(57)【要約】着色したピクセル化された光を生成するためのディスプレイ装置は、ポンプビーム光を生成するためのバックライトユニット、インターピクセル領域よりも高いネットゲインを有する離間レーザピクセルの配列を供給するために、離間位置において装置の特性を調節するための構造を含む垂直キャビティレーザアレイ装置、及びポンプビーム光に応じて青色光を生成する活性領域を含む。装置は、また、液晶、及び異なる部分を含む色変換層を含む光シャッタを含み、青色光に応じて選択された異なる部分は、異なる着色光を生成し、選択された着色光の観点の角度の円錐形を増加させる。
2008502924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ポンプビーム光を生成するためのバックライトユニットと、
ｂ）i）インターピクセル領域よりも高いネットゲインを有する離間レーザピクセルのアレイを供給するために、離間配置における装置の性質を調節するための構造、及び
ii）前記ポンプビーム光に応じて青色光を生成する活性領域、
を含む垂直キャビティレーザアレイ装置と、
ｃ）光シャッタと、及び
ｄ）青色光に応じて選択された異なる部分が異なる着色光を生成し、前記選択された着色光の観点の角度の円錐形を増加するよう適合された、異なる部分を含む色変換層と、
を有する、着色したピクセル化された光を生成するためのディスプレイ装置。
【請求項２】
偏光層が、前記垂直キャビティレーザアレイ装置及び前記光シャッタの間に備えられる、請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記垂直キャビティレーザアレイ装置が、更に、装置が予め決められた偏光方向を有する偏光を生成することを確実にするための、前記レーザアレイ装置中に配列された複屈折層を含む、請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
ａ）ポンプビーム光を生成するためのバックライトユニットと、
ｂ）i）透明基板、
ii）予め決められた範囲の波長にわたって光を反射し、前記基板を覆って配列される底部誘電体スタック、
iii）インターピクセル領域よりも高いネットゲインを有する離間レーザピクセルのアレイを供給するために、離間配置における装置の性質を調節するための手段、
iv）前記ポンプビーム光に応じて青色光を生成する活性領域、
v）前記底部誘電体スタックから間隔があき、予め決められた範囲の波長にわたって光を反射する上部誘電体スタック、
を含む垂直キャビティレーザアレイ装置と、
ｃ）前記垂直キャビティレーザアレイ装置からの選択された青色光を通過させることを可能にするための光シャッタと、
ｄ）色変換層から赤色及び緑色の光を反射するための、前記光シャッタの上部に配列された第三の誘電体スタックと、
ｅ）前記第三の誘電体スタックを覆って配列される異なる部分を含む色変換層であって、青色光に応じて選択された異なる部分が異なる着色光を生成し、前記選択された着色光の観点の角度の円錐形を増加させるように適合された色変換層と、
を有する、着色したピクセル化された光を生成するためのディスプレイ装置。
【請求項５】
偏光層が、前記垂直キャビティレーザアレイ装置及び前記光シャッタの間に備えられる、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記垂直キャビティレーザアレイ装置が、更に、装置が予め決められた偏光方向を有する偏光を生成することを確実にするための、前記レーザアレイ装置中に配列された複屈折層を含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記光シャッタが、選択された光を通過させることを可能にする適用される場に応答する液晶を有する少なくとも１つの層、及び前記場を液晶層の選択された部分に適用するための手段を含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記光シャッタが、少なくとも１つの偏光膜層を含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記光シャッタが、エレクトロウェッティングスイッチを有する少なくとも１つの層を含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記バックライトユニットが、発光ダイオード、又は冷陰極蛍光ランプを含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記活性領域が、１以上の周期性ゲイン領域、及び前記周期性ゲイン領域のいずれかの側に配列され、前記周期性ゲイン領域が、装置の定在波電磁場の波腹と揃うように配置されたスペーサ層を含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記周期性ゲイン領域が、有機ホスト材料及びドーパントを含み、前記スペーサ層が、ポンプビーム光及びレーザ光に対して実質的に透明である、請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記スペーサ層が、１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン又は二酸化ケイ素を含む、請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記周期性ゲイン領域が、２−tert−ブチル−９，１０−ジ−ナフタレン−２−イル−アントラセンのホスト材料、及び２，５，８，１１−テトラキス（１，１−ジメチルエチル）ペリレンのドーパントを含む、請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記周期性ゲイン領域が、高分子材料を含む、請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記周期性ゲイン領域が、無機ナノ粒子を含む、請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記離間レーザピクセルが、同一又は異なるサイズを有し、ピクセルの間の空間が同一又は異なる長さを有し、単一又はマルチモードのレーザ出力を生じる垂直キャビティレーザアレイ装置の出力を生成する、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記ピクセルの間の間隔が、０．２５〜４μｍの範囲である、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記ピクセルのサイズが２．５〜２０μｍの範囲である、請求項４記載ディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記ピクセルが、周期性二次元アレイ中に配列されている、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記ピクセルが、二次元アレイ中にランダムに配列されている、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項２２】
離間レーザピクセルの前記アレイが、前記ポンプビーム光を吸収するために選択された、多数の離間した吸収要素を含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項２３】
離間レーザピクセルの前記アレイが、離間した配置において、前記活性領域の発光特性を変化させることを含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記発光特性が、高強度のＵＶ照射によって変化する、請求項２３記載のディスプレイ装置。
【請求項２５】
離間レーザピクセルの前記アレイが、前記底部誘電体スタックの上面において、エッチング領域を選択的に形成することを含む、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項２６】
平坦化層が、前記選択的にエッチングされた底部誘電体スタックを覆って形成される、請求項２５記載のディスプレイ装置。
【請求項２７】
前記平坦化層が、ポリイミド又はＳｉＯ２を含み、化学的に機械研磨するシステムによって薄くされている、請求項２６記載のディスプレイ装置。
【請求項２８】
前記平坦化層が、ポリメチル−メタクリレートを含む、請求項２６記載のディスプレイ装置。
【請求項２９】
前記複屈折層が、前記活性領域と、前記底部又は上部誘電体層との間に配置される、請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項３０】
前記複屈折層が、前記誘電体スタックの１つの中に配置される、請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項３１】
前記複屈折層が、前記複屈折層の２つの側面の少なくとも一方に配置された配向層を含む、請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項３２】
前記配向層が、光配向法によって配向性を可能にする材料を含む、請求項３１記載のディスプレイ装置。
【請求項３３】
前記配向層が、機械的摩擦によって配向性を可能にする材料を含む、請求項３１記載のディスプレイ装置。
【請求項３４】
前記複屈折層が、その光軸が０°〜２０°の平均傾斜角を有する、ポジティブ又はネガティブの複屈折材料を含む、請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項３５】
前記複屈折材料が、高分子性液晶を含む、請求項３４記載のディスプレイ装置。
【請求項３６】
前記ポンプビーム光が、少なくとも１つの前記誘電体スタックを通って伝達され、前記活性領域に導入される、請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項３７】
ａ）ポンプビーム光を生成するためのバックライトユニットと、
ｂ）i）インターピクセル領域よりも高いネットゲインを有する離間レーザピクセルのアレイを提供するための底部誘電体スタックの第一の部分の上部表面に選択的に形成されるエッチングされた領域、及び
ii）前記ポンプビーム光に応じて青色光を生成する活性領域、
を含む垂直キャビティレーザアレイ装置と、
ｃ）光シャッタと、及び
ｄ）青色光に応じて選択された異なる部分が異なる着色光を生成し、前記選択された着色光の観点の角度の円錐形を増加するよう適合された、異なる部分を含む色変換層と、
を有する、着色したピクセル化された光を生成するためのディスプレイ装置。
【請求項３８】
偏光層が、前記垂直キャビティレーザアレイ装置及び前記光シャッタの間に備えられる、請求項３７記載のディスプレイ装置。
【請求項３９】
前記垂直キャビティレーザアレイ装置が、更に、装置が予め決められた偏光方向を有する偏光を生成することを確実にするための、前記レーザアレイ装置中に配列された複屈折層を含む、請求項３７記載のディスプレイ装置。
【請求項４０】
ａ）ポンプビーム光を生成するためのバックライトユニットと、
ｂ）i）透明基板、
ii）予め決められた範囲の波長にわたって光を反射し、前記基板を覆って配列される底部誘電体スタックの第一の部分、
iii）インターピクセル領域よりも高いネットゲインを有する離間レーザピクセルのアレイを供給するための前記底部誘電体スタックの第一の部分の上部表面に選択的に形成されるエッチングされた領域、
iv）前記エッチングされた第一の領域を覆って形成される前記底部誘電体スタックの第二の部分、
v）前記ポンプビーム光に応じて青色光を生成する活性領域、及び
vi）前記底部誘電体スタックから間隔があき、予め決められた範囲の波長にわたって光を反射する上部誘電体スタック、
を含む垂直キャビティレーザアレイ装置と、
ｃ）前記垂直キャビティレーザアレイ装置からの選択された青色光を通過させることを可能にするための光シャッタと、
ｄ）色変換層から赤色及び緑色の光を反射するための、前記光シャッタの上部に配列された第三の誘電体スタックと、及び
ｅ）前記第三の誘電体スタックを覆って配列される異なる部分を含む色変換層であって、青色光に応じて選択された異なる部分が異なる着色光を生成し、前記選択された着色光の観点の角度の円錐形を増加させるように適合された色変換層と、
を有する、着色したピクセル化された光を生成するためのディスプレイ装置。
【請求項４１】
偏光層が、前記垂直キャビティレーザアレイ装置及び前記光シャッタの間に備えられる、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４２】
前記垂直キャビティレーザアレイ装置が、更に、装置が予め決められた偏光方向を有する偏光を生成することを確実にするための、レーザアレイ装置中に配列された複屈折層を含む、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４３】
前記光シャッタが、選択された光を通過させることを可能にする適用される場に応答する液晶を有する少なくとも１つの層、及び前記場を液晶層の選択された部分に適用するための手段を含む、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４４】
前記光シャッタが、少なくとも１の偏光膜層を含む、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４５】
前記光シャッタが、エレクトロウェッティングスイッチを有する少なくとも１つの層を含む、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４６】
前記バックライトユニットが、発光ダイオード、又は冷陰極蛍光ランプを含む、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４７】
前記活性領域が、１以上の周期性ゲイン領域、及び前記周期性ゲイン領域のいずれかの側に配列され、前記周期性ゲイン領域が、装置の定在波電磁場の波腹と揃うように配置されたスペーサ層を含む、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項４８】
前記周期性ゲイン領域が、有機ホスト材料及びドーパントを含み、前記スペーサ層が、ポンプビーム光及びレーザ光に対して実質的に透明である、請求項４７記載のディスプレイ装置。
【請求項４９】
前記スペーサ層が、１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン又は二酸化ケイ素を含む、請求項４７記載のディスプレイ装置。
【請求項５０】
前記周期性ゲイン領域が、２−tert−ブチル−９，１０−ジ−ナフタレン−２−イル−アントラセンのホスト材料、及び２，５，８，１１−テトラキス（１，１−ジメチルエチル）ペリレンのドーパントを含む、請求項４７記載のディスプレイ装置。
【請求項５１】
前記周期性ゲイン領域が、高分子材料を含む、請求項４７記載のディスプレイ装置。
【請求項５２】
前記周期性ゲイン領域が、無機ナノ粒子を含む、請求項４７記載のディスプレイ装置。
【請求項５３】
前記離間レーザピクセルが、同一又は異なるサイズを有し、ピクセルの間の空間が同一又は異なる長さを有し、単一又はマルチモードのレーザ出力を生じる垂直キャビティーレーザアレイ装置の出力を生成する、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項５４】
前記ピクセルの間の間隔が、０．２５〜４μｍの範囲である、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項５５】
前記ピクセルのサイズが２．５〜２０μｍの範囲である、請求項４０記載ディスプレイ装置。
【請求項５６】
前記ピクセルが、周期性二次元アレイ中に配列されている、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項５７】
前記ピクセルが、二次元アレイ中にランダムに配列されている、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項５８】
平坦化層が、前記底部誘電体スタックの第一及び第二の部分の間に形成される、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【請求項５９】
前記平坦化層が、ポリイミド又はＳｉＯ２を含み、化学的に機械研磨するシステムによって薄くされている、請求項５８記載のディスプレイ装置。
【請求項６０】
前記平坦化層が、ポリメチル−メタクリレートを含む、請求項５８記載のディスプレイ装置。
【請求項６１】
前記複屈折層が、前記活性領域と、前記底部又は上部誘電体層との間に配置される、請求項４２記載のディスプレイ装置。
【請求項６２】
前記複屈折層が、前記誘電体スタックの１つの中に配置される、請求項４２記載のディスプレイ装置。
【請求項６３】
前記複屈折層が、その２つの側面の少なくとも一方に配置された配向層を含む、請求項４２記載のディスプレイ装置。
【請求項６４】
前記配向層が、光配向法によって配向性を適切に可能とする材料を含む、請求項６３記載のディスプレイ装置。
【請求項６５】
前記配向層が、機械的摩擦によって配向性を適切に可能にする材料を含む、請求項６３記載のディスプレイ装置。
【請求項６６】
前記複屈折層が、その光軸が０°〜２０°の平均傾斜角を有する、ポジティブ又はネガティブの複屈折材料を含む、請求項４２記載のディスプレイ装置。
【請求項６７】
前記複屈折層が、高分子性液晶を含む、請求項６６記載のディスプレイ装置。
【請求項６８】
前記ポンプビーム光が、少なくとも１つの前記誘電体スタックを通って伝達され、前記活性領域に導入される、請求項４０記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直方向キャビティレーザアレイを用いる、着色光を生成するディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
明細書を読むことを容易にするため、以下の用語を定義する。本明細書において光軸（optic axis）は、伝播する光が複屈折を示さない方向を意味する。本明細書において偏光子（polarizer）及び検光子（analyzer）は、電磁波を分極する要素を意味する。しかし、光源に近いものを偏光子と呼び、一方、観察者に近いものを検光子と呼ぶ。方位角φ及び傾斜角θは、本明細書において光軸の方向を特定するために用いられる。偏光子及び検光子の伝播軸については、傾斜角θが０であるとして方位角φのみが用いられる
【０００３】
図１は、ｘ−ｙ−ｚ座標系３に関して、光軸１の方向を特定するための方位角φ及び傾斜角θの定義を示す。ｘ−ｙ平面はディスプレイ表面５と平行であり、ｚ−軸はディスプレイの垂直方向７と平行である。方位角φは、ｙ−軸とｘ−ｙ平面上の光軸９の投影との間の角度である。傾斜角θは、光軸１とｘ−ｙ平面との間の角度である。
【０００４】
ディスプレイに応用されるピクセル化された着色光の生成方法は多数存在し、例えば、通常のパッシブ又はアクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）装置を用いる。他の方法は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用いることである。通常のＬＣＤシステムにおいては、液晶セルが、一対の偏光子の間に配置される。ディスプレイに入る光は、最初の偏光子によって偏光される。光が液晶セルを通過すると、液晶材料の分子配向は、検光子を通過するか、検光子によってブロックされるかのように、偏光に影響を及ぼす。液晶分子の配向は、セルを横断する電圧を適用することによって変化し得、従って、ＬＣＤピクセルを通過する光強度量を変化することを可能にする。この原理を利用し、ＬＣＤのスイッチを切り換えるために最小のエネルギーが必要である。この切換エネルギーは、通常は陰極ルミネセント材料を用いる陰極線管（ＣＲＴ）のために必要なものより非常に小さく、液晶材料を用いるディスプレイを非常に魅力的なものにする。
【０００５】
典型的な液晶セルは、赤、緑、及び青の透過ピクセルからなるカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）を含む。バックライトユニット（ＢＬＵ）からの光の大部分を透過するため、各ＣＦＡピクセルの透過スペクトルは、大きな半値幅（ＦＷＨＭ）を有するべきである。大きなＦＷＨＭの結果として、ＬＣＤの色域は、よくてもＮＴＳＣ色域標準の約０．７である。更に、ＣＦＡの光の作用として、光の３分の２以上がＣＦＡに吸収され、３分の１未満が透過する。対応して、各ピクセルの透過スペクトルの外側の光のこの吸収は、全体としてディスプレイ効率の損失をもたらす。
【０００６】
透過型ＬＣＤは、光源、導光板（ＬＧＰ）、反射体、拡散体（diffuser）、平行化フィルム（collimating film）、及び反射偏光子を含むバックライトユニットにより明るくされる。反射偏光子は、好ましくない偏光の光を再利用し反射するために用いられる。しかし、好ましくない偏光の光の全てが再利用されるのでなく、再利用された光の全てが、補正された偏光状態でＢＬＵから出て行くのではない。従って、反射偏光子から反射した光の一部のみが、補正された偏光状態に再利用される。結果として、偏光されていないＢＬＵ光源は、下部偏光子を通過すると、ほとんど２つの効率損失の原因となる。
【０００７】
ＬＣＤは、コンピュータモニタ、テレビ及び他のオフィス用及び家庭用ディスプレイに対して、ＣＲＴ及び他のタイプの電子ディスプレイを急速に置き換えている。しかし、ＬＣＤはより大きい視角における乏しいコントラスト比という点で劣っている。大きい視角におけるコントラスト比が向上しない限り、特定の市場へのＬＣＤの浸透は制限される。乏しいコントラスト比は、通常、ディスプレイの暗い状態の増加した輝度のためである。ＬＣＤは、ディスプレイが軸（０度の視角）に集中する狭い視覚錐（viewing cone）の範囲内で最も高いコントラスト比を有するように最適化されている。ディスプレイが、より大きい視角で軸外で見られると、暗い状態が輝度において増大を起こし、このため、コントラスト比が低下する。フルカラーディスプレイを軸外で見る場合、暗い状態が輝度において増大するのみでなく、暗い状態及び明るい状態の両方において色のシフトが存在する。過去に、ディスプレイへの補正フィルムの導入、さらにマルチドメインを用いたピクセルの分割等の種々の方法による、この色相シフト及びコントラスト比の損失を向上させる試みがあった。しかし、これらの方法は色相シフト及びコントラスト比をわずかにのみ、及び制限された視覚錐のために向上させるのみである。また、補正フィルム及びマルチドメイン液晶セルの製造は、通常は高価であり、このため、ディスプレイの全体としてコストが増加する。
【０００８】
他のフラットパネルディスプレイが、光ルミネッセンス（ＰＬ）スクリーンを、W.Crossland, SID Digest 837, (1997）に記載されたようなＰＬ−ＬＣＤと呼ばれるＬＣＤの前面に取り込むことによって、視角の問題を解決することを試みている。このディスプレイは、狭帯域周波数のバックライトユニット、液晶（a liquid crystal modulator）、及び色を生成するための光ルミネッセンス出力スクリーンを使用する。ＰＬ−ＬＣＤ光源は、液晶材料の破壊を促進するＵＶ中にある波長を使用する。また、ＰＬ−ＬＣＤ光源は、通常のＬＣＤディスプレイに用いられる標準的な冷陰極蛍光性ランプ（ＣＣＦＬｓ）よりも効率的でない。
【０００９】
一般に、通常のＬＣＤディスプレイに関連する問題に悩まされないディスプレイを製造することは有利である。前記で議論したように、これらの欠陥は、（偏光しないバックライトおよびＣＦＡの使用による）効率の損失、乏しい色域、より大きい視角におけるコントラスト及び色の損失である。ＯＬＥＤディスプレイは、いくつかの不都合を克服するが、短い寿命及び高い製造コストに悩まされている。高い製造コストの一部は、ＯＬＥＤデザイン、例えば、ＯＬＥＤ放出領域をピクセル化する必要及び電流駆動装置のための薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）の非常な複雑さに内在する。
【００１０】
【非特許文献１】W.Crossland, SID Digest 837, (1997）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、通常のＬＣＤディスプレイに内在する不都合、例えば、効率の損失、乏しい色域、大きい視角における低いコントラスト及び色を克服するディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、ａ）ポンプビーム光を生成するためのバックライトユニットと、
ｂ）i）インターピクセル領域よりも高いネットゲインを有する離間レーザピクセルのアレイを供給するために、離間配置における装置の性質を調節するための構造、及び
ii）ポンプビーム光に応じて青色光を生成する活性領域、
を含む垂直キャビティレーザアレイ装置と、
ｃ）光シャッタと、及び
ｄ）青色光に応じて選択された異なる領域が異なる着色光を生成し、選択された着色光の観点の角度の円錐形を増加するように適合された、異なる部分を含む色変換層と、
を有する、着色したピクセル化された光を生成するためのディスプレイ装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の利点は、液晶ディスプレイの光源として、青色発光、平面、大面積、二次元の垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイを用いることである。それぞれの青色要素は、相互に非干渉性の数千のミクロンサイズのレーザピクセルを含んでいる。これは、マルチモードのレーザ光を生成する、それぞれの青色成分を導く。ピクセルのサイズを直径３〜５μｍとした結果として、マルチモードレーザ光の発散角は３〜５°のオーダーである。この小さい発散角は、レーザの青色要素と、液晶ディスプレイのピクセルとの間の１：１対応を可能にする。対応して、もはや、ＬＣＤフィルム部品の１つとしてカラーフィルタアレイを含むことを必要としない。
【００１４】
赤色及び緑色の光を生成するために、色変換層を、光スイッチの上に直接配置する。そのようなものとして、青色レーザ光は、赤色及び緑色ディスプレイピクセルの位置において、青色レーザ光を赤色及び緑色光へダウンコンバートする、コンバーターによって選択的に吸収される。
【００１５】
光源の接近した視準（collimation）の付加的な特徴は、液晶の視覚補正フィルムがディスプレイ構造から除去することができることである。ＶＣＳＥＬの構成成分の１つとして複屈折層を含むことにより、二次元垂直キャビティレーザアレイからのマルチモードレーザ光出力が、１つの方向に沿って優先的に偏光され得る。光源が偏光された光を生成する結果として、底部偏光子要素及びその関連する反射性偏光子要素が、本発明のＬＣＤから制限され得る。また、一般的に、ＬＣＤ構成成分の一部として平行化フィルムを含む。しかし、２次元垂直キャビティレーザアレイからのレーザ出力が自然に視準される（３〜５°発散角）ので、これらのフィルムは、除去される。
【００１６】
本発明の付加的な利点は、ほとんど単一の波長である、各々の青色の要素から出る光の出力に由来する。この性質は、液晶ディスプレイの暗状態を、非常に効率的なものにすることを可能にする。通常は、液晶ディスプレイの暗状態は、他の波長における増加した光の洩れを伴う１つの波長において最適化される。色の暗状態は、コントラスト比の損失に寄与する。青色の光のみが液晶光シャッタ上に入射するので、コントラスト比は色の損失のために低下しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、ほとんど視準され単一波長である、青色光を生成する大きい平面光源によって可能となる。この基準にあう光源は、図２において概略的に示されるような、二次元垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ装置１００である。図３は、インターピクセル領域２１０によって分離される、数千のミクロンサイズのレーザピクセル２００からなる、青色発光要素２０５を定義するのに必要な、ＶＣＳＥＬの表面の２次元ＶＣＳＥＬアレイ装置１００の平面図を示す。大面積の青色レーザ光発光を得るために、活性領域１３０は有機をベースとするゲイン媒体からなることが好ましい。しかし、最近の研究、R. N. Bhargava, Phys. Stat. Sol. 229, 897 (2002）は、無機をベースとするナノ粒子から可視の波長発光を得る可能性を指摘する。これらの具体例は、ドープされていないか、又はＭｎ２＋又はＥｕ２＋等の不純物でドープされている、ＺｎＯナノ粒子（１０ｎｍ未満の好ましい直径を有する）である。
【００１８】
もし単一モードのレーザ作用が各青色発光要素２０５から要求されるならば、種々のレーザピクセル２００からの発光はフェーズロックされることを必要とする。すなわち、強度及び位相情報は、ピクセルの間で交換されるべきである（E. Kapon及びM. Orenstein、米国特許第5,086,430号明細書）。更に、レーザピクセル２００は、周期的アレイ中で同じ大きさであり、同じ位置にあることが必要である。しかし、各発光要素２０５からの単一モードレーザ出力を有することは、スペックルをもたらし、それはディスプレイの応用にとって好ましくない。結果として、個々のレーザピクセル２００は、各発光要素２０５からのマルチモードレーザ出力を生成するように、それらの間で非干渉性である。たとえ、レーザピクセル２００が、それらの間の強度及び位相情報を交換しなくても、各発光要素２０５からの接近した視準、及び単一波長出力を得るために、各レーザピクセルは、単一モード出力を生成する必要がある。結果として、レーザピクセル２００の好ましい直径は２．５〜４．５μｍである。小さい直径は、散乱損失の増加を生成し、大きい直径は、好ましくない高いオーダーの横断モードを生成する。
【００１９】
本発明は、レーザピクセルの２次元アレイのネットゲインを調節（modulate）する方法を提供する。ネットゲインの調節は、多くの方法、例えば、活性領域１３０中のゲイン媒体の発光特性を選択的に悪くする、活性領域１３０中のゲイン媒体を選択的に汲み出す（pumping）、及び誘電体ミラー（スタック）の１つを選択的にエッチングする等によって得ることができる。有機をベースとするゲイン媒体の発光特性を悪くする直接的な方法は、有機をベースとするゲイン媒体を高いレベルのＵＶ発光にさらすことである。活性領域１３０中のゲイン媒体を選択的に汲み出すために、吸収層が、光が活性領域１３０に入る前に、ポンプビーム光１８０を吸収するように、吸収層を、活性領域１３０（インターピクセル領域２１０の下の領域）の下で選択的に蒸着する。両方の場合において、インターピクセル領域２１０は、ネットゲインが低下する（発光特性を悪くするか、又はポンプビーム光１８０を吸収することによって）ところによって定義され、一方、レーザピクセル２００の２次元アレイは、ネットゲインが修飾されていない領域に対応する。誘電体スタックの１つを選択的にエッチングする場合について、調節は、誘電体スタックの１つの２次元エッチングを実施することにより得られ、インターピクセル領域２１０がエッチング領域（レーザ波長における全体的な反射率を低下する）に対応するが、エッチングしていない領域（レーザ波長における全体的に高い反射率）はレーザピクセル２００に対応する。適切な装置の操作について、誘電体スタックの１又は２個の区切りをエッチングすることで十分である。活性領域１３０中の有機をベースとするゲイン媒体の場合については、有機層が一旦蒸着されると、レーザ構造上にミクロンスケールのパターニングを実施するのは非常に困難であるので、全ての装置の加工は、有機成分の蒸着前に実施すべきである。結果として、エッチングは、底部誘電体スタック１２０上で実施される。ネットゲイン調節によるレーザピクセル２００に対するレーザ発光の弱い限定が最良のケースにおける位相固定単一モードレーザ作用を導くことができるとしても、位相固定が、局在化するのみであるか、高いオーダーのアレイモードが普及するなら、次いで、マルチモードレーザ作用が生じる。本発明においては、マルチモードレーザ作用が、レーザスペックルを防止するために好ましい。このようなケースにおいては、局在化した位相固定でさえも悪くするため、レーザピクセル２００のサイズは、サイトからサイトでランダムに変化し得、ランダムに配列された２次元アレイ上にピクセルを配置し得る。
【００２０】
図２に言及すると、基板１１０は光透過性であるべきである。結果として、基板１１０は透明なガラス又はプラスチックである。高屈折率及び低屈折率に交互に交代するの誘電性材料からなる、底部誘電体スタック１２０が基板１１０上に蒸着される。一般に、底部誘電体スタック１２０は、予め決められた範囲の波長にわたってレーザ光を反射するように設計される。通常の高及び低屈折率材料は、それぞれ、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２である。底部誘電体スタック１２０は、プラズマ化学気相成長法、電子ビーム（ｅ−ビーム）蒸着又はスパッタリングによって蒸着される。付加的な方法は、当業界において通常に実施される、重合体押出、及びゾル−ゲル及びコロイド蒸着である。
【００２１】
当業界において公知なように、ＶＣＳＥＬ装置からの光の出力は、通常は好ましい配向性を有しておらず、光強度の機能によって変化し得る。偏光を固定する方法は、２つのグループ、１）横電場（ＴＥ）及び垂直偏波（ＴＭ）偏光について異なるレーザ遷移のオシレータ（oscillator）強度を有し、２）２つの偏光子について異なる誘電体スタック反射率を有する、に分けられる。最初のアプローチは、非晶質有機化合物を含むゲイン媒体について実行することは困難である。結果として、好ましい実施態様の１つにおいて、上部又は底部誘電体スタックのいずれかの反射率が、複屈折にするために修飾される。無機ＶＣＳＥＬ装置について、ＴＥ及びＴＭ偏光の間のモードゲイン閾値における４％相違は、１００：１以上の偏光モード圧縮比（ＰＭＳＲ）を引き起こすことが示されている（Y. Juら、Appl. Phys. Lett. 71, 741 (1997））。非晶質有機レーザシステムのためのこのモードの相違を可能にする最も簡単な経路は、誘電体スタック（好ましくは、低いピーク反射率を有するスタック）の層の１つを複屈折層１２６に置換することである。当業界において公知なように、これらの複屈折層は、より一般的な０．１６の指数差異について、２つの偏光方向に０．２５までの差異がある屈折率を有することができる。標準伝達マトリックス技術を用いて計算することは容易であり、０．１６である指数相違について、１つのスタック層（ピーク反射率は９９％のオーダーである。）が複屈折層１２６によって置換されている場合は２つの偏光の間のモードの相違は２２％のオーダーである。Y. Ju, ら、Appl. Phys. Lett. 71, 741 (1997）で無機ＶＣＳＥＬｓについて測定されたものよりも、このモードの相違は大きいので、得られるＰＭＳＲは、１００：１よりも大きくなくてはならない。ＶＣＳＥＬアレイ装置１００は、レーザ光１９０を偏光するために複屈折層１２６を含むとして記載されているとしても、当業界、Y. Ju, ら、Appl. Phys. Lett. 71, 741 (1997）において公知なように、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００からの光の放射１９０を偏光するために他の方法も用いることができる。
【００２２】
図２に示すように、複屈折層１２６は、配向層１２８及び複屈折材料１２９を含み、底部誘電体層１２０を覆って蒸着される。複屈折層１２６は、また活性領域１３０及び上部誘電体スタック１４０の間に蒸着され得る。複屈折層１２６は、また、誘電体スタックの１つの中に蒸着され得る。
【００２３】
配向層１２８は、以下の方法によって配向される。配向層は、光指向性(photo-orientable）又は光配向性（photo-alignable）材料を含み、光配向法によって配向される。光指向性材料は、例えば、光異性化ポリマ、光二量体化ポリマ、及び光分解ポリマを含む。好ましい実施態様においては、光指向性材料は、米国特許第6,160,597号明細書に開示されているような、桂皮酸誘導体である。このような材料は、配向され、線形偏光ＵＶ光の照射によって同時に架橋される。配向層は、また、当業界において周知の機械的摩擦によって配向される。光配向方法は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第2004/0008310A1号明細書に記載されたような装置を用いて実施することができる。
【００２４】
複屈折材料１２９が、最初に配向層１２８上に蒸着される場合、複屈折材料１２９は、通常は液晶モノマーであり、ＵＶ照射によって架橋されるか、又は加熱等の他の方法によって重合化される。複屈折材料１２９は、陽性誘電体材料であり、その光軸１は０°〜２０°の平均傾斜角を有する。複屈折材料１２９は、また、陰性誘電体材料であってもよく、その光軸１は、０°〜２０°の平均傾斜角を有する。好ましい実施態様においては、複屈折材料１２９は、Schadtらの米国特許第6,160,597及び第5,602,661号明細書に開示されたような陽性複屈折材料と共に、ジアクリレート又はジエポキシドを含む。複屈折材料１２９中の光軸１は、層平面に対して通常は無題であり、厚み方向に横断して均一である。
【００２５】
活性領域１３０は、それが装置に含まれる場合、底部誘電体スタック１２０又は複屈折層１２６を覆って蒸着される。図２は、活性領域１３０がバルク層でなく、多層複合材料であることを示す。活性領域１３０は、スペーサ層１７０によって分離される、１以上の周期性ゲイン領域１６０を含む。周期性ゲイン領域１６０の厚みは、通常は５０ｎｍ未満であり、好ましい厚みは５〜３０ｎｍである。スペーサ層１７０の厚みは、１つ又は複数の周期性ゲイン領域がレーザキャビティの永続的な電磁場（ｅ−フィールド）の波腹とともに配列されるように選択される。活性領域１３０中の周期性ゲイン領域１６０の使用は、大きな電力変換効率、及び好ましくない自発的な発光における大きな減少をもたらす。要約すれば、活性領域１３０は、周期性ゲイン領域が、装置の永続的な波動電磁場の波腹と共に配列されるように、１以上の周期性ゲイン領域１６０、及び周期性ゲイン領域のいずれかの側に蒸着され、配列されたスペーサ層１７０を含む。
【００２６】
１つ又は複数の周期性ゲイン領域１６０は、小分子量の有機材料、重合性有機材料又は無機をベースとするナノ粒子のいずれかからなり、高い量子効率をもって、青色スペクトル領域において蛍光を発する。小分子量の有機材料は、通常は、高真空（１０−６トール（Torr））熱気化によって蒸着され、結合したポリマ及び無機ナノ粒子は、通常はスピンキャスティングによって形成される。
【００２７】
特に述べない限りは、「置換」又は「置換基」なる用語は、水素でない置換基又は原子を意味する。更に、「基」なる用語が用いられる場合、置換基が置換可能な水素を含む場合を意味し、また、置換基の置換されていない形態を含むのみならず、装置の有用性に必要な性質を破壊しない限り、本明細書で言及されるいずれかの置換基で置換された形態を含むことを意図する。適切には、置換基はハロゲンであり得、また、炭素、ケイ素、酸素、窒素、リン、硫黄、セレン又はホウ素原子によって分子の残部に結合し得る。置換基は、例えば、塩素、臭素又はフッ素等のハロゲン；ニトロ；ヒドロキシル；シアノ；カルボキシル；更に置換されてもよい基、例えば、直鎖又は分岐鎖又は環状アルキルを含むアルキル、例えば、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、及びテトラデシル；エチレン、２−ブテン等のアルケニル；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、及び２−ドデシルオキシエトキシ等のアルコキシ；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、ナフチル等のアリール；フェノキシ、２−メチルフェノキシ、α−又はβ−ナフチルオキシ、及び４−トリルオキシ等のアリールオキシ；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−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−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、及び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、及びｔ−ブチルカルボンアミド等の等のカルボンアミド；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、ｐ−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��アミノ、及びヘキサデシルスルホンアミド等のスルホンアミド；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、及びＮ−ドデシルスルファモイル等のスルファモイル；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、及びＮ，Ｎ−ジオクチルカルバモイル等のカルバモイル；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、及びドデシルオキシカルボニル等のアシル；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、及びｐ−トリルスルホニル等のスルホニル；ドデシルスルホニルオキシ、及びヘキサデシルスルホニルオキシ等のスルホニルオキシ；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、及びｐ−トリルスルフィニル等のスルフィニル；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、及びｐ−トリルチオ等のチオ；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、及びシクロヘキシルカルボニルオキシ等のアシルオキシ；フェニルアニリノ、２−クロロアニリノ、ジエチルアミン、ドデシルアミン等のアミン；１（Ｎ−フェニルイミド）エチル、Ｎ−スクシンイミド又は３−ベンジルヒダントイニル等のイミノ；ジメチルホスフェート及びエチルブチルホスフェート等のホスフェート；ジエチル及びジヘキシル亜リン酸エステル等の亜リン酸エステル；それぞれ、置換されていてもよい、炭素原子及び少なくとも１個の酸素、窒素、硫黄、リン又はホウ素から選択されるヘテロ原子からなる３〜７員環複素環である、２−フリル、２−チエニル、２−ベンズイミダゾリルオキシ又は２−ベンゾチアゾリル等の複素環基、複素環オキシ基又は複素環チオ基；トリエチルアンモニウム等の第四級アンモニウム；トリフェニルホスホニウム等の第四級ホスホニ��ム塩；トリメチルシリルオキシ等のシリルオキシであり得る。
【００２８】
所望であれば、置換基それ自身は、更に、記載された置換基で１以上置換されていてもよい。用いられる特定の置換基は、特定の応用のための所望の性質を達成するために当業者によって選択され、例えば、電子吸引基、電子供与基及び立体基（steric group）を含む。分子が２個以上の置換基を有する場合、置換基は一緒に結合し、特に供給しない限り縮合環等の環を形成することができる。一般に、前記基及び置換基は、４８個までの炭素原子、通常は１〜３６個の炭素原子、及び通常は２４個未満の炭素原子を含むが、それ以上の数は選択される特定の置換基に依存して可能である。置換は、ベンゾ−、ジベンゾ−、ナフタ−又はジナフト−縮合誘導体等の縮合環誘導体を含むが、これに限定されない。これらの縮合環誘導体は、更に置換されていてもよい。
【００２９】
有機をベースとする周期性ゲイン領域１６０（又は発光材料）は、単一のホスト材料を含むことができるが、通常は光の放射が主にドーパントから由来し、いずれかの色になり得る、１つ又は複数のゲスト化合物（ドーパント）によってドープされたホスト材料を含む。ホストドーパントの組み合わせは、それらが、非常に小さい、有機をベースとするゲイン媒体についてのポンプ散乱／吸収の損失（１ｃｍ−１未満であり得る）を引き起こすので、有利である。ドーパントは、通常、高度な蛍光色素、例えば、WO98/55561、WO00/18851、WO00/57676及びWO00/70655中のOLED応用について開示されているような遷移金属錯体等のリン光化合物から選択される。ドーパントは、通常、ホスト材料中に０．０１〜１０重量％としてコーティングされ、赤色、緑色又は青色のいずれかの色相を有する発光光を提供するために選択される。赤色発光層のための有用なホストドーパントの組み合わせの例は、ホスト材料としてのＡｌｑ及びドーパントとしての１％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〕（L39[4-(dicyanomethylene）-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl）-4H-pyran]）である。
【００３０】
ドーパントとしての色素の選択についての重要な関係は、ドーパント材料の吸収とホスト材料の発光との比較である。ホストからドーパント分子への効率的なエネルギー移動（フォルスターエネルギー移動）については、必要な条件は、ドーパントの吸収がホスト材料の発光と重複することである。当業者は、ホスト及びドーパント分子の間のエネルギーの無放射移動を必要とするフォルスターエネルギー移動の概念に精通している。ホスト材料の選択についての重要な関係は、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有意に重複することである。更に、ホスト材料、又はホスト材料及びドーパントの吸収がＶＣＳＥＬアレイ装置１００のレーザ発光波長において小さいことが好ましい。許容される吸収のレベルは、ホスト及びドーパントの組み合わせの吸収係数がレーザ発光の波長において１０ｃｍ−１未満である。
【００３１】
有用な蛍光発光材料は、I. B. Berlman,「芳香族分子の蛍光スペクトルのハンドブック」Academic Press, New York, 1971 及びEP1009041に記載された多環式芳香族化合物を含む。２個以上のアミン基を有する第三級芳香族アミンは、オリゴマー材料を含んで用いられる。
【００３２】
他のクラスの有用な発光材料（ホスト又はドーパントのための）は、芳香族第三級アミンを含み、後者は、少なくとも１個の、炭素原子にのみ結合し、それらの少なくとも１個は芳香環のメンバーである三価窒素原子を含む化合物であると理解される。１つの形態において、芳香族第三級アミンは、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、又はオリゴマー性アリールアミン等のアリールアミンであり得る。典型的な単量体性トリアリールアミンは、Klupfelら、米国特許第3,180,730号明細書に示されている。１以上のビニルラジカルで置換されるか及び／又は少なくとも１個の活性水素を含む基を有する他の適切なトリアリールアミンは、Brantleyら、米国特許第3,567,450号及び第3,658,520号明細書に開示されている。
【００３３】
更に好ましい芳香族第三級アミンのクラスは、米国特許第4,720,432号及び5,061,569号明細書に開示されたような、少なくとも２個の芳香族第三級アミン部分を含むものである。このような化合物は、構造式Ａによって表わされるものを含む。
【化１】
2008502924.tif 000003
上記式において、Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立に芳香族第三級アミン部分から選択され、
Ｇは、アリーレン、シクロアルキレン、又は炭素−炭素結合のアルキレン基等の結合基（linking group）である。一実施態様においては、少なくとも１個のＱ-１-又はＱ２は、ナフタレン等の多環式縮合環構造を含む。Ｇがアリール基である場合、好都合なことに、それはフェニレン、ビフェニレン又はナフタレン部分である。
【００３４】
構造式Ａを満足し、２個のトリアリールアミン部分を含む、有用なクラスのトリアリールアミンは、構造式Ｂによって表わされる。
【化２】
2008502924.tif 000004
上記式において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子、アリール基、又はアルキル基であるか、Ｒ１及びＲ２が一緒にシクロアルキル基を構成する原子を表わし、及び
Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、構造式Ｃによって表わされるジアリール置換アミノ基で置換されたアリール基を表し、
【化３】
2008502924.tif 000005
上記式において、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立にアリール基から選択される。一実施態様においては、少なくとも１個のＲ５又はＲ６は、例えばナフタレン等の多環式縮合環構造を含む。
【００３５】
ホスト材料は、置換されているか置換されていないトリアリールアミン化合物を含んでいてもよい。他のクラスの芳香族第三級アミンはテトラアリールジアミンである。好ましいテトラアリールジアミンは、例えば構造式Ｃによって表されるような、アリーレン基を通じて結合する２個のジアリールアミノ基を含む。有用なテトラアリールジアミンは、構造式Ｄによって表わされるものを含む。
【化４】
2008502924.tif 000006
上記式において、各Ａｒｅは、独立に、フェニレン又はアントラセン部分等のアリーレン基から選択され、
ｎは１〜４の整数であり、及び
Ａｒ、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は、独立にアリール基から選択される。
典型的な実施態様においては、Ａｒ、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９の少なくとも１個は、ナフタレン等の多環式縮合環構造である。
【００３６】
前記構造式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの種々のアルキル、アルキレン、アリール、及びアリーレン部分はそれぞれ置換され得る。通常の置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基及びフッ素、塩素及び臭素等のハロゲンを含む。種々のアルキル及びアルキレン部分は、通常、１〜約６個の炭素原子を含む。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、通常は５、６又は７個の炭素原子、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチル環構造を含む。アリール及びアリーレン部分は、通常はフェニル及びフェニレン部分である。
【００３７】
発光材料は、芳香族第三級アミン化合物の単独又は混合物から形成される。特に、構造式Ｂを満足するトリアリールアミン等のトリアリールアミンを、構造式Ｄによって表わされるテトラアリールジアミンを組み合わせて用いることができる。ホスト材料は、置換されているか置換されていない、ジカルバゾール−ビフェニル化合物を含むことができる。有用な芳香族第三級アミンは以下の通りである。
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；
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’’’−ジアミノ−１，１’：４’，１’’：４’’，１’’’−四級フェニル；
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；
１，４−ビス〔２−〔４−〔Ｎ，Ｎ−ジ（ｐ−トリ）アミノ〕フェニル〕ビニル〕ベンゼン（ＢＤＴＡＰＶＢ）；
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〕ビフェニル（ＮＰＢ）；
４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ〕ビフェニル（ＴＮＢ）；
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−コロネリル）−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；
２，６−ビス〔Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミノ〕フルオレン；
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（ＭＴＤＡＴＡ）；及び
４，４’−ビス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＴＰＤ）；
【００３８】
ホスト材料は、置換されているか置換されていない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、置換されているか置換されていない、アクリジン、キノリン、プリン、フェナジン、フェノキサジン又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。フェナントロリン材料の有用な具体例は、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、及び４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリンを含む。
【００３９】
ホスト及びドーパント分子は、米国特許第4,768,292号、第5,141,671号、第5,150,006号、第5,151,629号、第5,405,709号、第5,484,922号、第5,593,788号、第5,645,948号、第5,683,823号、第5,755,999号、第5,928,802号、第5,935,720号、第5,935,721号及び第6,020,078号明細書に開示されたものを含むが、これらに限定されない。
【００４０】
８−ヒドロキシキノリン及び同様の誘導体（式Ｅ）の金属錯体は、エレクトロルミネセンスを補助することのできる、１つのクラスの有用なホスト材料を構成し、５００ｎｍより長い波長、例えば緑色、黄色、オレンジ色及び赤色の光発光に特に適している。
【化５】
2008502924.tif 000007
上記式において、Ｍは金属を表わし、
ｎは１〜３の整数であり、及び
Ｚはそれぞれ独立に、少なくとも２個の縮合芳香環を有する環核を構成する原子を表す。
【００４１】
前述したことから、金属は一価、二価、三値又は四価であってもよいことは明らかである。例えば、金属は、リチウム、ナトリウム又はカリウム等のアルカリ金属；マグネシウム又はカルシウム等のアルカリ土類金属；アルミニウム又はガリウム等の土類金属；又は亜鉛又はジルコニウム等の遷移金属であり得る。一般的には、キレート金属として有用であることが知られている一価、二価、三値又は四価金属のいずれもを、用いることができる。
【００４２】
Ｚは、少なくとも２個の縮合芳香環を含み、それらの少なくとも１個はアゾール又はアジン環である、複素環核を構成する。脂肪族及び芳香属環の両方を含む付加的な環は、必要であれば、２個の要求される環と縮合することができる。機能を向上することのない分子量バルクを加えることを回避するため、環原子の数は、通常１８以下に維持される。
【００４３】
ホスト材料は、置換されているか置換されていない、キレートされたオキシノイド化合物を含むことができる。
【００４４】
有用なキレートされたオキシノイド化合物は以下の通りである。
ＣＯ−１：アルミニウムトリスオキシン〔通称名、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）〕；
ＣＯ−２：マグネシウムビスオキシン〔通称名、ビス（８−キノリノラート）マグネシウム（ＩＩ）〕；
ＣＯ−３：ビス〔ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラート〕亜鉛（ＩＩ）；
ＣＯ−４：ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）；
ＣＯ−５：インジウムトリスオキシン〔通称名、トリス（８−キノリノラート）インジウム〕；
ＣＯ−６：アルミニウムトリス（５−メチルオキシン）〔通称名、トリス（５−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）〕；
ＣＯ−７：リチウムオキシン〔通称名、（８−キノリノラート）リチウム（Ｉ）〕；
ＣＯ−８：ガリウムオキシン〔通称名、トリス（８−キノリノラート）ガリウム（ＩＩＩ）〕；及び
ＣＯ−９：ジルコニウムオキシン〔通称名、テトラ（８−キノリノラート）ジルコニウム（ＩＶ）〕
【００４５】
ホスト材料は、置換されているか置換されていないアントラセン化合物を含むことができる。
【００４６】
９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（式Ｆ）の誘導体は、光ルミネセンスを補助することのできる、１つのクラスの有用なホストを構成し、４００ｎｍより長い波長、例えば、青色、緑色、黄色、オレンジ色又は赤色の光発光に特に適している。
【００４７】
【表１】
2008502924.tif 000008
【００４８】
上記式において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、各環上の１以上の置換基を表わし、各置換基は、独立に、以下の置換基から選択される。
グループ１：水素、又は１〜２４個の炭素原子のアルキル；
グループ２：５〜２０個の炭素原子のアリール又は置換アリール；
グループ３：アントラセニル、ピレニル又はペリレニルの縮合芳香環を形成するのに必要な４〜２４個の炭素原子；
グループ４：フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル又は他の複素環系の縮合ヘテロ芳香環を構成するのに必要な５〜２４個の炭素原子のヘテロアリール又は置換ヘテロアリール；
グループ５：１〜２４個の炭素原子のアルコキシルアミノ、アルキルアミノ又はアリールアミノ；及び
グループ６：フッ素、塩素、臭素又はシアノ。
【００４９】
実例は、９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（Ｆ１）及び２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（Ｆ２）を含む。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を含む、他のアントラセン誘導体は、ホストとして有用である。
【００５０】
ベンズアゾール誘導体（式Ｇ）は、光ルミネセンスを補助することのできる、他のクラスの有用なホストを構成し、４００ｎｍより長い波長、例えば、青色、緑色、黄色、オレンジ色又は赤色の光発光に特に適している。
【化６】
2008502924.tif 000009
上記式中、ｎは３〜８の整数であり、
ＺはＯ、ＮＲ又はＳであり、及び
Ｒ及びＲ’は、独立に、水素；例えば、プロピル、ｔ−ブチル、ヘプチル等の１〜２４個の炭素原子のアルキル：フェニル及びナフチル、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル及び他の複素環系等の５〜２０個の炭素原子のアリール又はヘテロ原子置換アリール；塩素、フッ素等のハロゲン；又は縮合芳香環を構成するのに必要な原子であり；及び
Ｌは複合ベンズアゾールと共役的又は非共役的に結合する、アルキル、アリール、置換アルキル、又は置換アリールを含む結合単位である。有用なベンズアゾールの具体例は、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。
【００５１】
ホスト材料は、置換されているか置換されていないベンズオキサゾール化合物、置換されているか置換されていないベンゾチアゾール化合物、又は置換されているか置換されていない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、置換されているか置換されていないオキサゾール化合物、置換されているか置換されていないトリアゾール化合物、又は置換されているか置換されていない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具体例は、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、及び１，４−ビス（５−ｐ−ビフェニル）オキサゾール−２−イル）ベンゼンを含む。オキサジアゾール化合物の有用な具体例は、２−（４−ビフェニルイル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール及び２−（４−ビフェニルイル）−５−（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールを含む。トリアゾール化合物の有用な具体例は、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−tert−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾールを含む。
【００５２】
ジスチリルアリーレン誘導体は、また、ホスト材料又はドーパント材料として有用であり、多くの具体例が米国特許第5,121,029号明細書に開示されている。有用な発光材料（ホスト及びドーパント）は、一般式、
Ｘ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｙ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｚ
Ｘ−（ＣＨ＝ＣＨ）ｎ−Ｚ
を有する。
上記式中、Ｘ及びＺは、独立的に置換されているか置換されていない芳香族基、又は１個の窒素原子を有する、置換されているか置換されていない芳香族複合環基であり、
ｎは１、２又は３であり、
Ｙは、二価の芳香族基、又は１個の窒素原子を有する二価の芳香族複合環基である。有用な具体例は、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、及び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）ベンゼンアミンを含む。
【００５３】
有機をベースとするドーパントは、３００〜１７００ｎｍの間の発光を提供するために選択される。ドーパントは、蛍光又はリン光色素から選択される。有用な蛍光ドーパントは、ホスト材料として前述したような材料を含む。他の有用な蛍光ドーパントは、置換されているか置換されていないアントラセン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン及びキナクリドンの誘導体、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、ピリリウム及びチアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス（アジニル）アミンホウ素化合物、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、フラン、インドール、チアフェン、ベンゾキサンテン、ピレン、ペロピレン、ターフェニル、クオーターフェニル、キンクエフェニル（quinquephenyl）、セキシフェニル（sexiphenyl）、アントラセン、ビサントレン化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ置換ベンジデン誘導体、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアリールベンジデン誘導体及びカルボスチリル化合物又はそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。これらのクラスの材料の誘導体は、また、有用なホスト材料又はそれらの組み合わせとして供給される。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。
【００５４】
有用なドーパントの実例は以下に含まれるが、これらに限定されない。
【００５５】
【表２】
2008502924.tif 000010
【００５６】
【表３】
2008502924.tif 000011
【００５７】
【表４】
2008502924.tif 000012
【００５８】
【表５】
2008502924.tif 000013
【００５９】
【表６】
2008502924.tif 000014
【００６０】
他の発光材料は、米国特許第4,539,507号明細書に開示されたような、種々の複素環蛍光増白剤を含む。
【００６１】
発光材料は、また高分子材料、２以上の高分子材料の配合物、又はドープされたポリマ又はポリマ配合物であることができる。発光材料は、また、ドーパントを含むか含まない、１以上の非高分子材料及び高分子材料であり得る。典型的なドーパントは、非高分子分子について前記に記載されている。非高分子ドーパントは、高分子ホスト中に分子的に分散することができ、又はドーパントはホスト高分子中へ微量の構成要素を共重合することによって加えることができる。通常の高分子材料は、Garciaら、米国特許第5,881,083号明細書及びその中の参考文献によって教示されているような、置換されているか置換されていないポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）誘導体、置換されているか置換されていないポリ（ｐ−フェニレン）（ＰＰＰ）誘導体、置換されているか置換されていないポリフルオレン（ＰＦ）誘導体、置換されているか置換されていないポリ（ｐ−ピリジン）、置換されているか置換されていないポリ（ｐ−ピリダルビニレン）誘導体、及び置換されているか置換されていないポリ（ｐ−フェニレン）ラダー及びステップラダーポリマ及びそれらのコポリマを含むが、これらに限定されない。置換基は、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、ヒドロキシ及びシアノを含むが、これらに限定されない。典型的なポリマは、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ジアルキル−、ジアリール−、ジアミノ−、又はジアルコキシ−置換ＰＰＶ、モノアルキル−モノアルコキシ−置換ＰＰＶ、モノアリール−置換ＰＰＶ、９，９’−ジアルキル又はジアリール−置換ＰＦ、９，９’−モノアルキル−モノアリール置換ＰＦ、９−モノアルキル又はアリール置換ＰＦ、ＰＰＰ、ジアルキル−、ジアミノ−、ジアリール、又はジアルコキシ−置換ＰＰＰ、モノアルキル−、アリール−、アルコキシ−、又はアミノ置換ＰＰＰである。更に、高分子材料は、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと呼ばれる、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）等のコポリマであってもよい。
【００６２】
前述した有機材料は、適切には昇華を通じて蒸着されるが、フィルム形成を向上させるため、任意のバインダにより溶媒から蒸着されてもよい。材料がポリマである場合、通常、溶媒蒸着が好ましい。昇華によって蒸着されるべき材料は、しばしば、例えば米国特許第6,237,529号明細書に開示されているようなタンタル材料を含むサブリメーター（sublimator）「ボート」から蒸発し得、最初にドナーシートにコーティングされ、次いで基板のより近接において昇華される。材料の混合物を有する層は、分離されたサブリメーターボートを用いることができ、又は材料は予備混合され、単一ボート又はドナーシートからコーティングされる。
【００６３】
ほとんどの有機をベースとするレーザ装置は、湿気又は酸素、又はその両方に敏感であり、そのため、それらは、通常は、窒素又はアルゴン等の不活性雰囲気中に封入される。アルミナ、ボーキサイト、硫酸カルシウム、クレイ、シリカゲル、ゼオライト、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、硫酸塩、又はハロゲン化金属及びパークロレート等の乾燥剤が、封入された装置中に組み込まれる。封入及び乾燥のための方法は、米国特許第6,226,890号明細書に開示されたものを含むが、これらに限定されない。更に、ＳｉＯｘ、テフロン（登録商標）等のバリヤ層、及び代替の無機／重合体層は封入の分野において公知である。
【００６４】
スペーサ層１７０について、レーザ光１９０及びポンプビーム光１８０の両方にとって高度に透明である材料を用いることが好ましい。この配列において、ＴＡＰＣは、可視及び近紫外スペクトルの全体にわたって非常に低い吸収を有し、ＴＡＰＣの屈折率は、ほとんどの有機ホスト材料のものより、わずかに低いので、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）はスペーサ材料として選択される。屈折率の差は、永続的なｅ−フィールド波腹及び周期性ゲイン領域１６０の間の重複を最大限にすることを補助するので、この屈折率の相違は有用である。ＳｉＯ２は、低い吸収を有し、その屈折率は有機ホスト材料より低いので、有機スペーサ材料に加え、スペーサ層１７０も、また、ＳｉＯ２等の無機材料からなってもよい。無機をベースとするスペーサ層を用いた場合、材料は、熱蒸着、低蒸着温度（７０℃）におけるｅ−ビーム、又はコロイド法によって蒸着される。
【００６５】
より低いネットゲイン領域１５０を形成するために、活性領域１３０の蒸着に続いて、周期性ゲイン領域１６０のネットゲインを立体規則的に模様をつける必要がある。図２に示す実施態様について、より低いゲイン領域１５０は、周期性ゲイン領域１６０の発光特性を局所的に悪くすることによって製造される。より低いネットゲイン領域１５０（有機をベースとするゲイン媒体について）を形成するための効果的な方法は、周期性ゲイン領域１６０のパターン化されたＵＶ露光を実現するために、標準的なフォトリソグラフマスク及びＵＶ照射装置を用いることである。有機媒体は、高強度ＵＶ光（例えば、３６５ｎｍにおける水銀アークランプのｉ−線）に感受性であるので、この方法は、周期性ゲイン領域１６０のＵＶ露光領域の照射強度を低くするのに非常に効果的である。前記で議論したように、ＵＶ露光領域（より低いネットゲイン領域１５０）はインターピクセル領域２１０と対応するが、非露光領域はレーザピクセル２００と対応する。好ましい実施態様においては、レーザピクセル２００の形状は円形であるが、他のピクセルの形状は長方形等が可能である。レーザピクセル２００のサイズは２．５〜２０μｍの範囲である。単一横断モードレーザ作用（single transverse mode laser operation）については、好ましいレーザピクセル２００の直径は、２．５〜４．５μｍである。インターピクセルの間隔は０．２５〜４μｍの範囲である。一般には、離間レーザピクセル２００は、同一又は異なるサイズを有し、ピクセルの間の空間は、局所的な単一又はマルチモードレーザ出力を実現するための２次元ＶＣＳＥＬアレイ装置１００の出力を生成するために、同一又は異なる長さを有することができる。周期性ゲイン領域１６０の発光強度は、当業界で通常に実施される方法等の、高強度ＵＶ照射以外の方法により、局所的に調節され得ることに注目すべきである。
【００６６】
活性領域１３０の成長とより低いネットゲイン領域１５０の生成に引き続くのは、上部誘電体スタック１４０の蒸着である。上部誘電体スタック１４０は、底部誘電体スタック１２０から間隔があいており、予め決められた範囲の波長にわたる光を反射する。上部誘電体スタック１４０の組成は、底部誘電体スタックのそれと類似している。上部誘電体スタック１４０が、有機物を含む活性領域１３０を覆って蒸着されるので（有機をベースとするゲイン媒体について）、上部誘電体スタック１４０の蒸着温度は、有機化合物の融解を回避するために低く維持すべきである。結果として、上部誘電体スタック１４０のための典型的な蒸着温度は１００℃以下である。上部誘電体スタックは、ｅ−ビーム、低エネルギースパッタリング、コロイド蒸着等の通常の方法によって蒸着することができる。効果的なレーザ性能を得るため、上部及び底部誘電体スタックのピーク反射率は９９％を超えることが好ましく、より小さい値は大きなレーザ線幅をもたらす。
【００６７】
２次元ＶＣＳＥＬアレイ装置１００は、入射ポンプビーム光１８０によって光学的に駆動され、レーザ光１９０を発光する。有機をベースとするＶＣＳＥＬレーザキャビティの小さいレーザ出力密度閾値の結果として、ポンプビームは、非干渉性のＬＥＤ光であり得る。図２は、上部誘電体スタック１４０を通るレーザ光１９０を示す。また、レーザ構造は、誘電体スタックの反射率特性の適当な設計により、基板１１０を通るレーザ光１９０を有する上部誘電体スタック１４０を通じて、光学的に汲み出される。２次元ＶＣＳＥＬアレイ装置１００の操作は以下の通りである。ポンプビーム光１８０は基板１１０、及び底部誘電体スタック１２０を通って透過し、周期性ゲイン領域１６０により吸収され、ポンプビームエネルギーのいくつかの分画は、レーザピクセル２００のポジションでより長い波長のレーザとして再発光される。ポンプビーム光１８０が基板１１０に入る場合、レーザ光１９０が、主に上部誘電体スタック１４０を通じて存在することを確実にするため、上部誘電体スタックピーク反射率を、底部誘電体スタック１２０のピーク反射率よりも小さくなるよう選択する必要がある。装置の出力転化効率を向上させるために、上部誘電体スタック１４０がポンプビーム光１８０に対して高度に反射し、底部誘電体スタック１２０がポンプビーム光１８０に対して高度に透過性となるように、通常は、両方の誘電体スタックに付加的な誘電層を加えることが行われる。
【００６８】
前記で議論したように、周期性ゲイン領域１６０のネットゲインを空間的に調節するための他の方法は、ポンプビーム光１８０による周期性ゲイン領域１６０の励起を調節することである。本発明の他の実施態様、吸収要素１５５を含むレーザアレイ装置１０２を図４に示す。ミクロンサイズのレーザピクセルの特徴を形成し、回折の影響を減少するために、吸収要素１５５が、活性領域１３０に隣接して配置されることが好ましい。前記で議論したように、レーザ装置におけるフォトリソグラフィーをベースとする方法を実施することは、有機化合物がいったん蒸着されると困難である。従って、図４に示すように、複屈折層１２６と活性領域１３０との間に吸収要素を配置することが好ましい。吸収要素１５５の組成は、ポンプビーム光１８０を吸収し、レーザ光１９０をほとんど吸収せずに散乱する任意の材料である。ポンプビーム光１８０の発光波長においては、吸収要素１５５の吸収係数は、１０４ｃｍ−１より大きいことが好ましい。吸収要素１５５の厚みは、ポンプビーム光１８０の有意な割合が要素によって吸収されるように選択される。好ましい吸収画分は５０％を超える。パターン化された吸収層の製造に関しては、これは多くの方法によって達成できる。第一の方法は、均一な色素層１５７を蒸着し、パターン化されたＵＶ光を用いて、色素層１５７の吸収係数を選択的に修飾することである。図２に関して前記で議論したように、ＵＶ光は、通常のフォトリソグラフマスクを用いてパターン化されてもよい。色素層１５７の吸収係数の修飾に関して、これは、色素分子の漂白（吸収を選択的に低下）、又は色素分子を解離して、ポンプビーム光１８０を更に強く吸収（吸収を選択的に上昇）する種を製造するかのいずれかによって達成される。前述したように、色素層１５７及び吸収要素１５５のみが、レーザ光１９０を、弱く吸収／散乱する。吸収要素１５５の特徴は、それがレーザアレイ装置１０２が平面になるのをもたらすことである。
【００６９】
吸収要素１５５を蒸着するための他の方法は、染色フォトレジストを用いることである。得られたレーザアレイ装置１０３を図５に示す。染色フォトレジストのタイプは当業界で周知であり、回転成型（spin cast）され、標準的なフォトリソグラフ技術によってパターン化される。レーザアレイ装置１０２又は１０３のいずれについても、間隙を介した吸収要素１５５の製造に続き、活性領域１３０及び上部誘電体スタック１４０が順に蒸着される。吸収要素１５５は、複屈折層１２６と活性領域１３０との間に配置され、ポンプビーム光１８０の一部を吸収する必要があるので、ポンプビーム光１８０は基板１１０を通して入射する必要がある。当業界において通常に実施されるように、吸収要素１５５を製造するための他の方法もある。例えば、エッチングされたピットが、それを超えて吸収要素１５５を蒸着できる透明層（ＳｉＯ２等）中で形成されてもよい。次いで、吸収要素１５５のみが、エッチングされたピット領域中に残存するように、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）技術が、吸収要素１５５を研磨するために用いられる。前記で議論したように、吸収要素１５５の一部がインターピクセル領域２１０に対応するが、残存領域はレーザピクセル２００に対応する。好ましい実施態様においては、レーザピクセル２００の形状は円形であるが、他のピクセルの形状が可能であり、例えば長方形である。レーザピクセル２００のサイズは、２．５〜２０ミクロンの範囲である。単一横断モードレーザ作用については、好ましいレーザピクセル２００の直径は２．５〜４．５μｍである。インターピクセル間隔は、０．２５〜４μｍの範囲である。一般に、離間レーザピクセル２００は同一か異なるサイズを有することができ、ピクセル間の空間は、２次元レーザアレイ装置１０２又は１０３の出力を生成するめの同一又は異なる長さを有し、局所的に単一又はマルチモードのレーザ出力を生成する。
【００７０】
図６は、本発明の他の実施態様を示す。このレーザアレイ装置１０４は、図５に示すものの変形である。図５において、活性領域１３０は、吸収要素１５５上で直接成長する。結果として、活性領域１３０及び上部誘電体スタック１４０は、染色フォトレジスト（ＣＭＰに伴うエッチングされたピッチ中で成長する場合は平面表面を生じることに注目）によって形成される吸収要素の場合に、非平面（波形の）表面上に蒸着される。ＴｉＯ２−ＳｉＯ２等の特定の多層スタックの組み合わせについて、波形の表面上の蒸着はスタックの円柱状の成長を導く。結果として、上部誘電体スタック１４０中で向上した分散損失（scattering loss）が存在する。この問題を克服するため、活性領域１３０を蒸着する前に、当業界において公知の技術を用いて、吸収要素１５５を、平坦化層１５８によって平坦化する。１つの実施態様において、間隙を介した吸収要素１５５の生産に続き、平坦化層１５８材料を、適当な方法によって蒸着する。次いで、当業界で周知であるＣＭＰ技術を用いて、平坦化層１５８材料を、吸収要素１５５の表面と共に、平坦になるまで（又は２０ｎｍ以内）研磨する。平坦化層１５８の第二の実施形態は、ポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いることである。この場合において、間隙を介した吸収要素１５５を覆って、０．５〜３．０μｍの厚みまでＰＭＭＡを回転成形し、次いで通常に１５０〜２２０℃で乾燥する。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、３：１又は４：１の吸収要素厚みに対する、ＰＭＭＡ厚みの比が、通常はＰＭＭＡ表面の平坦化をもたらすことを示す。平坦化のためのこれらの３つの実施態様に加え、当業者に実施されるように、他の方法が可能である。要約すると、間隙を介した吸収要素１５５の生産に続いて、活性領域１３０の蒸着の前の平坦化層１５８の追加は、活性領域１３０及び上部誘電体スタック１４０中のより少ない分散損失を導き、染色フォトレジストにより形成された吸収要素１５５の場合に高出力転化効率をもたらす。
【００７１】
図７は、本発明の他の実施態様、レーザアレイ装置１０６を示す。この場合において、ＶＣＳＥＬ装置のネットゲインを空間的に調節することは、底部誘電体スタック１２０を選択的にエッチング（反射率調節）することによりもたらされる。分散損失を減少し、出力転化効率を相対的に上げるために、底部誘電体スタックのエッチングされた表面を、永続的な電磁場（ｅ−フィールド）の強度が最も高い活性領域１３０の位置から除去することが好ましい。結果として、底部誘電体スタック１２０は２つの部分、第一の部分１２１及び第二の部分１２５に蒸着される、それによって、反射率調節は、底部誘電体スタック１２１の第一の部分の表面中にエッチング領域１５１を形成することによって得られる。エッチング領域１５１を活性領域１３０から遠ざけるために、底部誘電体スタック１２１の第一の部分は、レーザ光を反射する、多くとも３〜５層の誘電層を含むことが好ましい。追加の誘電層が、活性領域１３０の背部でポンプビーム光１８０を反射するための底部スタックに加えられる場合、これらの層は、底部誘電体スタック１２１の第一の部分に最初に蒸着される。
【００７２】
パターン化されたエッチング領域１５１は、標準的なフォトリソグラフ及びエッチング技術を用いて底部誘電体スタック１２１の第一の部分に形成され、従って、底部誘電体スタック１２１の第一の部分の表面上に、円形の柱状の２次元アレイが形成される。好ましい実施態様においては、レーザピクセルの形状は円形であるが、他のピクセル形状も可能であり、例えば長方形である。インターピクセルの間隔は、０．２５〜４μｍの範囲である。実験によって、底部誘電体スタック１２１の第一の部分の１又は２の区切りが除去され、エッチング領域１５１が製造されることが決定された。一般的に、これより深いエッチングは、より乏しい性能を有するレーザアレイをもたらす。エッチング領域１５１が形成された後、底部誘電体スタック１２５の第二の部分が、底部誘電体スタック１２１の第一の部分を覆って蒸着される。図７に概略的に示すように、底部誘電体スタック１２５の第二の部分は、エッチング領域１５１を満たす。底部誘電体スタック１２５の第二の部分は、それぞれＴｉＯ２及びＳｉＯ２等の高及び低屈折率誘電材料の他の層からなる。第一の部分については、第二の部分がｅ−ビーム、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、ゾル−ゲル法又はコロイド蒸着によって蒸着される。
【００７３】
図８は、本発明の他の実施態様を示す。このレーザアレイ装置１０８は、図７に示すものの変形である。図７において、底部誘電体スタック１２５の第二の部分は、エッチング領域１５１上に直接成長する。結果として、スタックは、非平面（波形）表面上に蒸着される。ＴｉＯ２−ＳｉＯ２等の特定の多層スタック組み合わせについて、波形表面上の蒸着は、スタックの円柱状成長を導く。結果として、底部誘電体スタック１２５の第二の部分に向上した分散損失が存在する。この問題を克服するため、底部誘電体スタック１２５の第二の部分を蒸着する前に底部誘電体スタック１２１の第一の部分のエッチングされた表面を、平坦化層１５８によって平坦化する。平坦化層１５８の一実施態様は、Ｔａ２Ｏ５−ＳｉＯ２又はＴｉＯ２−ＳｉＯ２多層スタックシステムについてのポリイミドである。エッチング領域１５１の製造に続き、２〜３ミクロンのポリイミドを、底部誘電体スタック１２１の第一の部分の表面に回転成形することにより蒸着し、次いで、１８０〜２５０℃の範囲の温度で乾燥することによって硬化する。次いで、当業界で周知であるＣＭＰ技術を用いて、レーザピクセル２００の位置において、底部誘電体スタック１２１の第一の部分の上部表面と共に、平坦になるまで（又は２０ｎｍ以内）ポリイミドを研磨する。標準的なＣＭＰスラリーにおける、ポリイミド及び酸化物の研磨速度の大きな相違のため、レーザピクセル２００の位置で酸化物層の研磨を開始すると同時に、研磨を停止することが容易である。
【００７４】
平坦化層１５８の第二の実施態様は、Ｔａ２Ｏ５−ＳｉＯ２多層誘電体スタックシステムに代え、ＳｉＯ２である。この場合においては、底部誘電体スタック１２１の第一の部分の最上層はＳｉ３Ｎ４の薄い層である。３００〜４００℃の範囲の温度で、１０〜２００ｎｍの範囲の厚みで、プラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ）により、窒化ケイ素が蒸着される。エッチング領域１５１（エッチングが窒化物層、及び底部誘電体スタック１２１の第一の部分の１〜２区切りを通過する）の形成に続き、ＳｉＯ２の平坦化層１５８が、ＣＶＤ又は熱蒸着のいずれかの方法によって、０．７５〜２．０μｍの厚みで蒸着される。ポリイミドの実施形態については、窒化シリコン層の上部と共に、平坦になるまで（又は２０ｎｍ以下）ＳｉＯ２を研磨するために、ＣＭＰが他の通常のスラリーと共に用いられる。３：５：１を超える研磨選択性の結果として、窒化ケイ素層の上部の研磨を開始した時に、研磨を停止することは再び容易である。平坦化層１５８の第三の実施態様は、いずれかの誘電体スタックシステムに代え、ＰＭＭＡである。底部誘電体スタック１２１の第一の部分のエッチングされた表面を覆ってＰＭＭＡを０．５〜３．０μｍの厚みに回転成形し、次いで、１５０〜２２０℃で通常の乾燥を行う。平坦化についてこれら３個の実施態様に加え、当業者において実施されたように、他の方法が可能である。要約すると、エッチング領域１５１の製造に続く、底部誘電体スタック１２５の第二の部分の蒸着の前の、平坦化層１５８の追加は、活性領域１３０、及び底部及び上部誘電体スタックにおける、散乱損失の低下を導き、高出力転化効率をもたらす。
【００７５】
ＶＣＳＥＬアレイ装置１００を含むディスプレイの発明により、単純化された液晶ディスプレイが製造される。図９に示すように、更に単純化されたＬＣＤは、通常は、バックライトユニット２２０、青色発光ＶＣＳＥＬアレイ装置１００、偏光層３０５、光シャッタ層３１０、赤色／緑色誘電体スタック３１５、及び色変換層３２０を含む。バックライトユニット２２０は、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００のためのポンプビーム光１８０を供給する。ＶＣＳＥＬアレイ装置１００は、偏光層３０５のための青色光源を供給する。ＶＣＳＥＬアレイ装置１００が複屈折層１２６を含む場合、その出力は、また偏光され、偏光層３０５は制限を受ける。そうでなければ、偏光層３０５は、レーザ光１９０の１つの偏光を光シャッタ層３１０に通過させる。光シャッタ層３１０は、ピクセル構造中の光を通過させるかブロックする。色変換層３２０は、青色レーザ光を選択的に吸収し、赤色及び緑色ディスプレイピクセルの位置において、それを赤色及び緑色の光に変換（down convert）する。赤色／緑色誘電体スタック３１５は、色変換層３２０と光シャッタ層３１０との間に順々に配置され、赤色及び緑色の光のみが、観察者の方向に伝達される。青色ディスプレイピクセルの位置で、ダウンコンバーションは起こらない。結果として、青色ディスプレイピクセルの位置で、色変換層３２０は、視準された青色レーザ光の角照射円錐を増加させるために、前方散乱要素を含む。
【００７６】
図１０〜１３に示すように、ポンプビーム光１８０を生成するためのバックライトユニット２２０は、拡散体２４０、及び発光ダイオード（ＬＥＤｓ）２３０又は冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）２８０のいずれかを含む。拡散体２４０は、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００における光入射を均質化する。ＬＥＤｓ２３０は、通常は、光がＶＣＳＥＬアレイ装置１００を照射するように、光を向け直す、導波路２６０の縁を照射する線形アレイ２５０中、又はＶＣＳＥＬアレイ装置１００を直接照射する平面アレイ２７０中である。ＣＣＦＬ２８０は、通常は、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００を照射するように、光に向け直す、導波路２６０の縁を照射するか、又は拡散体の下の列３００に向けられ、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００に直接照射される。
【００７７】
図１４に示すように、光シャッタ層３１０は、通常は、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００から最も遠い側面上の検光子３４０を有する液晶セル３３０である。液晶セル３３０は、ＣＦＡを含まないことを除いて従来の液晶セルと類似している。光シャッタ層３１０からの青色光出力が、赤色及び緑色ディスプレイピクセルの位置において青色光を赤色及び緑色光へ選択的にダウンコンバートする、ピクセルで構成された色変換層３２０上に入射するので、液晶セル３３０はＣＦＡを必要としない。液晶セル３３０は、上部及び底部に、基板液晶３５０を含む。液晶セル３３０中の基板液晶（substrates liquid crystal）３５０は、ガラス板又はプラスチック基板のいずれかを含む。基板液晶３５０の厚みは、視差を防止するために十分に薄いべきであり、それは、隣接したピクセルを通じた光の漏れをもたらす。基板液晶３５０の厚みは、好ましくは０．５ｍｍ未満である。両方の基板液晶３５０は、パターン化された透明導体層３６０でコーティングされる。典型的な透明伝導体はインジウムスズ酸化物である。各透明導体層３６０の上部は、配向層３７０でコーティングされる。最後に、２層の配向層３７０の間に、液晶材料３８０がコーティングされる。液晶セル３３０は、電圧の選択な印加時に液晶分子を配向することによって、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００から出力される青色光強度を調節する。暗い状態が、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００から出力される青色レーザ光の波長について最適化されるように、液晶セル３３０は調整されなければならない。また、液晶セル３３０は、各ピクセル位置において、ディスプレイが活発に動くことを許容する薄膜トランジスタを含むことができる。しかし、本発明は、特異的な運転スキームを必要としない。光シャッタ層３１０は、また、液晶セル３３０から出力される偏光の問題を解決する分析系（analyzer）３４０を含む
【００７８】
当業者は、本発明において他の光シャッタが用い得ることを理解するであろう。具体例は、エレクトロウェッティング（electrowetting）によって製造される光シャッタである。Hayesら、Nature, 425, 383 (2003）によって証明されているように、この光スィッチにおいては、電場の印加は各ピクセル表面を覆う色素含有油滴に対する程度を変化させる。結果として、電場は、ピクセル表面の疎水性を変化させる。それらの文献において、Hayesら、Nature, 425, 383 (2003）は、反射が白色反射体によって油滴の背部で生成される、反射式ディスプレイについてこれらのスイッチが用いられることを想像している。バックプレーンが反射に代えクリアであるなら、エレクトロウェッティングスイッチが、トランスミッション（transmission）中で用いられる。
【００７９】
色変換層３２０は、調節された青色レーザ光を選択的に吸収し、赤色及び緑色ディスプレイピクセルの位置において、それを、赤色及び緑色光にダウンコンバートする。青色光を赤色及び緑色光にダウンコンバートするために、層は、それぞれ固体マトリックス中に、赤色及び緑色発光有機蛍光色素を含んでよい。有機蛍光色素は、高い蛍光量子効率及び高い吸収横断（absorption cross-section）の利点を有する。更に、それらは、スピンコーティング等の費用効果のある蒸着技術によって蒸着される。候補の赤色及び緑色の高い量子効率有機色素は、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ジリル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン〕（ＤＣＪＴＢ）及び〔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）である。両者は１００％に近い蛍光量子効率（固体フィルム中）、及び４６０〜４８０ｎｍの波長範囲において大きい吸収横断を有し、青色ＶＣＳＥＬアレイ装置１００が照射される。ダウンコンバーターとして蛍光色素を用いることに加えて、最近の結果は、色変換層３２０中で蛍光化合物として無機量子ドットを用いる実行可能性を示している。例えば、コロイドのＣｄＳｅ／ＣｄＳヘテロ構造量子ドットは、８０％を超える量子効率を証明した（A. P. Alivisatos, MRS Bulletin 18 (1998））。有機又は無機蛍光物質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るべきで、安価な方法によって蒸着することができる。好ましい固体物質は、ポリ−ビニルアセテート又はＰＭＭＡ等の透明プラスチックである。マトリックスの有機色素によるドーピングにおいては、濃度消光が発生するよりも低い濃度に維持すべきである。それ自体、ドーピング濃度は、ＤＣＪＴＢ及びクマリン５４５Ｔについて０．５〜２％の範囲である。
【００８０】
たとえ、内部量子効率が選択された有機蛍光色素についてほぼ１００％であるとしても、外部量子効率は、固体マトリックス中の光捕捉の結果として制限され得る。外部量子効率を上昇させるための好ましい方法は、固体マトリックス物質と一緒に、それらを蒸着する時に、色素粒子を有する散乱中心を含ませることである。散乱した粒子は、発光波長（赤色及び緑色）の２分の１のオーダーの直径、固体マトリックスのものから異なる指数を有する必要があり、可視スペクトルの範囲を通じて透明である必要がある。可視スペクトルを通じての透明性、及びその大きい屈折率の結果として、好ましい粒子はＴｉＯ２である。
【００８１】
ディスプレイ光は、観察者の方向に向けることを必要とするので、赤色／緑色誘電体スタック３１５は、色変換層３２０と光シャッタ層３１０との間に配置される。赤色／緑色誘電体スタック３１５は、赤及び緑の発光の９０％を超えて反射し、青色レーザ光の少なくとも９０％を透過する必要がある。赤色／緑色誘電体スタック３１５は、高分子押出、コロイド蒸着又はプラズマ化学気相成長法等の、安価な方法によって蒸着されることが好ましい。当業界で通常に実施される他の方法が可能である。
【００８２】
前記に示したように、色変換層３２０は、ダウンコンバーションなしで青色レーザ光を通過する青色ピクセルを含む。青色レーザ光の狭い発散角のため、青色ピクセルは、青色光の角発光円錐（angular emission cone）を増加させる材料を含む必要がある。当業界で公知なように、優先的に前方方向における青色レーザ光を散乱する散乱粒子が選択される。緑色及び赤色のピクセルに関しては、散乱粒子は、固体マトリックスの指数と異なる指数を有し、透明であるべきである。散乱粒子のサイズ及び屈折率は、前方散乱を向上する周知の処方（formulation）に従って選択される。散乱粒子を、青色ピクセルマトリックスに含ませることによって、角発光円錐を向上させる他に、当業界において通常に実施されるように、他の方法が可能である。
【００８３】
色変換層３２０の青色、緑色及び赤色のピクセルは、８０×２４０μｍのオーダーにあり、費用効果的方法を用いて選択的に蒸着される必要がある。１つの方法は、蛍光粒子及び散乱粒子を、フォトレジスト処方中に取り入れることである。このアプローチは、染色感光性フォトレジスト（ＣＦＡは、通常、この技術で蒸着される）を製造するために行われ、染色された粒子がフォトレジスト処方に加えられる。このアプローチを用い、色変換層３２０の青色、緑色及び赤色部分が、当業界で公知のフォトリソグラフ技術を用いて選択的に蒸着される。色変換層３２０のフォトリソグラフ法による選択的蒸着に加え、当業界に置いて通常に実施されるように、他の方法が用いられる。
【００８４】
広い領域を有する、光シャッタ層３１０からのＣＦＡの除去により得られるゲイン効率に加え、光源としての青色発光ＶＣＳＥＬアレイ装置は他の利点をもたらす。青色レーザ光の放射がほとんど視準されるので、視角度補償フィルム及び視準フィルム（ＢＬＵにおいて通常に見られる）の両方は、ディスプレイ構造から除去することができる。ディスプレイ構造からの視角度補償フィルム及び視準フィルムの制限の結果として、液晶ディスプレイ装置のコストを低下することができる。
【００８５】
ＶＣＳＥＬアレイ装置１００中の成分としての複屈折層１２６（又は出力されるＶＣＳＥＬアレイ光の好ましい偏光に影響を及ぼす、いくつかの他の通常の手段）の導入により、２次元垂直キャビティレーザアレイから出力されるマルチモードレーザ光が優先的に一方向に偏光される。結果として、底部偏光子要素及びその関連する反射偏光子要素はバックライトユニット２２０に必要ではない。ディスプレイ構造からのこれらの要素の除去は、費用節約をもたらす。本発明の他の実施態様においては、優先的にＶＣＳＥＬ出力を偏光するための努力は行われない。この場合、偏光層３０５を、ＶＣＳＥＬアレイ装置１００の上部及び光シャッタ層３１０の底部の間に加えることが必要であろう。前記で議論したように、ＶＣＳＥＬ光出力の相違の結果として、加えられた偏光層３０５は実用的なほど薄いことが好ましい。例えば、最近の偏光子は１０μｍのオーダーの厚みを有する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】光軸の方向を特定するための傾斜角及び方位角の定義を理解するのに有用な斜視図を示す。
【図２】光学的に汲み出される二次元ＶＣＳＥＬアレイ光源の垂直断面概略図を示す。
【図３】要素が数千のミクロンサイズのレーザピクセルからなる、青色発光要素を含む２次元ＶＣＳＥＬアレイ光源の平面図を示す。
【図４】吸収要素を含む、光学的に汲み出される二次元ＶＣＳＥＬアレイ光源の他の実施態様の側面図を示す。
【図５】染色フォトレジスト吸収要素を含む、光学的に汲み出される二次元ＶＣＳＥＬアレイ光源の他の実施態様の垂直断面図を示す。
【図６】平面化吸収要素を含む、光学的に汲み出される二次元ＶＣＳＥＬアレイ光源の他の実施態様の垂直断面図を示す。
【図７】エッチングされた、誘電体スタックを含む、光学的に汲み出される二次元ＶＣＳＥＬアレイ光源の他の実施態様の垂直断面図を示す。
【図８】平面である、エッチングされた誘電体スタックを含む、光学的に汲み出される二次元ＶＣＳＥＬアレイ光源の他の実施態様の垂直断面図を示す。
【図９】ＶＣＳＥＬアレイ光源を含むディスプレイ装置の簡易概略図である。
【図１０】ＶＣＳＥＬアレイ光源を汲み出している、線形ＬＥＤ−アレイ駆動バックライトユニットの簡易概略図である。
【図１１】ＶＣＳＥＬアレイ光源を汲み出している、平面ＬＥＤ−アレイ駆動バックライトユニットの簡易概略図である。
【図１２】ＶＣＳＥＬアレイ光源を汲み出している、冷陰極蛍光ランプ駆動バックライトユニットの簡易概略図である。
【図１３】ＶＣＳＥＬアレイ光源を汲み出している、冷陰極蛍光ランプ駆動バックライトユニットの他の実施態様の簡易概略図である。
【図１４】検光子を含む、液晶セル及びその構成成分の簡易概略図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  光軸、３  ｘ−ｙ−ｚ座標系、５  ディスプレイ表面、７  ディスプレイ正常方向、９  光軸、１００  ＶＣＳＥＬアレイ装置、１０２  レーザアレイ装置、１０３  レーザアレイ装置、１０４  レーザアレイ装置、１０６  レーザアレイ装置、１０８  レーザアレイ装置、１１０  基板、１２０  底部誘電体スタック、１２１  底部誘電体スタックの第一の部分、１２５  底部誘電体スタックの第二の部分、１２６  複屈折層、１２８  配向層、１２９  複屈折材料、１３０  活性領域、１４０  上部誘電体スタック、１５０  より低いネットゲイン領域、１５１  エッチング領域、１５５  吸収要素、１５７  色素層、１５８  平坦化層、１６０  周期性ゲイン領域、１７０  スペーサ層、１８０  ポンプビーム光、１９０  レーザ光、２００  レーザピクセル、２０５  発光要素、２１０  インターピクセル領域、２２０  バックライトユニット、２３０  発光ダイオード、２４０  拡散体、２５０  線形アレイ、２６０  導波路、２７０  平面アレイ、２８０  冷陰極蛍光ランプ、３００  列、３０５  偏光層、３１０  光シャッタ層、３１５  赤色／緑色誘電体スタック、３２０  ビーム拡大器、３３０  液晶セル、３４０  検光子、３５０  基板液晶、３６０  透明導体層、３７０  配向層、３８０  液晶材料、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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2008502924.tif 000030
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