(57)【要約】ポンプビーム光を供給するためのバックライトユニット２２０を含む、着色ピクセル化光を発生するためのディスプレイ装置である。この装置はまた、ピクセルを持ち、ポンプビーム光に応答する微小共振器型光発生アレイ１００を含む。各ピクセルは、透明基板と、所定の波長範囲の光を反射するボトム誘電スタックと、ポンプビーム光に応答する、ディスプレイ光を発生するための活性領域と、ボトム誘電スタックと離して設けられ、所定の波長範囲の光を反射するトップ誘電スタックとを含む。この装置は更に、微小共振器型光発生アレイからの選択されたディスプレイ光を通過させるための光シャッター３１０と、微小共振器型光発生アレイと光シャッターとの間に配置した偏光層３０５と、光シャッター上に配置し、ディスプレイ光の視野角を広げるためのビームエキスパンダ３２０または色変換層とを含む。
2008502947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色ピクセル化光を発生するためのディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイ装置は、
ａ）ポンプビーム光を供給するためのバックライトユニットと、
ｂ）ピクセルを持ち、ポンプビーム光に応答する微小共振器型光発生アレイと、
ｃ）前記微小共振器型光発生アレイからの選択されたディスプレイ光を通過させるための光シャッターと、
ｄ）前記微小共振器型光発生アレイと前記光シャッターとの間に配置した偏光層と、
ｅ）前記光シャッター上に配置した、ディスプレイ光の視野角を広げるためのビームエキスパンダと、
を備え、
前記ピクセルはそれぞれ、
ｉ）透明基板と、
ｉｉ）所定の波長範囲の光を反射するボトム誘電スタックと、
ｉｉｉ）ディスプレイ光を発生するための、ポンプビーム光に応答する活性領域と、
ｉｖ）前記ボトム誘電スタックと離して設けられ、所定の波長範囲の光を反射するトップ誘電スタックと、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
異なるピクセルの前記活性領域は、前記ポンプビーム光に応じて、異なる色のディスプレイ光を発生することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記ポンプビーム光は、少なくとも１つの誘電スタックを透過して前記活性領域に差し込むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記光シャッターは、
選択されたディスプレイ光を透過させるための、印加された界に応答する液晶を含む少なくとも１つの層と、
前記液晶層の選択された部分に前記界を印加するための手段と、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記光シャッターは、偏光フィルムから成る少なくとも１つの層を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記光シャッターは、エレクトロウェッティングスイッチを備える少なくとも１つの層を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記バックライトユニットは、発光ダイオードまたは冷陰極蛍光ランプを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、
前記活性領域は、
少なくとも１つの周期的利得領域と、
前記周期的利得領域のいずれかの側に、前記周期的利得領域がデバイスの定常波電磁界の波腹の位置となるように配置されているスペーサ層と、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のディスプレイ装置において、
異なるピクセルの前記周期的利得領域は、赤色光、緑色光、または青色光を発することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域は、有機ホスト材料と、ドーパントと、を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項８に記載のディスプレイ装置において、
前記スペーサ層は、ポンプビーム光および微小共振器光に対してほぼ透明であることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のディスプレイ装置において、
前記スペーサ層は、１，１−ビス（４−ビス（４−メチルフェニル）アミノフェニル）シクロヘキサンまたは二酸化ケイ素を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域の、緑色光を発する部分は、
アルミニウム＝トリス（８−ヒドロキシキノリン）であるホスト材料と、
［１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ベンゾピラノ［６，７，８−ｉｊ］キノリジン−１１−オン］であるドーパントと、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域の、赤色光を発する部分は、
アルミニウム＝トリス（８−ヒドロキシキノリン）であるホスト材料と、
［４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］であるドーパントと、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域の、青色光を発する部分は、
２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジナフタレン−２−イル−アントラセンであるホスト材料と、
２，５，８，１１−テトラキス（１，１−ジメチルエチル）ペリレンであるドーパントと、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１６】
請求項８に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域は、ポリマー系材料を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１７】
請求項８に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域は、無機ナノ粒子を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１８】
着色ピクセル化光を発生するためのディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイ装置は、
ａ）ポンプビーム光を供給するためのバックライトユニットと、
ｂ）ピクセルを持ち、ポンプビーム光に応答する微小共振器型光発生アレイと、
ｃ）前記微小共振器型光発生アレイからの選択された着色光を通過させるための光シャッターと、
ｄ）前記微小共振器型光発生アレイと前記光シャッターとの間に配置した偏光層と、
ｅ）異なる部分を含み、かつ前記選択された着色光の視野角を広げるために取り付けた色変換層であって、選択された前記異なる部分が青色の光に応じて異なる色の光を発生する、色変換層と、
を含み、
前記ピクセルはそれぞれ、
ｉ）透明基板と、
ｉｉ）所定の波長範囲の光を反射するボトム誘電スタックと、
ｉｉｉ）青色光を発生するための、ポンプビーム光に応答する活性領域と、
ｉｖ）前記ボトム誘電スタックと離して設けられ、所定の波長範囲の光を反射するトップ誘電スタックと、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記色変換層は、赤色ディスプレイ光および緑色ディスプレイ光を発生するための、異なる色変化材料を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記光シャッター上に配置した、前記色変換層からの赤色光および緑色光を反射するための、第３の誘電スタックを更に含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２１】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記ポンプビーム光は、少なくとも１つの前記誘電スタックを透過して前記活性領域に差し込むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２２】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記光シャッターは、
選択されたディスプレイ光を透過させるための、印加された界に応答する液晶を含む少なくとも１つの層と、
前記液晶層の選択された部分に前記界を印加するための手段と、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２３】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記光シャッターは、偏光フィルムから成る少なくとも１つの層を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２４】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記光シャッターは、エレクトロウェッティングスイッチを備えた少なくとも１つの層を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２５】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記バックライトユニットは、発光ダイオードまたは冷陰極蛍光ランプを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２６】
請求項１８に記載のディスプレイ装置において、
前記活性領域は、
少なくとも１つの周期的利得領域と、
前記周期的利得領域のいずれかの側に、前記周期的利得領域がデバイスの定常波電磁界の波腹の位置となるように配置されているスペーサ層と、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域は、有機ホスト材料と、ドーパントと、を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２８】
請求項２６に記載のディスプレイ装置において、
前記スペーサ層は、ポンプビーム光および微小共振器光に対してほぼ透明であることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載のディスプレイ装置において、
前記スペーサ層は、１，１−ビス（４−ビス（４−メチルフェニル）アミノフェニル）シクロヘキサンまたは二酸化ケイ素を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３０】
請求項２７に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域の、青色光を発する部分は、
２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジナフタレン−２−イル−アントラセンであるホスト材料と、
２，５，８，１１−テトラキス（１，１−ジメチルエチル）ペリレンであるドーパントと、
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３１】
請求項２６に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域は、ポリマー系材料を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３２】
請求項２６に記載のディスプレイ装置において、
前記周期的利得領域は、無機ナノ粒子を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小共振器型デバイスアレイを用いて着色光を発生するためのディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書の解釈を容易にするため、以下の用語を定義する。光学軸とは、伝播する光に複屈折が見られない方向を指す。偏光子および検光子とは、電磁波を偏光させる素子を指すが、光源に近いものを偏光子、見る者に近いものを検光子と呼ぶ。偏光素子は、偏光子と検光子の両方を指す。方位角φと傾斜角θは、光学軸の向きを明示するために用いる。偏光子と検光子の透過軸に関しては、その傾斜角θがゼロであるため方位角φのみを用いる。
【０００３】
図１は、ｘｙｚ座標系３において光学軸１の方向を明示するための方位角φと傾斜角θの定義を示している。ｘｙ平面は、ディスプレイ面５に対して平行であり、ｚ軸は、ディスプレイのノーマル方向７に対して平行である。方位角φは、ｙ軸と、ｘｙ平面に投影した光学軸９との角度である。傾斜角θは、光学軸１とｘｙ平面との角度である。
【０００４】
ディスプレイ用のピクセル化着色光を発生する方法には、例えば、一般的なパッシブまたはアクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスを用いるなど、多くの方法がある。もう一つの方法は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用いるものである。典型的なＬＣＤ装置では一対の偏光子の間に液晶セルを置く。ディスプレイに差し込んだ光は最初の偏光子で偏光される。光が液晶セルを通過すると、液晶材の分子配向によって光は偏光され、検光子を通過するものか、あるいは検光子によって遮られるものかのいずれかとなる。液晶分子の配向は、セルに電圧を印加することにより変えることが可能で、これによりＬＣＤピクセルを通過する光強度の総量を変えることができる。この原理を用いることで、ＬＣＤのスイッチングに必要なエネルギーは最小となる。このスイッチングエネルギーは一般に、陰極ルミネセンス材料を用いた陰極線管（ＣＲＴ）において必要とされるエネルギーより遙かに少ないため、液晶材を用いたディスプレイの製造をより魅力のあるものとしている。
【０００５】
典型的な液晶セルは、赤色、緑色、および青色透過ピクセルから成るカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）を含んでいる。バックライトユニット（ＢＬＵ）からの光の大部分を透過させるため、各ＣＦＡピクセルの透過スペクトルは大きな半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つものでなければならない。大きなＦＷＨＭにより、ＬＣＤの色域は最大でＮＴＳＣ色域標準のおよそ０．７となる。更に、光がＣＦＡに差し込む場合、光の３分の２はＣＦＡによって吸収され、透過されるものは３分の１以下である。これに応じて、各ピクセルの透過スペクトルを外れたこの光の吸収はディスプレイ全体の効率を低下させてしまう。
【０００６】
透過型ＬＣＤは、光源、導光板（ＬＧＰ）、反射板、拡散板、コリメーティングフィルム、および反射偏光子を含むバックライトユニットによって照らされる。反射偏光子は、好ましくない偏光の光を循環させ、反射するために用いられる。しかし、好ましくない偏光光の全てが再循環されるわけではなく、また再循環された光の全てが正しい偏光状態でＢＬＵから出るわけではない。このため、反射偏光子から反射された光の一部しか正しい偏光状態に再循環されない。この結果、偏光されないＢＬＵ光源では、ボトム偏光子を通過する際の効率の損失がほぼ２倍になってしまう。
【０００７】
コンピュータのモニタ、テレビ、その他の事務用および家庭用ディスプレイに使用されているＣＲＴやその他の種類の電子ディスプレイは、急速にＬＣＤに取って代わられている。しかし、ＬＣＤは大きな視角ではコントラスト比があまり良くない。大きな視角でのコントラスト比の向上がなければ、ＬＣＤの市場への参入は限られるであろう。コントラスト比が良くないのは、一般に、ディスプレイの暗状態（dark state）の輝度が大きくなるためである。ＬＣＤは、ディスプレイが軸（視角ゼロ度）を中心とした狭い視野角（viewing cone）内で最も高いコントラスト比となるように作られている。軸から外れて大きな視角でディスプレイを見ると、暗状態の輝度が大きくなるためコントラスト比が小さくなる。軸から外れてフルカラーディスプレイを見ると、暗状態の輝度が増すだけでなく、暗および明状態（bright state）の両方で色のシフトが起こる。過去においては、この色相のシフトとコントラスト比の低下を改善するため、補償フィルムのディスプレイへの導入や、更にマルチドメインを使用したピクセルのセグメント化など、様々な方法で努力が成されてきた。しかしこれらの方法は、色相シフトとコントラスト比を僅かに、また限られた視野角で向上させるだけであった。更に、補償フィルムとマルチドメイン液晶セルの製造は一般に高価であるため、ディスプレイ全体のコストを押し上げてしまう。
【０００８】
他のフラットパネルディスプレイでは、ＬＣＤの前にフォトルミネセント（ＰＬ）スクリーンを加えることによって視角の問題の解決を図った。これは、W. Crossland, SID Digest 837, (1997)に記述のように、ＰＬ−ＬＣＤと呼ばれる。このディスプレイは、周波数帯の狭いバックライトユニットと、液晶変調器と、色を発生するためのフォトルミネセント出力スクリーンとを用いている。ＰＬ−ＬＣＤ光源は、ＵＶ波長域の光を用いており、これは液晶材の劣化を加速すると考えられる。また、ＰＬ−ＬＣＤ光源は、一般的なＬＣＤディスプレイに用いられている標準的な冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）に比べて非常に効率が悪い。
【０００９】
一般に、通常のＬＣＤディスプレイに関わる問題点を持たないディスプレイの製造は有益である。前述のように、これらの欠点とは、（偏光されないバックライトと、ＣＦＡの使用による）効率の低下、不十分な色域、および広い視角でのコントラストと色の低下である。ＯＬＥＤディスプレイはこれらの欠点の一部を解決するものであるが、今現在でも寿命が短く製造コストが高い。製造コストを高くする原因の一つはＯＬＥＤの設計にあって、ＯＬＥＤエミッタ領域をピクセル化する必要があること、電流駆動型デバイス用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が非常に複雑であることなどである。
【００１０】
【非特許文献１】Ｗ．  Ｃｒｏｓｓｌａｎｄ，  ＳＩＤ  Ｄｉｇｅｓｔ  ８３７，  (１９９７)
【非特許文献２】Ｒ．Ｎ．  Ｂｈａｒｇａｖｅ，  Ｐｈｙｓ．  Ｓｔａｔ．  Ｓｏｌ．  ２２９，  ８９７  （２００２）
【非特許文献３】Ａ．Ｐ．  Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ，  ＭＲＳ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  １８  （１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
故に、本発明の目的は、例えば、効率の低下、不十分な色域、および広い視角でのコントラストと色の低下など、一般的なＬＣＤディスプレイの持つ欠点を克服したディスプレイの提示である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、以下の構成を有する、着色ピクセル化光を発生するためのディスプレイ装置によって達成される。すなわち、ａ）ポンプビーム光を供給するためのバックライトユニットと、ｂ）ピクセルを持ち、ポンプビーム光に応答する微小共振器型光発生アレイと、ｃ）微小共振器型光発生アレイからの選択されたディスプレイ光を通過させるための光シャッターと、ｄ）微小共振器型光発生アレイと光シャッターとの間に配置した偏光層と、  ｅ）光シャッター上に配置した、ディスプレイ光の視野角（angular cone of view）を広げるためのビーム・エキスパンダ。ここで、各ピクセルは、以下の構成、すなわち、ｉ）透明基板と、ｉｉ）所定の波長範囲の光を反射するボトム誘電スタックと、ｉｉｉ）ディスプレイ光を発生するための、ポンプビーム光に応答する活性領域と、ｉｖ）ボトム誘電スタックと離して設けられた、所定の波長範囲の光を反射するトップ誘電スタックと、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の特長は、液晶ディスプレイ用の光源として、ピクセル化した二次元微小共振器型デバイスアレイを用いる点である。微小共振器型デバイスは適切なデバイスデザインとすることによって有利な特徴を持ち、出力光の発散角を１０〜１５度以下に小さくすることができる。この小さな発散角は、微小共振器のカラー素子と液晶ディスプレイのカラー素子との１：１対応を可能にする。これにより、ＬＣＤフィルム構成要素の一つであるカラーフィルタアレイを加える不要がなくなる。
【００１４】
微小共振器光はほぼ軸上でＬＣスイッチを通過するため、広視角によるコントラストと色のシフトに関する問題は限られる。更に、光源が平行に近いものであると、ディスプレイ構造から液晶視角補償フィルムを除くことができるという特長がある。また、ＬＣＤ構成要素の一部としてコリメーティングフィルムを加えることは一般的であるが、二次元アレイからの微小共振器型デバイス出力は自然に平行化する（発散角１０〜１５度以下）ため、これらのフィルムを除くことができる。
【００１５】
本発明のもう一つの長所は、各カラー素子から発せられる光のスペクトルが狭いことである。この性質によって液晶ディスプレイの色域は大きく広がる。例えばプライベートに見る場合のように視角が限られた方が良い用途では、光源をほぼ平行にすることで、通常のものに比べて軸方向に見たディスプレイの輝度が大幅に向上する。この向上により、ディスプレイ輝度を著しく上げ、あるいは、代わりにディスプレイの出力効率を著しく上げる（バッテリーの寿命を大きく延ばすことができる）ことが可能となる。
【００１６】
本発明は、ほぼ平行かつスペクトルの狭い光源によって可能となる。更にこの光源は、大きさが８０×２４０μｍ規模の通常の基板から成る赤色、緑色、および青色発光素子を含むものでなければならない。これらの基準に合う光源は、図２に概略図を示すような二次元微小共振器型アレイデバイス１００である。図３は、微小共振器型アレイデバイス１００の平面図を示したものであり、微小共振器型デバイスの表面には赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）発光素子２０５を定める必要がある。通常の基板から赤色、緑色、および青色の微小共振器光を発生させるため、活性領域１３０を、有機系利得媒体を含むものとしても良い。また最近の研究（R.N. Bhargave, Phys. Stat. Sol. 229, 897 (2002)）では、無機系ナノ粒子から可視波長の発光が得られる可能性が指摘されている。ひとつの可能性は、ドープしていない、あるいはＭｎ２＋またはＥｕ２＋などの不純物でドープした、ＺｎＯナノ粒子（望ましくは粒径１０ｎｍ以下）である。もう一つの例として、コロイド状ＣｄＳｅ／ＣｄＳヘテロ構造量子ドットは量子収量約８０％を示している（A.P. Alivisatos, MRS Bulletin 18 (1998)）。
【００１７】
図２に戻って、基板１１０は光透過性でなければならない。このため、基板１１０は透明なガラスまたはプラスチックスとすることができる。基板１１０の上には、屈折率の高い誘電体と低い誘電体とを交互に重ねたボトム誘電スタック１２０を配置する。一般に、ボトム誘電スタック１２０は、所定の波長範囲の微小共振器光を反射するよう設計されている。典型的な高屈折率材料および低屈折率材料はそれぞれＴｉＯ２およびＳｉＯ２である。ボトム誘電スタック１２０は、プラズマ化学蒸着、電子ビーム（ｅビーム）蒸着、またはスパッタリングで堆積させることができる。その他の方法は、当該技術で一般的に行われているようなポリマー押出やゾル−ゲルおよびコロイド堆積である。
【００１８】
ボトム誘電スタック１２０上に、活性領域１３０を堆積させる。図２は、活性領域１３０が一つの大きな層ではなく、多層型複合物であることを示している。活性領域１３０は、スペーサ層１７０によって隔てられた１つ以上の周期的利得領域（periodic gain regions）１６０を含んでいる。周期的利得領域１６０の厚さは一般に５０ｎｍ以下、望ましくは５〜３０ｎｍである。スペーサ層１７０の厚さは、周期的利得領域（単数または複数）が微小共振器の定常電磁界（ｅ界）の波腹の位置となるように選ぶ。活性領域１３０中に周期的利得領域１６０（単数または複数）を用いると、出力変換効率がより大きくなり、また好ましくない自発放出が少なくなる。要するに、活性領域１３０は、１つ以上の周期的利得領域１６０およびスペーサ層を含み、このスペーサ層は、周期的利得領域（単数または複数）のいずれかの側に、周期的利得領域（単数または複数）がデバイスの定常波電磁界の波腹の位置となるように配置されている。
【００１９】
周期的利得領域１６０（単数または複数）は、高い量子効率で蛍光を発する、小分子量の有機材料、ポリマー系有機材料、または無機系ナノ粒子のいずれかを含む。小分子量の有機材料は一般に高真空（１０−６Torr）熱蒸着で堆積させるが、複合ポリマー類と無機ナノ粒子は一般にスピンコーティングで形成する。
【００２０】
特に別に述べられない限り、“置換”または“置換基”の語は、基または水素以外の原子を意味するために用いられる。更に“基”を用いる場合、置換基が置換可能な水素を含むならば、置換されていない形の置換基だけでなく、置換基がデバイスの有用性に必要とされる性質を損なわない限り、ここに述べる１つ以上の置換基で更に置換された形も含むものとする。適当に、置換基はハロゲンでも、あるいは炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、イオウ、セレン、またはホウ素原子によって分子の残りの部分と結合していても良い。置換基は、例えば、ハロゲン（クロロ、ブロモ、またはフルオロなど）；ニトロ；ヒドロキシル；シアノ；カルボキシル；あるいは、更に置換できる基、例えば、直鎖または分枝鎖、あるいは環状アルキルを含むアルキル（メチル、トリフルオロメチル、エチル、ｔ−ブチル、３−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）プロピル、およびテトラデシルなど）；アルケニル（エチレン、２−ブテンなど）；アルコキシ（メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、２−メトキシエトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ヘキシルオキシ、２−エチルヘキシルオキシ、テトラデシルオキシ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エトキシ、および２−ドデシルオキシエトキシなど）；アリール（フェニル、４−ｔ−ブチルフェニル、２，４，６−トリメチルフェニル、ナフチルなど）；アリールオキシ（フェノキシ、２−メチルフェノキシ、α−ナフチルオキシまたはβ−ナフチルオキシ、および４−トリルオキシなど）；カルボンアミド（carbonamide）（アセトアミド、ベンズアミド、ブチルアミド、テトラデカンアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）アセトアミド、α−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチルアミド、α−（３−ペンタデシルフェノキシ）ヘキサンアミド、α−（４-ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェノキシ）テトラデカンアミド、２−オキソ−ピロリジン−１−イル、２−オキソ−５−テトラデシルピロリン（pyrrolin）−１−イル、Ｎ−メチルテトラデカンアミド、Ｎ−スクシンイミド、Ｎ−ナフタルイミド、２，５−ジオキソ−１−オキサゾリジニル、３−ドデシル−２，５−ジオキソ−１−イミダゾリル、Ｎ−アセチル−Ｎ−ドデシルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、ベンジルオキシカルボニルアミノ、ヘキサデシルオキシカルボニルアミノ、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノキシカルボニルアミノ、フェニルカルボニルアミノ、２，５−（ジ−ｔ−ペンチルフェニル）カルボニルアミノ、ｐ−ドデシルフェニルカルボニルアミノ、ｐ−トリルカルボニルアミノ、Ｎ−メチルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルウレイド、Ｎ−メチル−Ｎ−ドデシルウレイド、Ｎ−ヘキサデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクタデシルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジオクチル−Ｎ’−エチルウレイド、Ｎ−フェニルウレイド、Ｎ，Ｎ−ジフェニルウレイド、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｐ−トリルウレイド、Ｎ−（ｍ−ヘキサデシルフェニル）ウレイド、Ｎ，Ｎ−（２，５−ジ−ｔ−ペンチルフェニル）−Ｎ’−エチルウレイド、およびｔ−ブチルカルボンアミドなど）；スルホンアミド（メチルスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ｐ−トリルスルホンアミド、���−ドデシルベンゼンスルホンアミド、Ｎ−メチルテトラデシルスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイルアミド（N,N-dipropyl-sulfamoylamino）、およびヘキサデシルスルホンアミドなど）；スルファモイル（Ｎ−メチルスルファモイル、Ｎ−エチルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイル、Ｎ−ヘキサデシルスルファモイル、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルファモイル、Ｎ−［３−（ドデシルオキシ）プロピル］スルファモイル、Ｎ−［４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］スルファモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルスルファモイル、およびＮ−ドデシルスルファモイルなど）；カルバモイル（Ｎ−メチルカルバモイル、Ｎ，Ｎ−ジブチルカルバモイル、Ｎ−オクタデシルカルバモイル、Ｎ−［４−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）ブチル］カルバモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−テトラデシルカルバモイル、およびＮ，Ｎ−ジオクチルカルバモイルなど）；アシル（アセチル、（２，４−ジ−ｔ−アミルフェノキシ）アセチル、フェノキシカルボニル、ｐ−ドデシルオキシフェノキシカルボニル、メトキシカルボニル、ブトキシカルボニル、テトラデシルオキシカルボニル、エトキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、３−ペンタデシルオキシカルボニル、およびドデシルオキシカルボニルなど）；スルホニル（メトキシスルホニル、オクチルオキシスルホニル、テトラデシルオキシスルホニル、２−エチルヘキシルオキシスルホニル、フェノキシスルホニル、２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシスルホニル、メチルスルホニル、オクチルスルホニル、２−エチルヘキシルスルホニル、ドデシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル、フェニルスルホニル、４−ノニルフェニルスルホニル、およびｐ−トリルスルホニルなど）；スルホニルオキシ（ドデシルスルホニルオキシ、ヘキサデシルスルホニルオキシなど）；スルフィニル（メチルスルフィニル、オクチルスルフィニル、２−エチルヘキシルスルフィニル、ドデシルスルフィニル、ヘキサデシルスルフィニル、フェニルスルフィニル、４−ノニルフェニルスルフィニル、およびｐ−トリルスルフィニルなど）；チオ（エチルチオ、オクチルチオ、ベンジルチオ、テトラデシルチオ、２−（２，４−ジ−ｔ−ペンチルフェノキシ）エチルチオ、フェニルチオ、２−ブトキシ−５−ｔ−オクチルフェニルチオ、およびｐ−トリルチオなど）；アシルオキシ（アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ、オクタデカノイルオキシ、ｐ−ドデシルアミドベンゾイルオキシ、Ｎ−フェニルカルバモイルオキシ、Ｎ−エチルカルバモイルオキシ、およびシクロヘキシルカルボニルオキシなど）；アミノ（amine）（フェニルアニリノ、２−クロロアニリノ、ジエチルアミノ（diethylamine）、およびドデシルアミノ（dodecylamine）など）；イミノ（１−（Ｎ−フェニルイミド）エチル、Ｎ−スクシンイミド、および３−ベンジルヒダントイニルなど）；ホスファート（ジメチルホスファート、エチルブチルホスファートなど）；ホスファイト（ジエチルホスファイト、ジヘキシルホスファイトなど）；ヘテロ環基、ヘテロ環オキシ基、またはヘテロ環チオ基（そのそれぞれは置換可能であり、また、酸素、窒素、イオウ、リン、またはホウ素から成る群より��ばれる少なくとも１つのヘテロ原子と炭素原子とから成る、３〜７員のヘテロ環である。２−フリル、２−チエニル、２−ベンズイミダゾリルオキシ、または２−ベンゾチアゾリルなど）；トリエチルアンモニウムなどの第４級アンモニウム；トリフェニルホスホニウムなどの第４級ホスホニウム；トリメチルシリルオキシなどのシリルオキシ、とすることができる。
【００２１】
所望ならば、この置換基自体を、更にここに述べたような置換基で１回以上置換しても良い。当業者ならば、特定の用途に適した所望の性質となるよう、使用する特定の置換基を選択することが可能であり、その例としては、電子吸引基、電子供与基、および立体基が挙げられる。ひとつの分子が２つ以上の置換基を持てる場合、別に定められていない限り、置換基が互いに結合して縮合環などの環を形成することができる。一般に、上記の基およびその置換基としては、炭素数４８以下、典型的に炭素数１〜３６、一般に炭素数２４以下のものが挙げられるが、選択した特定の置換基に応じてそれより大きな数も可能である。置換基としては、ベンゾ、ジベンゾ、ナフタ、またはジナフト縮合誘導体などの縮合環誘導体が挙げられる（但し、これらに限定するものではない）。これらの縮合環誘導体も更に置換することができる。
【００２２】
（単数または複数の）有機系周期的利得領域１６０（または発光材料）は単一のホスト材料から成るものであっても良いが、より一般的には、（単数または複数の）ゲスト化合物（ドーパント）でドープしたホスト材料を含むものである。発光は主にドーパントから生じ、またどのような色のものであっても良い。これらのホスト−ドーパントの組み合わせは、有機系利得媒体において非ポンピング散乱／吸収損失が非常に小さくなる（１ｃｍ−１以下とすることができる）ため有利である。ドーパントは一般に高蛍光染料より選ばれるが、りん光化合物、例えば、国際公開第ＷＯ９８／５５５６１号、国際公開第ＷＯ００／１８８５１号、国際公開第ＷＯ００／５７６７６号、および国際公開第ＷＯ００／７０６５５号の、ＯＬＥＤに関する出願に記載の遷移金属錯体も有用である。ドーパントは通常、０．０１〜１０重量％をホスト材料に被覆する。これらは、赤色、緑色、または青色いずれかの色相を持つ光を発するよう選ぶことができる。赤色発光層に有用なホスト−ドーパントの組み合わせの例は、ホスト材料としてＡｌｑ、ドーパントとして１％のＬ３９（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）である。
【００２３】
ドーパントとして染料を選ぶ際に重要な関係は、ドーパント材料の吸収とホスト材料の放出の比較である。ホストからドーパント分子への効率良いエネルギー移動（フォルスター（Forster）エネルギー移動を経由した）に必要な条件は、ドーパントの吸収がホスト材料の放出と重なり合うことである。ホスト分子とドーパント分子との間でのエネルギーの無放射移動を含むフォルスターエネルギー移動の概念は、当業者には周知である。ホスト材料の選択において重要な関係は、ホスト材料の吸収がポンプビーム１８０光の発光スペクトルとほぼ一致することである。更に、ホスト材料、あるいはホスト材料にドーパントを加えたものの吸収が、微小共振器型アレイデバイス１００の微小共振器放出波長において小さいことが望ましい。吸収の許容範囲は、ホストとドーパントとを加えた配合物の吸収係数が微小共振器放出の波長において１０００ｃｍ−１以下であることである。
【００２４】
有用な蛍光発光材料としては、I.B. Berlman, "Handbook of Fluorescence Spectra of Aromatic Molecules" Academic Press, New York, 1971、および欧州特許第ＥＰ１００９０４１号に記載のような多環芳香族化合物が挙げられる。２つ以上のアミン基を持つ第３級芳香族アミン類もオリゴマー系材料に加えて用いることができる。
【００２５】
別の種類の有用な発光材料（ホストまたはドーパント用の）としては芳香族第３級アミン類が挙げられる。後者は、炭素原子のみと結合している３価の窒素原子を少なくとも１つ含み、その少なくとも１つが芳香環の環員である化合物であることが分かっている。ある一つの形態では、芳香族第３級アミンは、アリールアミン、例えば、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、またはオリゴマー系アリールアミンであっても良い。モノマー系トリアリールアミン類の例は、クラプフェルら（Klupfel, et al.）による米国特許第３，１８０，７３０号に示されている。１つ以上のビニルラジカルで置換され、および／または少なくとも１つの活性水素を含む基を有する、他の適当なトリアリールアミン類は、ブラントレイら（Brantley, et al.）による米国特許第３，５６７，４５０号および米国特許第３，６５８，５２０号に開示されている。
【００２６】
より望ましい芳香族第３級アミン類は、米国特許第４，７２０，４３２号および米国特許第５，０６１，５６９号に記載のような、少なくとも２つの芳香族第３級アミン部分を含むものである。このような化合物としては、次の構造式Ａで示されるものが挙げられる。
【００２７】
【化１】
2008502947.tif 000003
【００２８】
上記構造式中、Ｑ１およびＱ２はそれぞれ、芳香族第３級アミン部分より選ばれる。Ｇは、アリーレン、シクロアルキレン、またはアルキレン基などの、炭素−炭素結合の結合基である。実施の形態において、Ｑ１またはＱ２の少なくとも１つは、多環縮合環構造、例えばナフタレンを含む。Ｇがアリール基である場合には、フェニレン、ビフェニレン、またはナフタレン部分であると都合が良い。
【００２９】
構造式Ａに当てはまる２つのトリアリールアミン部分を含む有用なトリアリールアミン類は、構造式Ｂで示される。
【００３０】
【化２】
2008502947.tif 000004
【００３１】
上記構造式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素原子、アリール基、またはアルキル基を示し、あるいは、Ｒ１およびＲ２は共にシクロアルキル基を構成する原子を示す。Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立してアリール基を示し、これは更に次の構造式Ｃで示されるようなジアリール置換アミノ基で置換されている。
【００３２】
【化３】
2008502947.tif 000005
【００３３】
上記構造式中、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ、選択されたアリール基である。ある実施の形態において、Ｒ５またはＲ６の少なくとも１つは、多環縮合環構造、例えばナフタレンを含む。
【００３４】
ホスト材料は、置換または非置換のトリアリールアミン化合物を含んでいても良い。もう一つの芳香族第３級アミン類は、テトラアリールジアミン類である。好ましいテトラアリールジアミン類としては、アリーレン基を経て結合した、構造式Ｃで示されるような２つのジアリールアミノ基が挙げられる。有用なテトラアリールジアミン類としては構造式Ｄで示されるものが挙げられる。
【００３５】
【化４】
2008502947.tif 000006
【００３６】
上記構造式中、各Ａｒｅは、フェニレンまたはアントラセン部分などの、独立して選ばれたアリーレン基である。ｎは１〜４の整数である。Ａｒ、Ｒ７、Ｒ８、およびＲ９は独立して選ばれたアリール基である。典型的な実施の形態において、Ａｒ、Ｒ７、Ｒ８、およびＲ９の少なくとも１つは、多環縮合環構造、例えばナフタレンである。
【００３７】
前述の構造式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの様々なアルキル、アルキレン、アリール、およびアリーレン部分は、それぞれ更に置換されていても良い。典型的な置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、およびハロゲン類（フッ素、塩素、および臭素など）が挙げられる。様々なアルキルおよびアルキレン部分は一般に１〜約６個の炭素原子を含んでいる。シクロアルキル部分は３〜約１０個の炭素原子を含むことができるが、一般に５、６、または７個の炭素原子を含むもの、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、およびシクロヘプチル環構造である。アリールおよびアリーレン部分は通常、フェニルおよびフェニレン部分である。
【００３８】
発光材料は、芳香族第３級アミン化合物の１種類単独で形成されるものでも、またはその混合物より形成されるものでも良い。詳細には、トリアリールアミン、例えば、構造式Ｂを満たすトリアリールアミンを、構造式Ｄに示すようなテトラアリールジアミンと組み合わせて用いることができる。ホスト材料としては、置換または非置換ジカルバゾール−ビフェニル化合物が挙げられる。有用な芳香族第３級アミン類の例は以下のとおりである。
【００３９】
４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−１，１’−ビフェニル  （ＣＢＰ）  （Ｄ１）、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル  （Ｄ２）、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ビフェニル  （Ｄ３）、
４，４’−ビス［Ｎ−（２-ナフチル）−Ｎ−ｐ−トリルアミノ］ビフェニル  （Ｄ４）、
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、
１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、
４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クアドリフェニル、
ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、
４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（ｐ−トリル）−４，４'−ジアミノビフェニル、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（１−ナフチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、
Ｎ−フェニルカルバゾール、
４，４”−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−ターフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（３−アセナフテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン、
４，４’−ビス［Ｎ−（９−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４,４”−ビス［Ｎ−（１−アントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］−ｐ−ターフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオランテニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフタセニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、
２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、
２，６−ビス［ジ−（１−ナフチル）アミノ］ナフタレン、
２,６−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ナフタレン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２−ナフチル）−４，４”−ジアミノ−ｐ−ターフェニル、
４，４’−ビス｛Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（１−ナフチル）フェニル］アミノ｝ビフェニル、
４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）アミノ］ビフェニル、
２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミノ］フルオレン、
１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフタレン、
４，４’，４”−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン。
【００４０】
ホスト材料は、置換または非置換のアザ芳香族化合物を含むことができる。例えば、ホスト材料は、置換または非置換のアクリジン、キノリン、プリン、フェナジン、フェノキサジン、またはフェナントロリン化合物を含むことができる。カルバゾール誘導体は有用なホストである。有用なフェナントロリン材料の例としては、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリンおよび４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリンが挙げられる。
【００４１】
ホストおよびドーパント分子としては、米国特許第４，７６８，２９２号、米国特許第５，１４１，６７１号、米国特許第５，１５０，００６号、米国特許第５，１５１，６２９号、米国特許第５，４０５，７０９号、米国特許第５，４８４，９２２号、米国特許第５，５９３，７８８号、米国特許第５，６４５，９４８号、米国特許第５，６８３，８２３号、米国特許第５，７５５，９９９号、米国特許第５，９２８，８０２号、米国特許第５，９３５，７２０号、米国特許第５，９３５，７２１号、および米国特許第６，０２０，０７８号に開示のものが挙げられる（但し、これらに限定するものではない）。
【００４２】
８−ヒドロキシキノリンの金属錯体および類似の誘導体（構造式Ｅ）は、エレクトロルミネッセンスを維持することが可能で、特に５００ｎｍより長い波長、例えば、緑色、黄色、オレンジ色、および赤色の発光に適した有用なホスト材料の一群を成している。
【００４３】
【化５】
2008502947.tif 000007
【００４４】
上記構造式中、Ｍは金属を示し、ｎは１〜３の整数であり、Ｚは独立して、それぞれの出現毎に、少なくとも２つの縮合芳香環を持つ核を構成する原子を示す。
【００４５】
前述より、金属は、１価、２価、３価、または４価金属であって良いことは明らかである。この金属は、例えば、リチウム、ナトリウム、またはカリウムなどのアルカリ金属；マグネシウムまたはカルシウムなどのアルカリ土類金属；アルミニウムまたはガリウムなどの土類金属；あるいは、亜鉛またはジルコニウムなどの遷移金属であっても良い。一般に、有用なキレート化金属であることが知られる全ての１価、２価、３価、または４価金属が使用できる。
【００４６】
Ｚは、少なくとも２個の縮合芳香族環を含み、その少なくとも１つがアゾールまたはアジン環であるヘテロ環核を構成している。脂肪族環と芳香族環の両方を含む追加の環は、必要ならば、必要とされた２つの環に縮合させることができる。機能を向上させることなく分子が嵩高くならないよう、環員原子は通常１８以下に保つ。
【００４７】
ホスト材料は、置換または非置換のキレート化オキシノイド化合物を含んでいても良い。
【００４８】
有用なキレート化オキシノイド化合物（ＣＯ）の例は以下のとおりである。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン  ［別名、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］、
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン  ［別名、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム（ＩＩ）］、
ＣＯ−３：ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト］亜鉛（ＩＩ）、
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）、
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン  ［別名、トリス（８−キノリノラト）インジウム］、
ＣＯ−６：アルミニウム＝トリス（５−メチルオキシン）  ［別名、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）］、
ＣＯ−７：リチウム＝オキシン  ［別名、（８−キノリノラト）リチウム（Ｉ）］、
ＣＯ−８：ガリウム＝オキシン  ［別名、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（ＩＩＩ）］、
ＣＯ−９：ジルコニウム＝オキシン  ［別名、テトラ（８−キノリノラト）ジルコニウム（ＩＶ）］。
【００４９】
ホスト材料としては、置換または非置換のアントラセン化合物が挙げられる。
【００５０】
９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（構造式Ｆ）の誘導体は、フォトルミネセンスを維持することが可能で、特に４００ｎｍより長い波長、例えば、青、緑、黄、オレンジ、または赤色の発光に適した有用なホストの一群を成している。
【００５１】
【化６】
2008502947.tif 000008
【００５２】
上記構造式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６は、各環上の１つ以上の置換基を示す。各置換基はそれぞれ、以下のグループより選ばれる。
グループ１：水素または炭素数１〜２４のアルキル、
グループ２：炭素数５〜２０のアリールまたは置換アリール、
グループ３：アントラセニル、ピレニル、またはペリレニルである縮合芳香環の完成に必要な炭素数４〜２４のもの、
グループ４：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、またはその他のヘテロ環系である縮合ヘテロ芳香環の完成に必要な炭素数５〜２４のヘテロアリールまたは置換ヘテロアリール、
グループ５：炭素数１〜２４のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ、またはアリールアミノ、
グループ６：フルオロ、クロロ、ブロモ、またはシアノ。
【００５３】
具体的な例としては、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（Ｆ１）および２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（Ｆ２）が挙げられる。９，１０−ビス（４−（２，２'−ジフェニルエテニル）フェニル）アントラセンの誘導体などの他のアントラセン誘導体もホストとして有用である。
【００５４】
ベンズアゾール（benzazole）誘導体（構造式Ｇ）は、フォトルミネセンスを維持することが可能で、特に４００ｎｍより長い波長、例えば、青色、緑色、黄色、オレンジ色、または赤色の発光に適した有用なホストの一群を成している。
【００５５】
【化７】
2008502947.tif 000009
【００５６】
上記構造式中、ｎは３〜８の整数であり、Ｚは、Ｏ、ＮＲ、またはＳであり、ＲおよびＲ’はそれぞれ、水素；炭素数１〜２４のアルキル、例えば、プロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル、など；炭素数５〜２０のアリール、またはヘテロ原子で置換されたアリール、例えば、フェニル、ナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、およびその他のヘテロ環系；クロロ、フルオロなどのハロゲン；または、縮合芳香環の完成に必要な原子である。Ｌは、複数のベンズアゾール類を共に共役結合または非共役結合させる、アルキル、アリール、置換アルキル、または置換アリールなどの結合単位である。有用なベンズアゾールの一例は、２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）である。
【００５７】
ホスト材料は、置換または非置換のベンズオキサゾール化合物、置換または非置換のベンズチアゾール化合物、あるいは置換または非置換のベンズイミダゾール化合物を含むことができる。ホスト材料は、置換または非置換のオキサゾール化合物、置換または非置換のトリアゾール化合物、あるいは置換または非置換のオキサジアゾール化合物を含むことができる。オキサゾール化合物の有用な例としては、１，４−ビス（５−フェニルオキサゾール−２−イル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチル−５−フェニルオキサゾール−２−イル）ベンゼン、および１，４−ビス（５−（ｐ−ビフェニル）オキサゾール−２−イル）ベンゼンが挙げられる。オキサジアゾール化合物の有用な例としては、２−（４−ビフェニリル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾールおよび２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールが挙げられる。トリアゾール化合物の有用な例としては、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾールが挙げられる。
【００５８】
ホスト材料またはドーパント材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体も有用である。米国特許第５，１２１，０２９号には多くの例が挙げられている。有用な発光材料（ホストまたはドーパント）は一般構造式（Ｈ）または（Ｉ）を持つことができる。
【００５９】
［化８］
Ｘ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｚ    （Ｈ）
【００６０】
［化９］
Ｘ−（ＣＨ＝ＣＨ）ｎ−Ｚ    （Ｉ）
【００６１】
上記構造式中、ＸおよびＺはそれぞれ、置換または非置換の芳香族基、あるいは１個の窒素原子を含む、置換または非置換の芳香族錯体環基（aromatic complex ring group）である。ｎは、１、２、または３に等しい。Ｙは、２価の芳香族基、または、１個の窒素原子を含む２価の芳香族錯体環基である。有用な例としては、１，４−ビス（２−メチルスチリル）−ベンゼン、４，４’−（９，１０−アントラセンジイルジ−２，１−エテンジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）ベンゼンアミン、４，４’−（１，４−ナフタレンジイルジ−２，１−エテンジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−メチルフェニル）ベンゼンアミン、および４，４’−（１，４−フェニレンジ−２，１−エテンジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−（４−トリル））ベンゼンアミンが挙げられる。
【００６２】
有機系ドーパントを、３００〜１７００ｎｍで発光するように選択する。このようなドーパントは蛍光またはりん光染料より選ぶことができる。有用な蛍光ドーパントとしては、先にホスト材料として述べた材料が挙げられる。その他の有用な蛍光ドーパントとしては、置換または非置換の、アントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン（rubrene）、クマリン、ローダミン、およびキナクリドンの各誘導体、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウムおよびチアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン（periflanthene）誘導体、インデノペリレン（indenoperylene）誘導体、ビス（アジニル）アミン（bis(azinyl)amine）ホウ素化合物、ビス（アジニル）メタン化合物、ナフチリジン、フルオランテン（fluoranthene）、フラン、インドール、チアフェン（thiaphene）、ベンゾキサンテン、ピレン、ペロピレン（peropyrene）、テルフェニル、クアテルフェニル、キンクエフェニル、セキシフェニル、アントアントレン（anthanthrene）、ビスアントレン（bisanthrene）化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ置換ベンジデン（benzidene）誘導体、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアリールベンジデン（tetrarylbenzidene）誘導体、およびカルボスチリル化合物またはそれらの組み合わせが挙げられる（但し、これらに限定するものではない）。これらの材料類の誘導体も有用なホスト材料またはそれらの組み合わせとして適している。ホスト材料はしばしば、少なくとも３個のフェニレン部分を含む化合物である。
【００６３】
有用なドーパントの具体例としては以下の表に示すものが挙げられる（但し、これらに限定するものではない）。
【００６４】
【表１】
2008502947.tif 000010
【００６５】
【表２】
2008502947.tif 000011
【００６６】
【表３】
2008502947.tif 000012
【００６７】
【表４】
2008502947.tif 000013
【００６８】
【表５】
2008502947.tif 000014
【００６９】
他の発光材料としては、米国特許第４，５３９，５０７号に記載の様々なヘテロ環光学増白剤が挙げられる。
【００７０】
発光材料はまた、ポリマー系材料、２種類以上のポリマー系材料の混合物、あるいはドープしたポリマーまたはポリマー混合物であっても良い。発光材料としては更に、ドーパントを含む、または含まない、１つ以上の非ポリマー系材料およびポリマー系材料が挙げられる。典型的なドーパントは、非ポリマー系分子に関して先に挙げたものである。非ポリマー系ドーパントは、ポリマー系ホスト内に分子状に分散させ、あるいはドーパントを、少量成分として共重合によってホストポリマーに加えても良い。典型的なポリマー系材料としては、ディアス−ガルシアら（Diaz-Garcia, et al.）による米国特許第５，８８１，０８３号とその参考文献に教示されているような、置換および非置換のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）誘導体、置換および非置換のポリ（ｐ−フェニレン）（ＰＰＰ）誘導体、置換および非置換のポリフルオレン（ＰＦ）誘導体、置換および非置換のポリ（ｐ−ピリジン）、置換および非置換のポリ（ｐ−ピリダルビニレン）誘導体、置換および非置換のポリ（ｐ−フェニレン）のはしご形ポリマー類および脚立形ポリマー類、およびそれらの共重合体が挙げられる（但し、これらに限定するものではない）。置換基としては、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、ニトロ、チオ、ハロ、ヒドロキシ、およびシアノが挙げられる（但し、これらに限定するものではない）。典型的なポリマー類は、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）や、ジアルキル−、ジアリール−、ジアミノ−、またはジアルコキシ−置換ＰＰＶや、モノアルキル−モノアルコキシ置換ＰＰＶや、モノアリール置換ＰＰＶや、９，９’−ジアルキルまたはジアリール−置換ＰＦや、９，９’−モノアルキル−モノアリール置換ＰＦや、９−モノアルキルまたはアリール置換ＰＦや、ＰＰＰや、ジアルキル−、ジアミノ−、ジアリール−、またはジアルコキシ−置換ＰＰＰや、モノアルキル−、アリール−、アルコキシ−、またはアミノ−置換ＰＰＰ、である。更に、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリチオフェン類、ポリピロール、ポリアニリン、および共重合体、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート）（別名、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などの、ポリマー系材料も使用できる。
【００７１】
上記の有機材料は昇華による堆積が適しているが、良好なフィルムを形成するため、必要に応じてバインダを加えた溶媒から堆積させても良い。材料がポリマーである場合、溶媒を用いた堆積が一般に好ましい。昇華によって堆積を行う材料は、例えば米国特許第６，２３７，５２９号に記載のように、しばしばタンタルから成る昇華用「ボート」から蒸発させ、あるいは、最初にドナーシート上に被覆し、次に基板のすぐ近くで昇華させても良い。材料混合物から成る層は、別々の昇華用ボートを用いて、あるいは材料を予め混合して一つのボートまたはドナーシートから被覆することができる。
【００７２】
図３に示し、また先に述べたように、微小共振器型デバイスアレイは、８０×２４０μｍ程度の大きさの赤色、緑色、および青色放出ピクセルを含むものである。放出される色は、放出経路（emission path）の長さと周期的利得領域１６０に含まれる利得媒体の蛍光スペクトルとの組み合わせによって決まる。周期的利得領域１６０に含まれる利得媒体のパターン化した堆積は、シャドウマスク、一体化（integral）シャドウマスク（米国特許第５，２９４，８７０号）、位置決めされた熱染料のドナーシートからの転写（米国特許第５，６８８，５５１号、米国特許第５，８５１，７０９号、および米国特許第６，０６６，３５７号）、およびインクジェット法（米国特許第６，０６６，３５７号）を用いて行うことができる。周期的利得領域１６０が１つ以上の層である場合、それに合うようパターン化した堆積を繰り返す必要がある。
【００７３】
有機系微小共振器デバイスの多くは、水分または酸素、あるいはその両者に感受性を持つため、通常、窒素またはアルゴンなどの不活性雰囲気中に封入する。密閉したデバイス中に、アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレイ類、シリカゲル、ゼオライト類、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、硫酸塩、または金属ハロゲン化物および過塩素酸塩などの乾燥剤を入れても良い。封入および脱水法としては、米国特許第６，２２６，８９０号に記載の方法が挙げられる（但し、これに限定するものではない）。封入技術においては、更に、ＳｉＯｘ、テフロン（登録商標）、無機物／ポリマーを交互に並べた層などの遮断層も知られている。
【００７４】
スペーサ層１７０としては、微小共振器放出１９０とポンプビーム１８０の両方に対して透明度の高い材料の使用が望ましい。この実施の形態においては、可視および近紫外スペクトルにおける吸収が非常に小さく、その屈折率が殆どの有機ホスト材料より僅かに低いため、１，１−ビス（４−ビス（４−メチルフェニル）アミノフェニル）シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）をスペーサ材料として選ぶ。定常電磁界の波腹（standing e-field antinodes）と（単数または複数の）周期的利得領域１６０との重なりを最大とする助けとなるため、この屈折率の違いは有用である。有機スペーサ材料の他にも、更にスペーサ層１７０は、その吸収が小さく、またその屈折率が有機ホスト材料より小さいため、ＳｉＯ２などの無機系材料から成るものでも良い。無機系スペーサ層を用いる場合、材料を、熱蒸着、低い堆積温度（約７０℃）での電子ビーム、あるいはコロイド法のいずれかで堆積させることができる。
【００７５】
活性領域１３０の成長の後、トップ誘電スタック１４０を堆積させる。トップ誘電スタック１４０は、ボトム誘電スタック１２０から離して置き、所定の波長範囲の光を反射する。その組成はボトム誘電スタックと類似している。トップ誘電スタック１４０は有機物を含む（有機系利得媒体の場合）活性領域１３０上に堆積するため、有機物の融解と、試料を冷やして室温に戻す際に起こる熱膨張によるずれ（有機物と無機誘電スタック材料との間の）が起きないよう、その堆積温度は低く保たなければならない。このためトップ誘電スタック１４０のための典型的な堆積温度は１００℃以下である。トップ誘電スタックは、電子ビーム、低エネルギースパッタリング、またはコロイド堆積などの通常の方法で堆積させることができる。効果的な微小共振器型デバイス性能を得るため、ボトム誘電スタック１２０のピーク反射率は９９％以上、一方、トップ誘電スタック１４０のピーク反射率は９０％以下であることが望ましい。
【００７６】
微小共振器型アレイデバイス１００は、入射ポンプビーム源１８０により光学的に駆動され、微小共振器放出１９０を発する。ポンプビーム光１８０はインコヒーレントなＬＥＤ光であっても良い。図２は、トップ誘電スタック１４０を通過する微小共振器放出１９０を示している。あるいは、誘電スタックの反射性を適切に設定することで、基板１１０を通過する微小共振器放出１９０を用いて、トップ誘電スタック１４０を通して微小共振器構造を光学的にポンピングしても良い。微小共振器型アレイデバイス１００は以下の機構で作動する。ポンプビーム１８０は基板１１０とボトム誘電スタック１２０を透過し、周期的利得領域１６０（単数または複数）で吸収される。このとき、ポンプビームエネルギーの一部はより波長の長い微小共振器光として再び放出される。基板１１０を通してポンプビーム１８０が差し込む場合は、微小共振器放出１９０を主にトップ誘電スタック１４０を通って放出させるため、トップ誘電スタックのピーク反射率をボトム誘電スタック１２０のピーク反射率より小さくするよう選ぶ必要がある。デバイスの出力変換効率を上げるため、一般に両方の誘電スタックに追加の誘電層を加え、トップ誘電スタック１４０のポンプビーム１８０に対する反射性をより高くし、ボトム誘電スタック１２０のポンプビーム１８０に対する透過性をより高くする。
【００７７】
微小共振器型アレイデバイス１００を含む本発明のディスプレイを用いることで、簡略化された液晶ディスプレイを作成することができる。図４に示すようなより簡略化されたＬＣＤは一般に、バックライトユニット２２０と、微小共振器型アレイデバイス１００と、偏光子３０５と、光シャッター層３１０と、ビームエキスパンダ３２０と、を含んでいる。バックライトユニット２２０は、微小共振器型アレイデバイス１００に向けてポンプビーム光１８０を供給する。微小共振器型アレイデバイス１００は偏光子３０５と共に、光シャッター層３１０に向けて、着色され、ピクセル化され、偏光された光を供給する源となる。光シャッター層３１０は、ピクセル化構造中に光を通過させ、または遮断する。ビームエキスパンダ３２０は、光シャッター層３１０から出た光を受け、その視野角を広げる。
【００７８】
図５〜図８に示すような、ポンプビーム光１８０を発生するためのバックライトユニット２２０は、拡散板２４０と、発光ダイオード（ＬＥＤ）２３０または冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）２８０のいずれかと、を含む。拡散板２４０は、微小共振器型アレイデバイス１００に差し込む光を均一にする。ＬＥＤ２３０は一般に、ウェーブガイド２６０の縁を照らし、光を、微小共振器型アレイデバイス１００を照らすように向ける線状アレイ２５０か、あるいは、微小共振器型アレイデバイス１００を直接照らす面状アレイ２７０のいずれかである。ＣＣＦＬ２８０は一般に、微小共振器型アレイデバイス１００を照らすよう光を向けるウェーブガイド２６０の縁を照らすか、あるいは、拡散板の下に列３００に並べて微小共振器型アレイデバイス１００を直接照らすかのいずれかである。
【００７９】
微小共振器型アレイデバイス１００の小さな発散角により、微小共振器型アレイの発光素子２０５と光シャッター層３１０のカラー素子との１：１対応が可能となる。これにより、光シャッター層３１０の構成要素の一つとしてカラーフィルタアレイを加える必要がなくなる。光シャッター層３１０は、微小共振器型アレイデバイス１００から差し込む着色光を調節する必要があるだけであるため、カラーフィルタアレイに関わる効率の損失は限られる。微小共振器型アレイデバイス１００から出力される光がほぼ平行化しているという特徴により、更に、ディスプレイ構造から視角補償フィルムを取り除くことができる。微小共振器型アレイデバイス１００光出力の自然平行化（発散角１０〜１５度以下）によっても、一般にバックライトユニット２２０に含まれるコリメーティングフィルムを除くことができる。ディスプレイ構造から視角補償フィルムとコリメーティングフィルムとを除くことによって、液晶ディスプレイデバイスのコストを下げることができる。しかし、隣接ピクセルからの光の漏れを防ぐため、微小共振器型アレイデバイス１００光出力は僅かでも発散させてはならない。隣接ピクセルを経て不正確な色の光が漏れ出さないようにするため、光シャッター層３１０を通過する際に微小共振器光が約８０×２４０μｍの適当なピクセルの大きさの中に入るよう、微小共振器型アレイの発光素子２０５の大きさを僅かに小さくしなければならない。発光素子の大きさは、ボトム誘電スタック１２０と基板１１０との間に選択的に金属を堆積させることにより調節することができる。望ましい金属は、公知の蒸着技術で選択的に堆積することのできるＡｌまたはＡｇである。これらの金属は、ポンプビーム光１８０を良く反射し、金属堆積物の間を通過するまでポンプビーム光１８０を循環させる。
【００８０】
図９に示すように、光シャッター層３１０は一般に、微小共振器型アレイデバイス１００から最も離れた側に検光子３４０を備えた液晶セル３３０である。液晶セル３３０は、ＣＦＡを含まない以外は通常の液晶セルと同様である。微小共振器型アレイデバイス１００からの光出力は、赤色、緑色、および青色微小共振器放出にピクセル化されているため、液晶セル３３０はＣＦＡを必要としない。液晶セル３３０は、最も上と最も下に液晶基板３５０を備えている。液晶セル３３０中の液晶基板３５０はガラス板またはプラスチック基板のいずれかを含むことができる。液晶基板３５０の厚さは、隣接するピクセルを通って光の漏れを生じる視差が起こらないよう、十分薄くなければならない。液晶基板３５０の厚さは望ましくは０．５ｍｍ以下である。液晶基板３５０はいずれも、パターン化された透明導体層３６０で覆われている。典型的な透明導体は酸化インジウムスズである。各透明導体層３６０の上には配向層３７０が被覆されている。最後に、２つの配向層３７０の間に液晶材３８０を被覆する。液晶セル３３０は、選択的に電圧を印加して液晶分子を配向させることにより、微小共振器型アレイデバイス１００から出力される光の強度を調節する。液晶セル３３０には更に、ディスプレイをアクティブに駆動させる薄膜トランジスタを各ピクセル位置に加えることができる。しかし、本発明は特定の駆動機構を必要としない。光シャッター層３１０は更に、液晶セル３３０から出力された偏光光を分離する検光子３４０を含む。
【００８１】
当業者ならば、本発明には別の光シャッターも使用できることが分かるであろう。一例は、エレクトロウェッティング（electrowetting）で製造した光シャッターである。ヘイズら（Hayes, et al.）により、Nature, 425, 383 (2003)で示されたように、この光スイッチでは、染料を含む油滴が各ピクセルの表面を覆う割合を、印加する電界によって変える。つまり、電界でピクセル表面の疎水性を調節する。ヘイズらによる、Nature, 425, 383 (2003)では、油滴の後ろの白色反射板で反射を行う反射型ディスプレイにおけるそのスイッチの使用を想定している。エレクトロウェッティングスイッチは更に、バックプレインが反射性である代わりに透明である場合、透過型としても使用できる。
【００８２】
微小共振器型アレイデバイス１００の光出力はほぼ平行化されているため、図４のＬＣＤデバイスの最後の要素として、着色光出力の視野角を大きくするためにビームエキスパンダ３２０を加える必要がある。ビームエキスパンダ３２０と成り得る要素は、拡散板要素またはミクロレンズアレイである。この要素は、ディスプレイ画像の先鋭度（sharpness）を保ち、かつ、視野角を大きくするものでなければならない。より詳細には、ビームエキスパンダ３２０を出た各ピクセル光は、ビームエキスパンダ３２０に入る前と同様に明らかに識別可能でなければならない。目的とする見方に応じて、ビームエキスパンダ３２０による視野角の拡大は調整することができる。
【００８３】
図１０に示すように、本液晶ディスプレイデバイスの別の実施の形態は、バックライトユニット２２０と、青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５と、偏光子３０５と、光シャッター層３１０と、赤色／緑色誘電スタック３１５と、色変換層３２５とを含むものである。バックライトユニット２２０は、青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５で用いるポンプビーム光１８０を供給する。青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５は、偏光子３０５と共に、光シャッター層３１０に対する青色偏光光源となる。青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５に関しては、それが青色微小共振器光のみを出力する以外、その組成と操作は前述のものと類似である。光シャッター層３１０は、ピクセル化構造中に青色光を通過させ、または遮断する。色変換層３２５は、青色微小共振器光を選択的に吸収し、赤色および緑色ディスプレイピクセルの位置においてこれを赤色光および緑色光へ下方変換（down convert）する。赤色光および緑色光のみを見る者の方へ伝搬させるよう、色変換層３２５と光シャッター層３１０との間に赤色／緑色誘電スタック３１５を置く。青色ディスプレイピクセルの位置において、下方変換は起きない。結果として、平行化した青色微小共振器光の放出視野角（angular emission cone）を広げるため、青色ディスプレイピクセルの位置において、色変換層３２５は前方散乱要素を含んでいる。
【００８４】
青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５から青色だけが放出される場合、この操作を最適化するため、光シャッター層３１０を僅かに変えることができる。より詳細には、液晶セル３３０は、選択的に電圧を印加して液晶分子を配向させることによって青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５から出力される青色光の強度を調節する。青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５から入射する青色微小共振器光の中心波長に対して、暗状態が最良となるよう、液晶セル３３０を調整しなければならない。このようにしてディスプレイデバイスのコントラストを大きくすることができる。
【００８５】
色変換層３２５は、変調された青色微小共振器光を選択的に吸収し、赤色および緑色ディスプレイピクセルの位置においてそれを赤色光および緑色光に下方変換する。青色光を赤色光および緑色光に下方変換するために、この層は、それぞれ固体マトリックス中に赤色および緑色発光有機蛍光染料を含むことができる。有機蛍光染料は蛍光量子効率が高く吸収断面積が大きいという利点を持つ。更にこれらは、スピンコーティングなどの低コストの堆積技術で堆積させることができる。量子効率の高い赤色および緑色有機染料の候補としてはそれぞれ、［４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］（ＤＣＪＴＢ）と、［１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ベンゾピラノ［６，７，８−ｉｊ］キノリジン−１１−オン］（クマリン５４５Ｔ）が挙げられる。青色発光微小共振器型アレイデバイス１０５で放出させる場合、両者は、１００％に近い蛍光量子効率（固体フィルムとして）と、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲に大きな吸収断面積を持つ。下方変換体として有機蛍光染料を用いる他に、最近の結果では、色変換体層３２５中における蛍光化合物として、無機量子ドット（quantum dots）の使用の実現性が指摘されている。例えば、コロイド状ＣｄＳｅ／ＣｄＳヘテロ構造量子ドットは、８０％を超える量子収量を示した（A.P. Alivisatos, MRS Bulletin 18 (1998)）。有機または無機蛍光材料を含む固体マトリックスは、可視波長光に対して透明であり、低コストの方法で堆積できるものでなければならない。望ましい固体マトリックスは、ポリ酢酸ビニルまたはＰＭＭＡなどの透明プラスチックスである。有機染料を用いてマトリックスをドープする場合、染料濃度を、消光が始まる濃度より僅かに低く保つ必要がある。このため、ＤＣＪＴＢおよびクマリン５４５Ｔに対するドーピング濃度は０．５〜２％の範囲となる。
【００８６】
選択した有機蛍光染料に関する内部量子効率がほぼ１００％であっても、外部量子効率は、固体マトリックス中での光トラッピングによって制限されることがある。外部量子効率を大きくするために望ましい方法は、染料粒子を固体マトリックス材料と共に堆積させる際に、染料粒子と共に散乱中心を加えることである。散乱粒子は、放出波長（赤色および緑色）の半分程度の直径と、固体マトリックスとは異なる屈折率を持ち、可視スペクトル範囲において透明でなければならない。ＴｉＯ２は、可視スペクトルの範囲で透明であり、またその屈折率が大きいことから、望ましい粒子といえる。
【００８７】
見る者の方にディスプレイ光を向ける必要があるため、色変換層３２５と光シャッター層３１０との間に赤色／緑色誘電スタック３１５を置く。赤色／緑色誘電スタック３１５は、赤色および緑色放出の８０％以上を反射し、青色微小共振器光の少なくとも９０％を通過させるものでなければならない。赤色／緑色誘電スタック３１５は、ポリマー押出、コロイド堆積、またはプラズマＣＤＶなど、低コストの方法で堆積することが望ましい。本技術で一般に行われているその他の方法も可能である。
【００８８】
上記のように、色変換体層３２５は、下方変換することなく青色レーザ光を透過させる青色ピクセルを含んでいる。青色微小共振器光の発散角は狭いため、青色ピクセルは、青色光の放出視野角を広くする材料を組み合わせる必要がある。当該技術でよく知られているように、青色微小共振器光を前方に優先的に散乱させる散乱粒子を用いても良い。緑色および赤色ピクセルに関しては、散乱粒子は、固体マトリックスとは異なる屈折率を持ち、更に透明でなければならない。散乱粒子の大きさと屈折率の両方を、前方散乱を大きくする公知の配合に従って選ぶ。青色ピクセルマトリックスに散乱粒子を加えて放出視野角を広くする以外に、他の方法も当該技術で一般的に行われているように可能である。
【００８９】
色変換体層３２５の青色、緑色、および赤色ピクセルは、ディスプレイの用途（ディスプレイ面積および解像度を与える）に応じた大きさとし、またコスト効果の高い方法を選択して用いて堆積する必要がある。その一つは、フォトレジスト配合物に蛍光粒子と散乱粒子とを加える方法である。このような方法は、染色した粒子をフォトレジスト配合物に加える、染色光画像形成フォトレジストの製造に用いられている（一般にＣＦＡはこの手法で堆積する）。この方法を用いて、色変換体層３２５の青色、緑色、および赤色部分は、当該技術で公知の写真平板法を用いて選択的に堆積することができる。色変換体層３２５を写真平板法で選択的に堆積する以外に、他の方法も当該技術で一般的に行われているように使用できる。
【００９０】
光シャッター層３１０からのＣＦＡの除去によって得られる効率のアップに加え、光源としての大面積の青色発光微小共振器型アレイデバイスには別の長所がある。青色微小共振器光放出はほぼ平行化されているため、視角補償フィルムとコリメーティングフィルム（通常、バックライトユニット２２０中に見られる）の両方をディスプレイ構造から除くことができる。ディスプレイ構造から視角補償フィルムとコリメーティングフィルムを省くことで、液晶ディスプレイデバイスのコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】光学軸の方向を特定するため傾斜角と方位角の定義の理解に有用な斜視図である。
【図２】光学的にポンピングされた二次元微小共振器型デバイスアレイ光源の側断面図である。
【図３】赤色、緑色、および青色発光素子を含む二次元微小共振器型デバイスアレイ光源の平面図である。
【図４】微小共振器型デバイスアレイ光源を含むディスプレイ装置の簡単な略図である。
【図５】微小共振器型デバイスアレイ光源をポンピングする線状ＬＥＤアレイ駆動バックライトユニットの簡単な略図である。
【図６】微小共振器型デバイスアレイ光源をポンピングする面状ＬＥＤアレイ駆動バックライトの簡単な略図である。
【図７】微小共振器型デバイスアレイ光源をポンピングする冷陰極蛍光ランプ駆動バックライトユニットの簡単な略図である。
【図８】微小共振器型デバイスアレイ光源をポンピングする冷陰極蛍光ランプ駆動バックライトユニットの別の実施の形態の簡単な略図である。
【図９】液晶セルと、検光子など、その構成要素と、の簡単な略図である。
【図１０】微小共振器型デバイスアレイ光源を含むディスプレイ装置の別の実施の形態の簡単な略図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  光学軸、３  ｘｙｚ座標系、５  ディスプレイ面、７  ディスプレイのノーマル方向、９  （ｘｙ平面に投影した）光学軸、１００  微小共振器型アレイデバイス、１０５  青色発光微小共振器型アレイデバイス、１１０  基板、１２０  ボトム誘電スタック、１３０  活性領域、１４０  トップ誘電スタック、１６０  周期的利得領域、１７０  スペーサ層、１８０  ポンプビーム光、１９０  微小共振器放出、２０５  発光素子、２２０  バックライトユニット、２３０  発光ダイオード、２４０  拡散板、２５０  線状アレイ、２６０  ウェーブガイド、２７０  面状アレイ、２８０  冷陰極蛍光ランプ、３００  列、３０５  偏光子、３１０  光シャッター層、３１５  赤色／緑色誘電スタック、３２０  ビームエキスパンダ、３２５  色変換（体）層、３３０  液晶セル、３４０  検光子、３５０  液晶基板、３６０  透明導体層、３７０  液晶分子のための配向層、３８０  液晶材、φ  方位角、θ  傾斜角。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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