(57)【要約】  光源は第１の導波路を有する。第１の導波路は第１の屈折率を有する発光材料及び発光材料を覆って配された少なくとも１つの層を有する。この少なくとも１つの層は第２の屈折率を有し、第１の屈折率は第２の屈折率より高い。光源は、第１の導波路に結合された、第２の導波路も有する。発光デバイスは光取出し構造も有する。
2008532226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源において、
第１の屈折率を有する発光材料を有する第１の導波路、
前記発光材料に重なる、前記発光材料に平行な、前記第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する、少なくとも１つの層、
第２の導波路であって、前記少なくとも１つの層が前記第１の導波路と前記第２の導波路の間に配された状態で、前記第１の導波路に重なり、前記第１の導波路に平行であり、前記第１の導波路に光結合される、第２の導波路、及び
前記第１の導波路に重なる、前記第１の導波路に平行に配された、前記発光材料からの光を自由空間に向ける、光取出し構造、
を有することを特徴とする光源。
【請求項２】
前記発光材料が有機発光材料であることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記光源がディスプレイデバイスのコンポーネントであることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項４】
前記光源が照明構造のコンポーネントであることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項５】
前記発光材料が無機発光材料であることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項６】
結合長を有するモードが前記第１の導波路と前記第２の導波路の間で結合され、前記結合長が前記ディスプレイデバイスのピクセルの幅より小さいことを特徴とする請求項３に記載の光源。
【請求項７】
前記光取出し構造が複数のマイクロレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項８】
前記光取出し構造が光散乱構造であることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項９】
前記光散乱構造が複数の光散乱中心を含むことを特徴とする請求項８に記載の光源。
【請求項１０】
基板及び前記基板と前記第２の導波路の間の空隙をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項１１】
前記光源が底面発光光源であることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光デバイスに関し、特に発光層から高効率で光を外部に取り出すための結合型導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイデバイスは多様な用途に用いられる。例えば、テレビ、コンピュータ、電話及び電子手帳（ＰＤＡ）は全てディスプレイを有する。広い表示面積を提供することが有用なディスプレイ用途がある一方で、狭い表示面積を提供することが有用な用途もある。多くの用途において、ディスプレイは比較的薄いことが望ましい。同様の要求が照明構造に課せられることが多い。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）における光源の多くは薄いことがＬＣＤデバイスを薄くするに役立つから有用である。
【０００３】
ディスプレイ及び照明用途に利用できる様々な光源技術がある。ディスプレイ及び照明業界で注目されてきた光源技術の１つは有機発光デバイス／ダイオード（ＯＬＥＤ）である。ＯＬＥＤは電界発光高分子材及び微細構造でつくられることが多い。
【０００４】
基本ＯＬＥＤ構造は、陽極及び陰極の間に配された有機発光材料を有し、陽極及び陰極は通常、材料の両側に配される。有機発光材料に電流が供給されると、陰極からの電子と陽極からの正孔の再結合で形成されるエキシトンの放射崩壊によって光が発せられる。容易に理解され得るように、ＯＬＥＤからの発光光は照明（例えばバックライト）及びディスプレイデバイス用途に用いることができる。
【０００５】
ディスプレイデバイスを形成するため、複数の陽極及び陰極が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路で駆動される。陽極及び陰極はアレイに形成され、よってＯＬＥＤ材料から画素（ピクセル）のアレイが得られる。次いで、ＴＦＴ回路で駆動される陽極及び陰極を介する選択的電流印加により表示像を形成することができる。
【０００６】
照明用途も陰極及び陽極によるＯＬＥＤの駆動に基づくことができる。もちろん、電流の選択的印加並びにディスプレイにピクセルを実現するために必要な陰極及び陽極からなるアレイ構造はなくなる。むしろ、それほど複雑ではない陽極／陰極構造を用いることができる。
【０００７】
ＯＬＥＤベースのディスプレイ及び光源は既知のディスプレイ及び光源技術の代りになり得るが、既知のＯＬＥＤベース構造には欠点がある。例えば、既知のＯＬＥＤ構造は高効率（高輝度）光出力には役立たない。実際、既知のＯＬＥＤ構造の多くではＯＬＥＤによって発せられる光エネルギーの８０％もがデバイスにトラップされる。デバイスの発光量を改善するためには、比較的高い電流レベルでＯＬＥＤを駆動する必要がある。しかし、そのような比較的高い駆動電流レベルはＯＬＥＤの寿命に有害な影響を与える。すなわち、駆動電流を一単位上げるとデバイス寿命は一単位の羃指数で低下する。
【０００８】
ＯＬＥＤから外部環境（例えばディスプレイの表示面）に届く光量に悪影響を与え得る多くの要因がある。そうした要因の１つは内部全反射（ＴＩＲ）である。周知のように、ＯＬＥＤに用いられる有機材料の多くは比較的高い屈折率（ｎ有機）を有する。例えばｎ有機＞１.８である。したがって、有機材料（及び有機層を囲むその他の層）は導波路を形成し、この導波路はＯＬＥＤで発生する光のかなりの部分をトラップできる。明らかに、この光が外部環境に届くことはないであろう。例えば有機層が空気と接していれば、放射光の古典的限界は１/（２ｎ有機）２で与えられる。したがって、ＯＬＥＤ材料によって放射される発光光のほぼ１７％しか空気に届かない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
内部反射を低減しようとする試みがいくつかなされたが、いずれもはっきりしない結果に終った。したがって、ＯＬＥＤの光出力効率の改善、したがってそのようなデバイスの寿命の延長が必要なままである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態例にしたがえば、光源は第１の導波路を有する。第１の導波路は第１の屈折率を有する発光材料及び発光材料を覆って被着された少なくとも１つの層を有する。この少なくとも１つの層は第２の屈折率を有し、第１の屈折率は第２の屈折率より高い。光源は第１の導波路に結合された第２の導波路及び光を光源から実質的に自由空間内に導くように適合された光取出し構造も有する。
【００１１】
一実施形態例にしたがえば、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）は、第１の屈折率を有する有機発光材料を含む第１の導波路並びに陰極及び陽極を有する。ＯＬＥＤは発光材料を覆って被着された少なくとも１つの層も有し、この少なくとも１つの層は第２の屈折率を有し、第１の屈折率は第２の屈折率より高い。さらに、ＯＬＥＤは第１の導波路に結合された第２の導波路及び光取出し構造を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施形態例は、添付図面とともに読まれたときに、以下の詳細な説明から最善に理解される。様々な特徴が必ずしも比例尺で描かれてはいないことを強調しておく。議論の明確さのため寸法は任意に拡大または縮小されることがある。
【００１３】
以下の詳細な説明においては、説明のためであって限定のためではなく、特定の詳細を開示する実施形態例が本発明の完全な理解を提供するために述べられる。しかし、本開示の恩恵を有する当業者には、本発明が実施形態例に関連して開示される特定の詳細にしたがわない別の実施形態で実施され得ることが明らかであろう。さらに、周知のデバイス、方法及び材料の説明は、本発明の説明を曖昧にしないように、省略されることがある。
【００１４】
本明細書に説明される実施形態例においては、（活性層とも称される）発光層からの光出力または輝度を改善するための結合型導波路構造がかなり詳細に説明される。発光層は隣接層より大きい屈折率を有する。例えば、発光層は有機発光層である。しかし、実施形態例はＴＩＲによる光トラッピングの問題をかかえる光源に一般に適用できることを強調しておく。例えば、実施形態例は有機電界発光（ＥＬ）光源にも、無機ＥＬ光源にも、一般に適用できる。
【００１５】
例えば、実施形態例に関連して説明される光源は、ディスプレイ及び照明用途に展開することができる。光源は多くのタイプのディスプレイデバイス及び超小型ディスプレイデバイスに用いることができ、光源はバックライトのような多くのタイプの照明用途に用いることもできる。上掲の用途は例示を意味するに過ぎず、実施形態例の限定を意味するものではない。
【００１６】
本説明が進むにつれてより明らかになるであろうように、活性層は、受動導波路に結合される、能動導波路のコンポーネントである。とりわけ、導波路間の適する結合を達成するため、導波路間で結合される光モードは結合型導波路の材料及び構造に依存する規定範囲内の実効屈折率を有する。
【００１７】
実施形態例において、受動導波路は、バルク散乱層、マイクロレンズまたは微細構造化アレイ、回折格子またはフォトニック結晶のような周期構造、メサ構造のような偏向体／反射体、あるいはこれらの組合せのような光取出し構造を有する。特に、実施形態例の光取出し構造は発光デバイスからの光を自由空間に向ける。例えば、照明用途において、光取出し構造は発光デバイスからの光を周囲の自由空間に向ける。例えば、光取出し構造は、光取出し構造に入射する光の伝搬方向に直交する２つの方向の一方または両方に光を向ける。
【００１８】
さらに、被嚮導電磁波解析においては、時間及び伝搬距離の複素位相の両者の累積を表す位相項が乗じられた空間的に変化する複素振幅として電磁場が表されることが多い。光周波数ωでｚ方向に伝搬するモードについて、位相項はｅｘｐ[ｉωｔ−ｉβｚ]で表され、ここでβは伝搬定数として知られる。この数学的表現は単に伝搬時の位相の累積を定量化する。周波数ωで規格化された規格化伝搬定数を定めることが有用である。この量（β/ω）は、規格化伝搬定数または実効屈折率（ｎ実効）として知られる。
【００１９】
複数のモードがかかわる光過程の多くにおいては、これらのモードがまとまって、すなわち「インフェーズ」で伝搬することが重要なことがある。結合型導波路におけるモードについて、このことは、モードが相互作用中にインフェーズのままであるべきであれば、モードは同等の実効屈折率を有することを意味する。実効屈折率を計算するためには、一般にマックスウエル方程式のスカラー形式またはベクトル形式の解を含む多くの方法を用いることができる。簡単な系についてはモードを解析的に導くことができるが、ほとんどの場合、光学系のモードを見いだすためには計算に頼らねばならない。様々な計算技法（定差時間ドメイン、ビーム伝搬、平面波ソルバー、有限要素法、複線法、等）は一般に、固有値及び固有ベクトルを戻す、反復ルーチンを含む。固有ベクトルは光モードの空間的に変化する場の振幅であり、固有値は与えられた光周波数に許される伝搬定数である。したがって、モード伝搬定数を光周波数で除すことで実効屈折率を得ることができる。
【００２０】
次に、添付図面に示される実施形態例に関して特定の詳細を述べる。同様の参照数字は同様の要素を指すことに注意されたい。
【００２１】
図１は一実施形態例にしたがう発光デバイス１００を示す。発光デバイス１００は、先に述べたような、ＯＬＥＤ構造または光源の一部とすることができる。本説明が進むにつれて一層明らかになるであろうように、デバイス１００はピクセルの一部または光源の一部だけを表す。デバイス１００は、それを覆って受動導波路１０２が配された基板１０１を有する。平滑化（またはバッファ）層１０３が受動導波路１０２を覆って配され、それを覆って、陽極１０４，活性層１０５及び陰極１０６が配される。能動導波路は陽極１０４，活性層１０５及び陰極１０６からなる。最後に、能動導波路を覆って埋封層１０７が配される。
【００２２】
一実施形態例にしたがえば、デバイス１００は、発光波長範囲の光に対して陽極１０４が実質的に透明である場合に、基板１０１を通して発光することができる（すなわち底面発光型である）。この実施形態例において、陽極１０４は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）またはその他の適する導電材料を含むことができる。別の実施形態例において、デバイス１００は透明または半透明の陰極１０６及び埋封層１０７を通して発光することができる。この実施形態において、デバイスは上面発光型である。
【００２３】
上面発光型構造または底面発光型構造のいずれにおいても、基板１０１は照明用途またはディスプレイ用途に一般に用いられるガラスとすることができる。照明の目的であって限定の目的ではなく、ガラスは製品コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００（商標）ガラスの商品名でコーニング社（Corning Incorporated）により製造販売されているような透明ガラス板とすることができる。あるいは、基板ガラス板１０１は、旭硝子（株）（例えば、ＯＡ１０ガラス及びＯＡ２１ガラス）、日本電気硝子（株）、NHTechno and Samsung Corning Precision Glass Co.のような会社により製造販売されているガラスのような透明ガラス板とすることができる。
【００２４】
受動導波路１０２を覆って配される平滑化層１０３は結合型導波路構造においてクラッド層として機能する。さらに、平滑化層１０３はデバイス１００にエレクトロニクス上の利点を与える。この目的のため、活性層１０５は複数の比較的薄い、有機発光材料のような、発光材料からなることができる。これらの発光材料は、発光に必要な電荷キャリアを供給する、陰極及び陽極を隔てる。しかし、活性層１０５が比較的薄いため、許容できない表面粗さは活性層をわたる電極の短絡を生じさせ得るから、それを覆って活性層が形成される基板は極めて平滑でなければならない（例えば、基板に許容できる表面粗さは通常、ほぼ３.０ｎｍ ｒｍｓより小さい）。これに対処するため、平滑化層１０３が設けられる。
【００２５】
本実施形態例において、能動導波路１０５のためのコアは１つまたはそれより多くの有機層及び陽極１０４からなる。非対称クラッドは平滑化層１０３及び陰極１０６からなる。陽極１０４は光取出し領域に隣接し、底面発光型デバイスでは実質的に透明であるが、上面発光型構造では反射性である。本実施形態例において、２つの電極の間の活性層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含む、代表的なＯＬＥＤ層からなる。陰極１０６は標準的な金属陰極、Ｂｌａｃｋ Ｌａｙｅｒ（商標）陰極または半透明陰極とすることができる。周知のように、これらの輸送層及び有機層は短絡を防止するために比較的厚くつくられる。さらに、本明細書でさらに十分に説明されるように、コア及びクラッド層の厚さもそれらの材料特性も、能動導波路と受動導波路の間の高効率光結合に役立つように選ばれる。
【００２６】
動作において、光は活性層１０５に発して、受動導波路及び周囲層に結合される。したがって、結合モード１０８は、本明細書でさらに十分に説明されるように、材料及び材料厚の選択により能動導波路及び受動導波路にサポートされる。結合モード１０８は、結合長として知られる、特性長を有する。結合長はモードが一方の導波路から他方の導波路に結合され、第１の導波路に戻るまでに必要な伝搬距離として定義される。結合長は、導波路形状寸法、導波路屈折率、波長及び結合導波路モードの実効屈折率間の不整合によって決定される。
【００２７】
ディスプレイデバイスに関する実施形態例においては、受動導波路１０２への高効率光転送、したがって受動導波路１０２からの高効率光取出しを保証するため、結合長がピクセルの幅より短いことが有用である。実際、結合長はピクセル幅またはその他の当該寸法よりかなり短いことが有用である。実施形態例において、結合長はほぼ５０μｍより短い。別の実施形態例においては、結合長をほぼ２０μｍとすることができる。ほぼ１００μｍのオーダーにある、代表的なピクセル幅と比較すれば、そのような結合長は許容できる。
【００２８】
実施形態例はＯＬＥＤ層で発生した光が光取出し構造と多数回相互作用する機会を提供する点で有益である。高効率で光を取り出すため、比較的短い結合長及び分布型取出し構造が用いられる。光取出し構造が離散型であると光は周囲デバイス構造に吸収される前に取出し構造と相互作用することができない。しかし、非周期的であるかまたは結合周期に相応しない周期をもって周期的である、ピクセル配置を有することが有用である。
【００２９】
例えば、実施形態例は、（例えば有機）発光領域から隣接受動導波路に物理的に取り出す機能を果たすための結合型導波路を組み込んでいる。この隣接導波路は、活性層の（例えば有機材料についてはほぼ１.８より高い）屈折率と同程度である（またはそれより高い）必要はない屈折率を有するバッファ／平滑化層１０３によって能動導波路から隔てられる。この低屈折率材料を使用できる自由度により、平滑化層１０３に（例えばほぼ１.５からほぼ１.６の屈折率を有する）光学高分子材料の使用が可能になる。さらに、また本明細書で一層十分に説明されるように、光取出し構造の性質に依存して、受動導波路１０２のかなりがバッファまたは平滑化層としてはたらくことができ、これは活性層１０５のエレクトロニクス性能に有益である。
【００３０】
図２は一実施形態例にしたがうデバイス２００の部分断面図である。図２に示されるデバイス２００は図１に示されるデバイス１００と実質的に同じである。したがって、本実施形態例の説明の曖昧化を避けるため、繰返しになる詳細は省かれる。しかし、デバイス２００が受動導波路１０２に沿う場所に反射性構造２０１を有することに注意されたい。この反射性構造２０１は、例えば、結合モード１０８の伝搬方向に対してある角方位を有するメサである。したがって、結合モードの光は結合モードの伝搬方向に実質的に垂直な方向に反射性構造２０１から反射される。すなわち、結合モードの光は、基板１０１を通り、デバイス２００の底面からでる。一実施形態例において、反射性構造２０１は高反射率を生じる材料でつくられたメサである。例えば、反射性構造２０１は、金、銀またはアルミニウムのような金属からなる。
【００３１】
反射性構造２０１は、初めに受動導波路のための材料を被着し、続いて反応性イオンエッチングまたは湿式化学エッチングによるメサのフォトリソグラフィパターニングによって、メサとして形成することができる。このパターニングには、リフトオフによって達成できるパターン化金属被着、シャドウマスキングまたは反応性イオンエッチングが後続することになろう。
【００３２】
反射性構造２０１は結合型導波路、したがってデバイス２００からの光の取出しに有用である。ピクセル、複数のピクセルまたは照明構造から光を適切に取り出すため、複数のそのような反射性構造がデバイス２００に組み込まれるであろう。さらに、デバイス２００がディスプレイ用途に用いられる場合、反射性構造２０１の配置にはいくつかの配慮が必要である。例えば、１つのピクセルの活性層１０５からの光は活性層長の端から端までの間で放射される（デバイス２００は長さが１ピクセルより短くなり得ることを想起されたい）。したがって、結合モードの光が反射性構造から効率的に反射されないことがおこり得る。例えば、反射性構造の点において光がほとんど能動導波路にあることがおこり得る。この場合、結合された受動導波路からは事実上光が反射されないであろう。この光は結合型導波路をわたり、反射性構造２０１からある距離で別の反射性構造（図示せず）によって反射され得る。さらに、この光は別のピクセルの領域で反射され、よってピクセル歪を生じさせ得る。したがって、複数の反射性構造を有し、結合長に対して非周期的距離でそれぞれを隔てることが有用であり得る。
【００３３】
図３Ａ及び３Ｂはそれぞれ、発光デバイス３００及び３０５の部分断面図である。デバイス３００及び３０５は互いに、また図１及び２のデバイスと、共通の特徴を有している。本実施形態の説明を曖昧にしないように、共通の特徴の説明が繰り返されることはない。デバイス３００は複数の散乱（反射性）中心３０４を含む受動導波路３０２を有する。受動導波路３０２は上述したように能動導波路１０２に結合されるが、受動導波路３０２の長さに沿って光３０３を反射する散乱中心３０４を含む。したがって、別のピクセルの場所にかけて反射される光の問題は複数の散乱中心を考えると実質的におこりそうもない。
【００３４】
散乱中心３０４は乱反射体または正反射体とすることができる。例えば、散乱中心３０４は図２の実施形態例に関連して説明した反射性構造２０１のような正反射体とすることができる。正反射散乱は、ガラス基板と空気の間の界面の脱出円錐内に散乱光があるように散乱角を選ぶことができるから、より高い効率をもたらし得る。しかし、正反射散乱は光取出しに角度依存性も生じさせ得る。
【００３５】
乱反射散乱の例には、成分が相異なる屈折率を有する、透光性のガラスまたは高分子材の相分離混合物がある。散乱度は成分の屈折率間の差が大きいほど高くなる。さらに、相分離成分の１つが真空、空気またはその他の気体を入れることができる空孔である相分離材料を用いて高効率散乱体を作成することができる。そのような材料を作成するための技法は周知であり、例示的処理技法は、ゾル−ゲル法、（外付け法のような）スートベースガラス作成法、テープ流延法及び化学的溶脱法である。当業者であれば、このリストが網羅的ではないことを認めるであろう。
【００３６】
乱反射散乱は角度分布がより等方的な光取出しをもたらすであろうが、より長い平均自由散乱長にわたる吸収により、また光の内のいくらかはガラス基板内にトラップされたままになる角度で散乱されるであろうから、効率が低下し得る。
【００３７】
散乱中心が受動導波路内に埋め込まれている一実施形態例において、受動導波路材料の屈折率は受動導波路モードの実効屈折率が能動導波路モードの実効屈折率（ｎ実効）に実質的に整合するように選ばれる。ｎ実効の正確な値は、光の波長、能動導波路を形成する層（例えば、層１０３，１０４，１０５及び１０６）のそれぞれの屈折率及び厚さによって決定される。例えば、ｎ実効はほぼ１.４からほぼ２.０，さらに一般的にはほぼ１.５からほぼ１.８である。
【００３８】
受動導波路３０２は様々なガラス、高分子材、ガラスセラミックまたは、高分子材、ガラス及びガラスセラミックの相分離混合物で形成することができる。さらに、受動導波路３０２は空孔を有するマトリックス材料とすることができる。空孔は光取出しに有益な散乱中心を提供する。例えば、散乱中心を含み、屈折率が比較的高い（１.７より高い）受動導波路は、既知のテープ流延法で形成されるような多孔質酸化ジルコニウム膜である。
【００３９】
受動導波路３０２内の複数の散乱中心３０４の利点に加えて、デバイス３００は受動導波路３０２と基板１０１の間に空隙３０１を有する。空隙はほぼ１.０の屈折率を有する。したがって、空隙を透過し、ガラス表面で屈折される光はガラスを透過し、先にガラスに入射した角度で再び屈折されて空気中に入るであろう。したがって、光３０３はデバイスの底面から放射されるであろう。容易に理解され得るように、空隙３０２は窓ガラス効果を与え、したがって基板１０１の下側外表面（すなわちデバイス３００の底面）におけるいかなる光の全内部反射も実質的に防止する。
【００４０】
出力効率の改善に加えて、空隙３０１はＴＩＲを、実質的に排除はしないとしても、かなり低減し、よってピクセルぼけの軽減に役立つ。すなわち、空隙３０１がないと、ＴＩＲで反射された光はデバイス３００の結合型導波路構造に結合され、隣のピクセルに隣接する点まで伝搬し、反射されて、下側表面から放射され得る。これは容易に隣のピクセルをぼけて見えるようにし得る。明らかに、少なくともこの理由のため、ＴＩＲのかなりの低減は有益である。
【００４１】
一実施形態例において、空隙３０１は層３０２と基板２０１に間にスペーサを用いて導入される。スペーサは、基板１０１のパターン付エッチングまたは高分子材層のパターン付被着を含む様々な技法によって形成することができる。犠牲層が被着され、続いて受動導波路構造３０２が被着される。この時点で犠牲層をパターニング及びエッチングによって除去することができ、あるいは引き続くデバイス層の被着後に除去することができよう。
【００４２】
一実施形態例において、空隙３０１は少なくとも１００ｎｍである。別の実施形態例において、空気とほぼ同じ屈折率を有する材料が層３０２と基板１０１の間に配される。例えば、技術上既知の、ほぼ１.０５の屈折率を有するシリカエーロゲルを用いることができる。一例示的実施形態において、平滑化層１０３は厚さがほぼ５０ｎｍのシリカであり、エーロゲル層の厚さはほぼ５０μｍであり、活性層１０５の厚さはほぼ１００ｎｍである。活性層の厚さをほぼ５０ｎｍとして導波路内のＴＥモードを抑制できることに注意されたい。
【００４３】
最後に、空隙３０１の使用にはデバイス３００の汚染を防止するに適する封止が必要であることに注意されたい。封止はＯＬＥＤ構造で通常実施され、既知の封止技法をＯＬＥＤ及びその他の活性層材料を有する実施形態において用いることができる。
【００４４】
図３Ｂのデバイス３０５は多くの図１〜３Ａと同じ特徴を有する。しかし、図３Ａの実施形態例のデバイスとは異なり、照明デバイス３０５は、受動導波路層３０７及び散乱層３０８を含む受動導波路３０６を有する。受動導波路層３０７は受動導波路１０２と、実例ではより薄いが、本質的に同じであり、散乱層３０８は散乱層３０２と、同じくより薄いが、本質的に同じである。もちろん、層３０７及び３０８の厚さは、本明細書でさらに詳細に説明される、結合モードの屈折率整合規準によって決定される。最後に、図３Ａの実施形態例に関連して説明したように、活性層１０５で発生した光は結合型導波路３０６に結合され、散乱層３０８で散乱されて空隙３０１をわたり、基板１０１の底面から放射される。そのような実施形態には散乱層をＯＬＥＤデバイスの繊細な活性層から遠くに離しておけるという利点がある。
【００４５】
図４は一実施形態例にしたがう発光デバイス４００の部分断面図である。デバイス４００は図１〜３Ｂの実施形態例の特徴と共通の特徴を有する。本実施形態例の説明の曖昧化を避けるため、それらの特徴の説明は反復されない。受動導波路１０２は、先に説明したように陽極１０４，発光層１０５及び陰極１０６からなる能動導波路に結合される。しかし、受動導波路の下に、複数のマイクロレンズ４０２を有する、微細構造アレイ４０１が配される。この態様において、結合モード１０８はマイクロレンズから光４０３として送出され得る。光４０３は空隙３０１を透過し、次いで基板１０１を透過する。
【００４６】
マイクロレンズ４０２は極小球とすることができ、非周期的態様で配置することができ、あるいは周期的に配置することができる。例えば、マイクロレンズ４０２は空気−ガラス界面に配され、光の入射角を変える。したがって、マイクロレンズ４０２はＴＩＲをかなり低減させる。マイクロレンズの縁端またはレンズのないところで反射された光はＴＩＲで反射され、陰極１０６で再び反射されてマイクロレンズ４０２のアレイの異なる位置に届き、よって光取出しに役立つであろう。
【００４７】
とりわけ、図４の実施形態例のマイクロレンズアレイには実質的に偏光を保持することに注意されたい。これは、周囲光排除を制御するために偏光を用いるシステムにおいて有用である。さらに、マイクロレンズは光の放射角のより優れた制御を与える。
【００４８】
マイクロレンズ４０２はガラスまたは、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾル、ポリブタジエン、ポリエチレン及びポリエステルを含む高分子材で形成することができる。低温ガラス及び高分子材のマイクロレンズアレイは成形法で形成することができる。その他の技法には、微細リソグラフィ、エッチング、あるいは同様の機械的またはリソグラフィ手段がある。マイクロレンズ４０２のアレイは、ＯＬＥＤ用途が周期構造によって生じる可能性がある角度依存性に敏感であるか否かに応じて周期的とすることができ、あるいは非周期的とすることができる。導波路の結合モードを確立するため、個々の素子間に空間を残すことができる。したがって、レンズは光を散乱させる受動導波路を分裂させる。この場合、マイクロレンズ４０２の屈折率は受動導波路１０２の屈折率以上とすべきであり、レンズ間隔は単位結合長当り少なくとも１つのレンズまたは微細構造があるように選ぶべきである。あるいは、アレイ内のマイクロレンズ４０２の密度は、図４に示されるように極めて高くすることができる。この場合、レンズ自体が受動導波路の一部を形成し、レンズの屈折率は受動導波路１０２の一様部分の屈折率と整合させるべきである。高密度アレイにおいて、レンズの縁端は散乱中心として作用し、光取出しをもたらす。
【００４９】
特に、マイクロレンズ４０２は、円形、正方形、長方形及び六角形の断面を含むが、これらには限定されない、様々な形状寸法をもつことができる。
【００５０】
アレイ内の個々のマイクロレンズ４０２はピクセル寸法より小さい、最小ピクセル寸法のほぼ０.２倍よりは小さいが、最小ピクセル寸法のほぼ０.０１倍からほぼ０.１倍よりは大きい寸法をもつことが有利である。実施形態例のマイクロレンズの上記の寸法は発光デバイスの面内で測定されるマイクロレンズ４０２の横寸法であることに注意されたい。ディスプレイ用途については、レンズの寸法はほぼ１μｍからほぼ２０μｍとすることができ、ほぼ０.０μｍと５μｍの間の「サグ」がある。
【００５１】
アレイ内のマイクロレンズ４０２は同じ特性（直径、曲率または間隔）を有する必要はないが、設計は外部光効率を最大化するように選ばれることになろう。マイクロレンズの代替として、アレイに別の微細構造を用いることができる。そのような微細構造には、レンズアレイについて説明したような態様で被着され、アレイにされた、ピラミッド形またはプリズム形の反射体があるが、これらには限定されない。
【００５２】
図５は一実施形態例にしたがう発光デバイス５００の部分断面図である。発光デバイス５００は図１〜３Ｂの実施形態例の特徴と共通の特徴を有する。本実施形態例の説明の曖昧化を避けるため、それらの特徴の説明の反復は省かれる。デバイス５００は、平滑化層と一体化された周期回折格子とすることができる、屈折率変調層５０１を有する。本説明が進むにつれてより明らかになるであろうように、層５０１の回折格子は、能動導波路と受動導波路１０２の間の光の結合を強めることによって活性層１０５方の光の取出しを強化する。さらに、回折格子は結合モードのビート長を短くし、平滑化層をより厚くすることを可能にする。変調屈折率は、紫外光を用いてガラス光ファイバにブラッグ回折格子を作成するために普通に用いられるような光誘起屈折効果によって得ることができる。この効果は、紫外光露光前のガラスにゲルマニウム及び水素のようなドーパントをドープすることによって強めることができる。
【００５３】
デバイス５００は図１〜４の実施形態に関連して説明したような光取出し構造を有し得ることに注意されたい。
【００５４】
先の実施形態例の説明から明らかなように、結合型導波路は、発光材料の屈折率が少なくとも１つの最近接層の屈折率より高い発光デバイスからの光の取出しに有用である。以下の数学的表現が基づく構造は図６及び７に示される。
【００５５】
結合型導波路は一般にプレーナ型光回路及び光ファイバデバイスに用いられる。最も簡単な場合には伝搬距離ｚの関数としての光モードの振幅Ａ１及びＡ２についての双対微分方程式（式（１））：
【数１】
2008532226.tif 000003
【００５６】
に簡約される平行導波路の結合モード理論について非常によく発展させられた数学的表現がある。
【００５７】
ここで２δは２つのモードの伝搬定数間の離調すなわち差（式（２））：
【数２】
2008532226.tif 000004
【００５８】
である。ここで、ｎ実効１は第１のモードの実効屈折率、ｎ実効２は第２のモードの実効屈折率、κは形状寸法及び波長から計算される結合係数である。基本構造が図６に示される。光が導波路１の導波路モードに導入されれば、式（３）：
【数３】
2008532226.tif 000005
【００５９】
にしたがってパワーが導波路２に結合するであろう。
【００６０】
同等の導波路については、δ＝０であり、パワーは導波路１と導波路２の間を１００％の結合効率で行き来する。非ゼロのδに対し、効率ηは式（４）：
【数４】
2008532226.tif 000006
【００６１】
で与えられ、この関数はκ≫δの場合に最大になる。
【００６２】
厚さｓのバッファ層６０１に対しては、κが式（５）：
【数５】
2008532226.tif 000007
【００６３】
に比例することを示すことができる。
【００６４】
理解され得るように、式（５）の減少指数関数関係は媒質内の電磁場のエバネッセントテールによるものである。式（５）は、小さいバッファ厚ｓに対し、あるいは導波路内を嚮導されるモードの屈折率に近い層６０１の屈折率ｎｃに対して、結合が最も強いことを示す。上記の解析は、一方の導波路の電磁場が第２の導波路の構造に有意に重なり合わない形状寸法に対してのみ成立することに注意されたい。そうではあっても、ここで示される全般的傾向は、設計に影響する要因を決定するために重要である。
【００６５】
ＯＬＥＤデバイスはそれが単色ＯＬＥＤの場合でさえ広帯域である。例えば、赤色ＯＬＥＤはほぼ５０ｎｍからほぼ１００ｎｍの帯域幅を有する。式（２）及び（４）は受動導波路の実効屈折率と能動導波路の実効屈折率が帯域幅全体にわたってほぼ整合することを要求する。整合していなければ（すなわち、δがゼロに等しくなければ）、効率は式（４）で与えられる態様で低下するであろう。効率ηがほぼ５０％より高いことが必要であれば、κ＞δとなる結合係数を有するように形状寸法及び材料が選ばれる。しかし、光が１つのピクセル内において導波路間で多数回結合を反復する場合には、より低い効率が許容され得る。これはトラップされた光に多数回の光取出し機構との相互作用の機会を与える。結合長ｚｃは式（６）：
【数６】
2008532226.tif 000008
【００６６】
で与えられる。
【００６７】
理解され得るように、式（６）は効率が低くなれば当然結合長が短くなることを示す。
【００６８】
上記の数学的表現は対称無損失導波路だけについてのものである。既知の技法を用いれば、有損失金属クラッドＯＬＥＤの形状寸法の、ビーム伝搬及び定差時間ドメインモデル化ツールを用いるシミュレーションを行うことができる。そのような計算のための形状寸法が、ＩＴＯ導波路７００を含む図７に示される。もちろん、図７の形状寸法は図１〜４のデバイスと共通の特徴を多く有し、したがって、上記の数学的表現はこれらの例示的実施形態にも同様に適用できる。
【００６９】
ＩＴＯ導波路７００は、図１〜５の実施形態例に関連して説明した層と実質的に同じ、基板７０１，受動導波路７０２，バッファ層７０３及び陰極層７０４を有する。例えば、基板７０１はガラスであり、受動導波路７０２は、屈折率がほぼ１.６６２またはほぼ１.６５６であり、厚さがほぼ２００ｎｍの、透光性高分子材または透光性ガラスの層である。平滑化層は、屈折率がほぼ１.５からほぼ１.６であり、厚さがｓの、透光性高分子材または透光性ガラスの層である。有機層／ＩＴＯ層７０５は、ほぼ１.７７９のＩＴＯの屈折率だけを用いることで単純化される。能動導波路の吸収も計算においてモデル化される。層７０５の厚さはほぼ２００ｎｍである。最後に、陰極７０４（クラッド層）は実例としてアルミニウムである。
【００７０】
初めに、厚いバッファ層を用いることによってＩＴＯ導波路７００を隔離し、ビーム伝搬法を用いてモードの実効屈折率を計算した。次いで、受動導波路７０２を隔離し、モードの実効屈折率がＩＴＯ導波路の実効屈折率に整合するまで材料の屈折率を修正する。次いで、２つの導波路を様々な厚さのバッファ層７０３と結合させる。屈折率が異なる２つの平滑化／バッファ層７０３について本解析を行った。
【００７１】
それぞれの導波路のコア領域内の光パワーを伝搬定数間距離ｚの関数として測定した。その結果を図８Ａ及び８Ｂに示す。この目的のため、実施形態例と一致して、無損失受動導波路のコア内の光パワー（曲線８０１）の振動及び有損失受動導波路のコア内の光パワー（曲線８０２）の振動が、屈折率ｎ＝１.５及びｓ＝５００ｎｍのバッファで分離される。両コア内の総合パワー（曲線８０３）は、光が無損失受動導波路内にある間は非常に少ないパワー損失で階段状に低下することに注意されたい。
【００７２】
図８Ｂは、バッファが屈折率ｎ＝１.６及びｓ＝５００ｎｍのときの、パワー対伝搬距離を示す。無損失受動導波路のコア内の光パワー（曲線８０４）の振動及び有損失受動導波路のコア内の光パワー（曲線８０５）の振動が示される。この実施形態においては、光の多くがそれぞれの導波路を囲むクラッド内を伝わるため、総合パワー（曲線８０６）が小さくなっている。また、結合が非常に強いため結合モード解析が無効になっているから、隔離はもはや有効ではない。バッファの屈折率が高くなるとビート長が短くなることにも注意されたい。
【００７３】
上述したように、図８Ａは受動導波路コア（曲線８０１）と能動導波路コア（曲線８０２）の間を行き来するパワー振動を示す。総合パワー（曲線８０３）は、光が金属クラッドＩＴＯ導波路内にあるときにのみシステムが有損失であるから、階段状である。２０μｍのオーダーの結合長ｚｃが得られる。バッファの屈折率をｎ＝１.６まで高くすると、導波路がより強く結合するから、結合長は１５μｍまで短くなる。実際、本例の導波路は非常に強く結合するので、もはや孤立導波路として処理することはできず、結合効率はもはや１００％ではない。しかし先に述べたように、本発明が光取出しにおけるかなりの改善を提供するためには１００％の効率を必要としない。
【００７４】
図９Ａ及び９Ｂは別の実施形態例にしたがう受動導波路の光パワー対伝搬距離のグラフ表示である。図９Ａは屈折率ｎ＝１.５のバッファについて様々なバッファ厚を比較しているグラフ表示である。すなわち、結合長は、３００ｎｍのバッファ厚（曲線９０１）でほぼ２０μｍであり、４００ｎｍのバッファ厚（曲線９０２）では３２μｍまで長くなり、５００ｎｍのバッファ厚（曲線９０３）ではさらに５４μｍまで長くなることがわかる。バッファ厚の増大とともに結合定数が小さくなるから、振動のビート長が長くなることにさらに注意されたい。
【００７５】
図９Ｂは、屈折率が１.６のバッファ（曲線９０６）ではバッファ厚をｓ＝５００ｎｍまで、より薄いｎ＝１.５のバッファ（曲線９０５）と同じビート長を維持しながら、上げ得ることを示す。曲線９０４は、バッファ屈折率が１.５でバッファ厚がｓ＝５００ｎｍの場合の、光パワー対伝搬距離を示す。
【００７６】
利得は総合効率を犠牲にして得られる。結合長は式（５）及び（６）から予測されるであろうように、かなり変化する。平滑化層は平滑化目的に十分に厚く、ただし強い結合を提供するに十分に薄いことが有利である。例えば、図９Ｂは結合長へのバッファ屈折率の強い影響を示す。
【００７７】
図９Ｂ及び式（６）から、δ＝０と仮定すれば伝搬定数κを決定することができる。結合長が１５μｍの４００ｎｍバッファからはκ＝０.１μｍ−１が得られる。結合型導波路の帯域幅は、式（４）の効率ηが５０％より高いままであるとすることで推定することができる。図１０に、一実施形態例にしたがう最大結合効率対Δｎ実効のグラフが示される。すなわち、図１０はλ＝５５０ｎｍにおいて伝搬定数が０.１μｍ−１の一実施形態例の結合器の動作帯域幅を示す。少なくとも５０％の結合効率を維持するためには、Δｎ実効がほぼ０.０２より小さいままでなければならない。図１０のグラフのデータは式（２）及び（４）を用いて決定される。本説明から容易に理解され得るように、Δｎ実効＜０.０２となる構造を提供することが有用である。もちろん、受動導波路についての材料分散がＩＴＯ層／有機層／陰極層導波路の分散に整合するように選ばれれば、一層容易にこの条件を満たすことができる。
【００７８】
先に説明した数学的表現は、図５の実施形態例のような回折格子補助結合型導波路のモデル化に適用できる。回折格子を用いる利点の１つは導波路がもはや実質的に同じ実効屈折率を有する必要はないことであるが、結合型導波路デバイスの動作帯域幅はかなり狭くなる。周期がΛの回折格子を用い、回折格子からの一次回折を用いることにより、式（２）は式（７）：
【数７】
2008532226.tif 000009
【００７９】
となる。
【００８０】
一般に実効屈折率にはそれほど差がなく、したがって回折格子の周期は波長に比較して非常に大きい。先に説明したように、多くの用途においては、周期Λがピクセル寸法よりかなり小さく、よっておそらくはほぼ５μｍより小さいことが有用である。式（７）から、これはΔｎ実効＝λ/ΛすなわちΔｎ実効＞０.１に相当する。５５０ｎｍにおいて、実効屈折率はｎ＝１.５の平滑化層をもつ能動導波路に対して１.５６１である。バッファ／平滑化層の屈折率がｎ＝１.５である場合、Δｎ実効＝０.１を得るために実効屈折率が１.４６１の導波路を作成することは困難であり得ることに注意されたい。有機材料（発光層）及びＩＴＯの屈折率が高い（ｎがほぼ１.９）場合、光スペクトルの青色波長領域においては能動導波路の実効屈折率が高くなり、したがってΔｎ実効＝０.１の達成が可能になり得るであろう。あるいは、より高次の回折格子を用いることができる。さらにまた、多重回折格子を用いることができる。
【００８１】
図１１は一実施形態例にしたがう能動導波路のｎ実効対波長のグラフ表示である。グラフは２つの異なる導波路厚に対する能動導波路モードの強い分散を示す。いかなる受動導波路もほぼ０.０２の範囲内でこの分散に整合しなければならないであろう。図１１の実施形態例における、ｎ＝１.５のバッファ屈折率について２つの導波路幅に対する金属クラッド能動導波路（本実施形態ではＩＴＯ）のモードの実効屈折率の波長依存性が示される。曲線１１０１及び１１０２は、本実施形態例に一致して、受動導波路の所要ｎ実効がほぼ０.０２より小さいΔｎ実効内にとどまるための可能な選択を表す。
【００８２】
説明した実施形態に加えて、別の実施形態はカラーディスプレイデバイスに用いられるような多色ＯＬＥＤデバイスを含む。ほとんどのＯＬＥＤ設計は、赤色、緑色及び青色のピクセルが、別々の被着または印刷工程で被着された別々のＯＬＥＤデバイスである構造を用いている。本発明の実施形態例の結合型導波路で全色ＯＬＥＤデバイスを可能にするため、受動導波路の厚さを赤色、緑色及び青色のピクセルで異ならせることができる。図１１及び１３から、材料分散における不整合によって生じるΔｎ実効の差を補償するために受動導波路の厚さを用い得ることが明らかである。受動層の厚さを変えることは、色の異なるピクセルについて受動材料を変えることよりも、また可視スペクトル全体にわたって単一の受動層材料の屈折率を整合させるよりも、実施が簡単であり得る。
【００８３】
偏光は多くのディスプレイシステムにおいて対処されなければならないことが多い要因である。しかし、本発明の実施形態例の非対称クラッドのため、ＴＥモードしかもたない能動導波路を設計することが可能である。これは、能動導波路を図１２に示されるようなＴＭカットオフ厚より薄くすることによってなすことができる。厚さをさらに薄くすることは可能であるが、それにはＯＬＥＤ厚をほぼ１２０ｎｍより薄くすることが必要であり、これでは薄すぎて電気特性及び光学特性を最適化できない。ＴＭモードをカットオフできなければ、導波路は平滑化（バッファ）層にかけてＴＥモードとＴＭモードを結合させる必要がある。
【００８４】
場合によって、ＴＥモード及びＴＭモードのいずれをもカットオフするに十分に能動層を薄くすることが有用である。これは層厚に関するその他の制限のためかなり困難である。しかし、別の実施形態例は、能動導波路がかなり薄くてＴＥモードしかサポートしない、結合型導波路を提供する。この導波路は次いでＴＥモードカットオフに非常に近い非対称受動導波路に結合される。この受動導波路モードは次いで基板側の低屈折率光取出し構造によって容易に取り出すことができる。これは、カットオフに近いモードは導波路コアをこえてクラッドに十分に延び込むであろうから、可能である。この実施形態例は、受動導波路３０６が比較的薄い、図３Ｂの実施形態例の構造によって実施することができる。この実施形態において、散乱層３０８の屈折率は比較的低く、散乱層３０８は空隙３０１及び基板１０１に隣接するクラッド層である。この実施形態例においては、厚さが１００ｎｍで屈折率が１.８の受動導波路３０７を、屈折率が１.５のバッファ層を挟んで（層１０４，１０５及び１０６からなる）２５０ｎｍ厚の能動／ＩＴＯ導波路に結合させることができる。光取出しは屈折率が１.６の低屈折率散乱層３０８を用いて行われる。
【００８５】
図１３は実効屈折率対導波路厚のグラフ表示であり、図３Ｂの実施形態例のような結合型導波路システムについての設計パラメータを与える。受動導波路はＴＥモードカットオフを与えるために非対称である。したがって、基板１０１は平滑化層１０３の屈折率より高い屈折率を有する。図１３による設計に基づくビーム伝搬シミュレーションは、益々薄くなる受動導波路を設計が含んでいるから、受動導波路内のモードがクラッドに十分に延び込むという予測された挙動を実質的に示す。一実施形態例にしたがえば、結合型導波路は、ＩＴＯ能動導波路、ｎ＝１.５のバッファ、ｎ＝１.６の基板及びｎ＝１.８の第２の導波路を有する。本実施形態例の高屈折率基板は（モードカットオフを示すことができる）非対称受動導波路を与え、受動導波路の高屈折率は２つの導波路のｎ実効を整合させるために有用である。導波路の幅は実質的に自由なパラメータである。比較的小さい幅における（例えば１３０１における）受動導波路の湾曲は、モードがカットオフになり、導波路から脱け出ている徴候である。一設計例として、いずれの導波路に対しても１.６１４４８の実効屈折率を与える、１００ｎｍの受動導波路幅及び２５１.１ｎｍの整合能動導波路幅が望ましいであろう。
【００８６】
受動導波路が非対称でなければ、この望ましい挙動は、受動導波路を屈折率コントラストが非常に低い導波路とするかまたは導波路を非常に薄くすることによって達成することができる。これらの解決策はいずれも、実施形態例に関連して説明したような、光取出し構造を配することができるクラッドに被嚮導光のテールを十分に延び込ませるであろう。
【００８７】
図１４は別の実施形態例にしたがう発光デバイス１４００の断面図である。本実施形態において、光は、陽極１０４，活性層１０５及び陰極１０６からなる能動導波路から受動導波路１０２に結合され、結合定数が変わる領域に進む。例えば、光は、それぞれの導波路が最も近接する領域１４０１においてのみ、受動導波路１０２内に取り出される。導波路が分れた後は、光は受動導波路内にとどまるであろう。本実施形態において、この領域は実体的テーパによって実現される。あるいは、受動導波路と能動導波路の間の結合係数の変化がこの選択的取出しを実行させ得るであろう。例えば、導波路の一方の実効屈折率を周期的に変化させ、よって位相整合条件を崩すことができよう。あるいは、導波路間に別の層を組み込んで導波路を互いに絶縁することができよう。この層は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の層とすることができよう。光を取り出すため、受動導波路は、先の実施形態例に関連して説明した散乱体、回折格子、周期メサ構造またはその他の取出し構造を有することができ、あるいは用いることができる。図１４の実施形態例のデバイス１４００は、活性層による発光光の全ての嚮導が可能になり、発光光は次いでデバイスの外に光をリダイレクトする結合受動導波路を通して取り出されるから、魅力的な手法である。そのようなデバイスが図１５に示される。このデバイスでは散乱及び周囲光排除の相反性が回避され、非常にコントラストの高いディスプレイが提供され得るであろう。
【００８８】
図１５の実施形態例において、能動ＯＬＥＤ導波路１５０１は湾曲光取出し導波路１５０２に結合される。光は一点（１５０３）だけで結合され、湾曲受動導波路１５０２によってデバイスから取り出される。周囲光に対する高反射体を遮断することによって像コントラストを改善するために、マスク層１５０４（例えばＴＦＴ層）が含められる。このようにして発光光の全てが取り出されるように、発光光の実質的に全てをトラップすることが必要である。他の場合には、マスク層が垂直方向に発せられた光を遮るであろう。あるいは、マスク層無しでこの構造をつくることができ、周囲光の遮断には円偏光子に依存することができよう。
【００８９】
先の実施形態例では、比較的厚い基板を通して光が取り出される、底面発光ＯＬＥＤ構成を説明した。上面発光構成は高解像度ディスプレイに必要な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の電子回路層による光放射の遮断の回避に有用であり得る。
【００９０】
図１６は一実施形態例にしたがう上面発光ＯＬＥＤの部分断面図である。これまで説明してきたその他の実施形態例と同様に、先に説明した特徴には図１６の実施形態例の特徴と共通の特徴がある。そのような共通の特徴の説明が何度も繰り返されることはない。
【００９１】
図１６の上面発光ＯＬＥＤにおいて、ＴＦＴ（図示せず）は高反射性陽極１６０４の背後に配置され、透明陰極１６０６を通る光放射１６０３を妨害することはない。結合型導波路構造は、底面発光構成から修正されて、受動導波路１０２及びバッファ／平滑化層１０３が、能動導波路の他方の側の、陰極１６０２と埋封層１０７の間に配置される。底面発光構成について説明した光取出し構造の図１６に示される上面発光構成への拡張は、当業者には明らかであろう。一光取出し構造例１６０４が図１６に示される。
【００９２】
実施形態例を実施形態例の議論によって詳細に説明したが、本開示の恩恵を有する当業者には本発明の改変が明らかであろうことは明白である。そのような改変及び変形は添付される特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、有機発光層を有する導波路の部分断面図である
【図２】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、能動発光層を有する導波路の部分断面図である
【図３Ａ】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、能動発光層を有する導波路の部分断面図である
【図３Ｂ】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、能動発光層を有する導波路の部分断面図である
【図４】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、能動発光層を有する導波路の部分断面図である
【図５】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、能動発光層を有する導波路の部分断面図である
【図６】一実施形態例にしたがう、結合型導波路の部分断面図である
【図７】一実施形態例にしたがう、結合型導波路の部分断面図である
【図８Ａ】実施形態例にしたがう、結合型導波路の光パワー対伝搬長のグラフ表示である
【図８Ｂ】実施形態例にしたがう、結合型導波路の光パワー対伝搬長のグラフ表示である
【図９Ａ】実施形態例にしたがう、結合型導波路の光パワー対伝搬長のグラフ表示である
【図９Ｂ】実施形態例にしたがう、結合型導波路の光パワー対伝搬長のグラフ表示である
【図１０】実施形態例にしたがう最大結合効率対屈折率変化（Δｎ実効）のグラフ表示である
【図１１】一実施形態例にしたがう、能動導波路の実効屈折率対波長のグラフ表示である
【図１２】一実施形態例にしたがう、カットオフ厚対基板屈折率のグラフ表示である
【図１３】一実施形態例にしたがう、実効屈折率対導波路厚のグラフ表示である
【図１４】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、活性層を有する導波路の部分断面図である
【図１５】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、活性層を有する導波路の部分断面図である
【図１６】一実施形態例にしたがう、別の導波路と結合された、能動発光層を有する導波路の部分断面図である
【符号の説明】
【００９４】
１００    発光デバイス
１０１    基板
１０２    受動導波路
１０３    平滑化／バッファ層
１０４    陽極
１０５    活性層
１０６    陰極
１０７    埋封層
１０８    結合モード
【図１】
2008532226.tif 000010
【図２】
2008532226.tif 000011
【図３Ａ】
2008532226.tif 000012
【図３Ｂ】
2008532226.tif 000013
【図４】
2008532226.tif 000014
【図５】
2008532226.tif 000015
【図６】
2008532226.tif 000016
【図７】
2008532226.tif 000017
【図８Ａ】
2008532226.tif 000018
【図８Ｂ】
2008532226.tif 000019
【図９Ａ】
2008532226.tif 000020
【図９Ｂ】
2008532226.tif 000021
【図１０】
2008532226.tif 000022
【図１１】
2008532226.tif 000023
【図１２】
2008532226.tif 000024
【図１３】
2008532226.tif 000025
【図１４】
2008532226.tif 000026
【図１５】
2008532226.tif 000027
【図１６】
2008532226.tif 000028
【国際調査報告】
2008532226.tif 000029
2008532226.tif 000030