイス３０を示す。例えば、５２０ｎｍ〜７００ｎｍの妥当な強度の光を放射したエミッターの場合、層内の屈折率交番が５２０ｎｍの波長に相当する、フィードバック層内の市松模様がパターン形成される。次いで、この補助的な市松模様は、屈折率プロファイルが、６５０ｎｍの波長に対応するようパターン形成される。このようにして、デバイスは、赤色および緑色に着色された交互の正方形（画素）を有する、市松模様の光を放出する。
【０１０３】
一実施形態では、画素化フィードバック層３４は、第一の領域３６および第二の領域３８を含んでいる。第一の領域３６は、第一の波長の光を反射し、一方、第二の領域３８は、第二の波長の光を反射する。画素化フィードバック層３４の第一の領域３６は、第一の波長でのみ、あるいは、実質的に第一の波長でのみ、広帯域発光層３２内に誘導放出を生じる。同様に、画素化フィードバック層３４の第二の領域３８は、第二の波長でのみ、あるいは、実質的に第二の波長でのみ、広帯域発光層３２内に誘導放出を生じる。
【０１０４】
したがって、一実施形態では、多色デバイスは、第一および第二の波長のそれぞれに対して個別の発光材料を使用することなしに、作ることができる。これは、広帯域発光層３２の作製に必要な処理工程を、低減することができる。一実施形態では、屈折率プロファ
イルが画素化フィードバック層３４内に記録される場合、画素化デバイス３０の作製工程数および複雑さをさらに低減するために、第一および第二の領域３６、３８を、同時に形成してよい。さらに、図５は、二つの波長を示しているが、広帯域発光層３２から、三つまたはそれ以上の波長の光を誘導することができる。そのような画素化デバイス３０は、デジタル、英数字、または図形情報を表示するのに使用することができる。例えば、画素化デバイス３０は、無用な赤外および紫外波長の光を放出することなしに、図形ディスプレイデバイス内に広い色域を創出するのに使用することができる。
【０１０５】
別の実施形態では、フィードバック層とエミッターの両方を、パターン形成してよい。例えば、赤色、緑色、および青色のエミッターは、その上に置かれたフィードバック層を、それぞれ赤色、緑色、および青色にパターン形成して、画素状にパターン形成することができる。別の実施形態では、一つまたはそれ以上のフィードバック層は、偏光を使用して材料上に作成された平面波のホログラムを有する感光材料から、形成することができる。この光は、その伝播方向に対して直角な任意の軸に沿って平面偏光してよく、あるいは、別法として、この光は、右円偏光、左円偏光、または楕円偏光であってよい。これら実施形態では、フィードバック層は、偏光されたフィードバック光を、ＯＬＥＤまたはＬＥＤデバイスの共振空洞内に返す。一実施形態では、この偏光されたフィードバック光は、同一の偏光状態を有する発光層からの光の放出を誘導する。したがって、ＯＬＥＤまたはＬＥＤデバイスによって生成された光のかなりの部分または全部が、フィードバック層内にホログラムを作成するのに使用された元の光と同一の、あるいは、実質的に同一の、偏光状態を有する可能性がある。
【０１０６】
一実施形態では、一つまたはそれ以上の偏光されたホログラフィックフィードバック層は、フォトマスクを通してのパターン形成された曝露で書き込んでよい。一態様では、発光デバイスの個別の領域は、異なった偏光状態の光による一連のパターン形成された曝露を使用することによって、異なる偏光状態を有する光を放出するよう制約してよい。例えば、画素化矩形マトリックスにパターン形成されたフィードバック層は、直交する直線状の偏光軸を有する交互の画素を有していてよい。
【０１０７】
別の実施形態では、一つまたはそれ以上のフィードバック層は、キラル中心を有する材料で形成し、かつ、例えば、材料が一次元のフォトニック結晶屈折率プロファイルを有している場合、フォトニック結晶フィードバック層として使用してよい。例えば、均質に配列されたコレステリック液晶は、一次元のフォトニック結晶屈折率プロファイルが生じるような螺旋構造を誘起するキラル中心を有している。これは、図６に示されている。平面偏光の偏光方向は、材料の螺旋構造のピッチが十分に短い場合、媒質を通過することによる影響を受けない。この場合、螺旋軸に対して平行な伝播軸を有する光は、正弦波状に変化する屈折率を呈する。この構造は、コレステリック反応性メソゲンモノマーを重合することによって生成されるポリマー膜から形成してよい。
【０１０８】
別の実施形態では、一つまたはそれ以上の従来のＯＬＥＤ導体および半導体層は、それらが、例えば、ＯＬＥＤ内でのそれらの従来の機能性に加えて、フォトニック結晶構造体としても作用するのを可能にするよう、作製することができる。例えば、フィードバック層のフォトニック結晶構造体は、ＯＬＥＤ構造体自体の内部に伸長していてよい。例えば、ＯＬＥＤ内の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を造るのに使用される材料は、フィードバック層内の屈折率交番と同じピッチのキラル液晶位相または構造体を有していてよい。これら材料は、架橋部分で誘導体化し、かつ、干渉パターンがそれらの中に記録されるよう増感してよい。このようにして、フィードバック層ホログラムは、ＯＬＥＤ内に伸長してよい。
【０１０９】
フォトニック結晶構造体をＯＬＥＤ構造体内に伸長させるよう、ＯＬＥＤ構成層の光学
的性質を修正する有用な態様の一つは、上述したように、欠陥モードレーザーを生成するためには、その中にＯＬＥＤエミッターが設置されている欠陥ゾーンが、光の１波長相当分未満の厚さを有していてよいことである。例えば、この態様は、青色光の場合、１波長に相当する厚さは、さまざまなＯＬＥＤ機能層の組み合わせた厚さよりも小さいので、青色ＦＥ−ＯＬＥＤの場合に有用である。したがって、一実施形態では、欠陥モードデバイスを設計する方法の一つは、上述したように、フォトニック結晶構造体をＯＬＥＤ内に伸長させることを含んでいてよい。
【０１１０】
上述した実施形態は、説明的な例であって、本発明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。例えば、発光デバイスの例としてＯＬＥＤデバイスを使用したが、ＯＬＥＤに限定されない他の発光性材料または構造体を使用してよい。さらに、屈折率プロファイル、光の方向などは、平面に対して「直角」なものとして記述したが、それらは、厳密に直角である必要はなく、直角または実質的に直角な状態に近い範囲にあると理解すべきである。したがって、本願に記述された実施形態は、それらが平面に対してほぼ直角または実質的に直角である場合を含んでいてもよい。さらに、異なる実施形態を参照して記述された各種の構成要素および態様は、異なる実施形態の間で可換的であり、かつ、特定の一実施形態に限定されない。したがって、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ような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】
【０１１１】
【図１】一実施形態における発光デバイスを示す。
【図２】光が全反射を受ける臨界角を示す。
【図３】ＯＬＥＤデバイスの効率、明るさ、および電圧を示すグラフである。
【図４】共振空洞相当物を含んでいるデバイスを示す。
【図５】広帯域発光層および二つの画素化フィードバック層を有する画素化デバイスを示す。
【図６】コレステリック液晶の一次元のフォトニック屈折率プロファイルを示す。
【図７】別の実施形態におけるフィードバック増強型発光デバイスを示す。
【図８】別の実施形態におけるＯＬＥＤ発光素子、二つのホログラフィックフィードバック素子、および光学的スペーサーを有するフィードバック増強型発光デバイスを示す。
【図９】一実施形態におけるフィードバック増強型ＯＬＥＤ構造体を示す。
【図１０】一実施形態におけるパターン形成されたホログラムを生成するための二重マスクデバイスの一例を示す。
【図１１】一実施形態におけるパターン形成されたホログラムを生成するための単一マスクデバイスの一例を示す。
【図１２】図１０の二重マスクデバイス内の放射照度と位置との比較を示すグラフである。
【図１３】図ｌｌの単一マスクデバイス内の放射照度と位置との比較を示すグラフである。
【図１４】放射照度しきい値＝ａのホログラムに使用される材料の照射線量率と照射線量との比較を示すグラフである。
【図１５】シングルモードＦＥ−ＯＬＥＤとマルチモードＦＥ−ＯＬＥＤの構造を対比する線図である。
【図１】
2005524958.tif 000003
【図２】
2005524958.tif 000004
【図３】
2005524958.tif 000005
【図４】
2005524958.tif 000006
【図５】
2005524958.tif 000007
【図６】
2005524958.tif 000008
【図７】
2005524958.tif 000009
【図８】
2005524958.tif 000010
【図９】
2005524958.tif 000011
【図１０】
2005524958.tif 000012
【図１１】
2005524958.tif 000013
【図１２】
2005524958.tif 000014
【図１３】
2005524958.tif 000015
【図１４】
2005524958.tif 000016
【図１５】
2005524958.tif 000017
【国際調査報告】
2005524958.tif 000018
2005524958.tif 000019