(57)【要約】【課題】  デバイスを最軽量化し、余分な材料を除去し、コストを削減し、特殊な機械取付け設計を除去し、信頼性を向上させると共に、画質の劣化を極力抑える改良型タッチスクリーン／フラットパネルディスプレイを提供する。【解決手段】  基板；該基板上に形成された個別アドレス可能なアレイ状ＯＬＥＤを含むＯＬＥＤディスプレイ；並びに該基板上に形成されたＯＬＥＤレーザー光放出体と、該基板上に該光放出体と該ディスプレイを隔てて形成された光センサと、該ディスプレイの周囲の該光放出体及び該光センサの上方に配置された、該ＯＬＥＤレーザー光放出体から放出された光を該光センサに向けて該ディスプレイを横断するように方向付けるための光学素子とを含むタッチスクリーン、を含んでなるＯＬＥＤディスプレイ／タッチスクリーンシステム。【選択図】      図１
2004326786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）基板；
ｂ）該基板上に形成された個別アドレス可能なアレイ状ＯＬＥＤを含むＯＬＥＤディスプレイ；並びに
ｃ）該基板上に形成されたＯＬＥＤレーザー光放出体と、該基板上に該光放出体と該ディスプレイを隔てて形成された光センサと、該ディスプレイの周囲の該光放出体及び該光センサの上方に配置された、該ＯＬＥＤレーザー光放出体から放出された光を該光センサに向けて該ディスプレイを横断するように方向付けるための光学素子とを含むタッチスクリーン
を含んでなるＯＬＥＤディスプレイ／タッチスクリーンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイに関し、更に詳しくは、タッチスクリーン付きＯＬＥＤディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の電子装置は、サイズの縮小と共に、益々多くの機能を提供するようになっている。電子装置に内蔵する機能の数を継続的に増やすことにより、コストが削減され、信頼性が向上する。陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、及び電場発光ディスプレイなどの従来のソフトディスプレイとの組み合わせににより、タッチスクリーンが頻繁に使用されている。これらのタッチスクリーンは、別個の装置として製造され、ディスプレイの表示面に機械的に結合される。
【０００３】
米国特許出願公開第２００２／０１７５９００号明細書には、ディスプレイの情報表示領域にサイズと形状が対応する開口部を画定するフレームを含む、情報表示システムに使用するためのタッチスクリーンが開示されている。各辺に、アレイ状の発光デバイスを配置し、その発光デバイスの各アレイに沿って、これらの発光デバイスから放出された光がタッチ入力領域を横断するように方向付けられるように、光透過性プリズムが配置されている。このシステムには、フレームの各コーナーに配置された光検出装置も含まれる。好適な態様では、発光デバイスが有機発光ダイオードである。
【０００４】
このようなタッチスクリーンをフラットパネルディスプレイと共に使用する場合には、単にタッチスクリーンをフラットパネルディスプレイ上に配置した後に、これら２つをエンクロージャなどの機械的な取り付け手段によって一緒に固定している。しかしながら、タッチスクリーンとＯＬＥＤディスプレイを組み合わせるこれら従来技術による方式は、様々な欠点を有している。即ち、フレームを使用することにより、装置の部品数、重量、コストが増大する。タッチスクリーンとディスプレイ間の離隔により、厚さが増大する。ディスプレイとタッチスクリーン間におけるコンポーネントの重複により、一体化されたソリューションと比較して、コストが増大し、性能を低下する。又、タッチスクリーン用に別個の配線が必要となることから、製造コストが増大する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６１７２４５９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１７５９００号明細書
【非特許文献１】Corzine他、「Design of Fabry-Perot Surface-Emitting Lasers with a Periodic Gain Structure」、IEEE Journal of Quantum Electronics、第25巻、第6号、1989年6月、第1513-1524頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、デバイスを最軽量化し、余分な材料を除去し、コストを削減し、特殊な機械取付け設計を除去し、信頼性を向上させると共に、画質の劣化を極力抑える改良型タッチスクリーン／フラットパネルディスプレイに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、上記ニーズは、基板；該基板上に形成された個別アドレス可能なアレイ状ＯＬＥＤを含むＯＬＥＤディスプレイ；並びに該基板上に形成されたＯＬＥＤレーザー光放出体と、該基板上に該光放出体と該ディスプレイを隔てて形成された光センサと、該ディスプレイの周囲の該光放出体及び該光センサの上方に配置された、該ＯＬＥＤレーザー光放出体から放出された光を該光センサに向けて該ディスプレイを横断するように方向付けるための光学素子とを含むタッチスクリーン、を含んでなるＯＬＥＤディスプレイ／タッチスクリーンシステムを提供することにより満たされる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による一体化されたディスプレイ及びタッチスクリーンは、重量、サイズ、及びコストを削減すると共に信頼性が向上した薄く、軽く、且つ容易に製造可能なディスプレイを提供するという点において有利である。本発明によるＯＬＥＤレーザー光放出体を使用することにより、レーザー光が指向性の高いビームとしてディスプレイを横断するように方向付けられるため、改善されたタッチスクリーンが提供される。遮断された光ビームが遮断（即ち、タッチ）地点に対応する面内の交点を画定するため、信号の分析が非常に簡単である。これらの指向性の高い光ビームは、インコヒーレントな光を採用する従来技術によるタッチスクリーンと比べて電力効率が高い。又、従来のシステムは、一体化のレベルが低く、物理的に厚い形状であって、分解能が相対的に低いという観点において、本システムは従来の光学タッチスクリーンよりも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図３を参照すると、本発明の一態様による一体化された光学タッチスクリーンを有する上面発光型ＯＬＥＤディスプレイ装置は、封入カバー１２を有する基板１０を含む。基板上には、当技術分野において周知のように、電極と、正孔注入層や電子輸送層などの複数の層材料（図示されてはいない）を含むＯＬＥＤディスプレイ１４が配置されている。このディスプレイから放出された光１６は、直接封入カバー１２を透過するか、或いは基板１０で反射された後に、封入カバー１２を通して放出される。ＯＬＥＤディスプレイ１４の一辺には、ＯＬＥＤ２２と、このＯＬＥＤ２２によって光ポンピングされるべく配置された有機レーザー２４とを含むＯＬＥＤレーザー光放出体２０のアレイが位置している。そして、ＯＬＥＤディスプレイ１４の向かい側には、ＯＬＥＤレーザー光放出体２０から出力された光を受光するための対応する光センサ２６のアレイが位置している。これらの光センサ２６は、その周波数応答性を改善すると共にフィルタリングによって周辺光を除去するべく、フィルタを含むことができる（図示なし）。
【００１０】
ＯＬＥＤレーザー光放出体２０からのコヒーレントな光は、基板１０に対して垂直に放出される。この光は、平行光を方向転換させてディスプレイの面を横断し光センサ２６に入射させる光学素子２８によって方向転換される。図２の上面図に示されているように、放出体及びセンサアレイの第２のペアが、ＯＬＥＤディスプレイ１４のもう一方の２つの側部に配置されている。
【００１１】
本発明によれば、ＯＬＥＤレーザー光放出体２０とセンサ２６は、ＯＬＥＤディスプレイ１４と同一の基板１０上に一体化されている。ミラーなどの光学素子２８が、ＯＬＥＤレーザー光放出体２０から放出された光を、光センサ２６に向けてディスプレイを横断するように方向付けるべく、放出体及びセンサアレイの直接上方の封入カバー１２上に配置されている。この光学素子２８は、反射面がカバー１２に対して約４５度の角度で配置されたガラス又はプラスチックプリズムを使用して製作可能である。或いは、この代わりに、光学素子は、カバー１２に対して約４５度の角度で支持されたミラーであってもよい。タッチスクリーン及びディスプレイには、統合タッチスクリーン／ディスプレイコントローラ３０が電気的に接続されている。この統合タッチスクリーン／ディスプレイコントローラ３０は、基板１０上に形成するか、或いは、外部集積回路として提供可能である。
【００１２】
図３を参照すれば、光学素子２８は、ディスプレイ１４の各側部上のＯＬＥＤレーザー光放出体２０及びセンサ２６に対応するように配置されている。ＯＬＥＤレーザー光放出体２０は、ディスプレイ１４の接する２本のエッジに隣接した２つのアレイとして配置されており、センサ２６は、ディスプレイ１４のその他の２本のエッジに隣接する２つのアレイとして配置されている。光は、放出体から放出された後に、ディスプレイの前面を横断するように方向付けされ、センサに入射する。図４を参照すれば、それぞれの放出体から関連するセンサに向かう各方向における平行な列として、この光の経路が示されている。この代わりに、図５に示されているように、ＯＬＥＤレーザー光放出体２０及びセンサ２６は、ディスプレイ１４を取り巻くアレイの形態で、交互に組み合わせて配置することも可能である。
【００１３】
動作の際には、ＯＬＥＤ２２は、すべての方向にインコヒーレントな光を放出する。そして、この光を使用し、ＯＬＥＤ２２上に配置されている有機レーザー２４を光学的にポンピングする。この結果、有機レーザーから、コヒーレントなレーザー光がディスプレイ基板１０に対して垂直に放出され、ＯＬＥＤレーザー光放出体２０の上方に配置されている光学素子２８によって方向付けられて、ＯＬＥＤディスプレイ１４の表面上を通過する。そして、ＯＬＥＤディスプレイの表面上を通過した後に、この光は、光学素子２８により、センサ２６に向けて方向付けられる。センサ２６は、この光を検出してフィードバック信号を生成し、この信号が、タッチスクリーンコントローラ３０に供給され、従来の方法によって解釈されて、ＯＬＥＤレーザー光放出体２０からの光を遮断する物体の位置が検出される。タッチスクリーン要素がディスプレイと共通の基板上に一体化されているため、単一のコネクタを使用してタッチスクリーンとディスプレイの両方を統合タッチスクリーン／ディスプレイコントローラに接続することができる。
【００１４】
ＯＬＥＤレーザー光放出体２０に対して逐次的に電力を供給して複数の信号を供給することにより、フィードバック信号の信号対雑音比を向上させると共に、光の伝播を妨げる接触物の詳細なマップを提供することができる。或いは、この代わりに、放出体に対して同時に電力を供給することも可能である。理想的には、それぞれのセンサは、１つの放出体からの光のみを検出するが、実際には、ＯＬＥＤレーザー放出体２０は、複数のセンサが検出可能な多少インコヒーレントな光を放出してもよい。
【００１５】
図６を参照すれば、光学素子２８は、一体化されたディスプレイ及びタッチスクリーンを封入するエンクロージャ３２上の反射面によって形成することができる。又、図７を参照すれば、ＯＬＥＤレーザー光放出体２０から放出された光を、光センサ２６に向けてディスプレイを横断するように方向付けるための光学素子は、光パイプ３４から構成することも可能である。又、ミラーや光パイプだけでなく、様々な光学構造を採用可能である。光透過と光検出の性能を改善するべく、例えば、これらの光学要素は、円筒レンズなどの屈折レンズ、パラボラミラーなどの反射レンズ、又はホログラフィー要素を含むことができる。尚、本発明においては、タッチスクリーン用に別途のフレームや基板を必要としていないため、結合後のタッチスクリーン及びＯＬＥＤディスプレイ装置の重量、サイズ（厚さ）、及びコストが削減される。
【００１６】
図８を参照すれば、本発明の別の態様による一体化された光学タッチスクリーンを有する底面発光型ＯＬＥＤディスプレイ装置は、封入カバー１２を有する基板１０を含んでいる。この基板上には、当技術分野において周知のように、電極と、有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、及び電子輸送層などの複数の材料層（図示されてはいない）を含むＯＬＥＤディスプレイ１４が配置されている。このディスプレイから放出された光１６は、直接基板１０を透過するか、或いは封入カバー１２で反射された後に、基板１０を透過する。封入カバー１２は、ガラス、金属、又は被覆ポリマー層であってよい。
【００１７】
図９を参照すれば、本発明に有用な電気ポンピング型有機固体光放出体２０の概略断面には、２つの部分が含まれている。有機レーザー２４は、垂直レーザー共振器であり、光学的に透明な層１１０がＯＬＥＤ２２と有機レーザー２４間に配置されており、反射器１１２及び１１６の両方がＤＢＲミラーであって、活性層１１４がホスト／ドーパント材料システムを採用する有機化合物から形成されているという点が従来技術とは異なっている。層１１０は、好適な態様においては、例えば、二酸化珪素などのＯＬＥＤのインコヒーレント光源に適合する光学的に透明な絶縁平坦化層であるが、ＯＬＥＤのインコヒーレント光源に適合し、その上部にＤＢＲミラーを成長させることができるものであれば、どのような光学的平坦化層であってもよい。この透明な平坦化層１１０上には、ＤＢＲミラー１１２が形成されている。誘電体層の厚さを正確なものにすることが重要であるため、従来のスパッタリングや電子ビーム（ｅビーム）蒸着法によって成長させることが好ましい。この底部ＤＢＲミラー１１２は、レーザー光１２２の波長において、その反射率が９９．９％を上回ると共にＯＬＥＤ光１２０の９０％超を透過するように、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものからなる。ＤＢＲミラー１１２は、レイジング波長λ1において高反射率を得るべく、λ／４の厚さを有する高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものからなり、且つ、結果的にＯＬＥＤ光１２０の広い透過極大値がもたらされるように、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものがさらに形成されている。このＤＢＲミラー１１２の上方には、有機活性層１１４が形成されており、これは、従来の高真空（１０-7トル）熱蒸着法又は溶液からのスピンキャスト法によって形成可能である。低しきい値を得るべく、活性層１１４の厚さは、λ／２の整数倍であることが好ましい（ここで、λは、レイジング波長である）。しきい値の最低値は、１又は２倍において得られる。活性層１１４は、ホスト及びドーパント有機分子から構成されている。これらの有機分子は、小さな分子量のものが好ましく、これは、現時点では、小さな分子量のものであれば、均一に形成できるためである。本発明において使用するホスト材料は、ＯＬＥＤ光１２０を十分に吸収すると共に、この励起エネルギーの多くをフェルスター（Ｆｏｒｓｔｅｒ）型エネルギー移動によってドーパント材料に伝達可能な材料から選択される。尚、当業者には、ホスト及びドーパント分子間における放出を伴わないエネルギー伝達に関連するフェルスター型エネルギー移動の概念は周知である。赤色放出レーザー用の有用なホスト／ドーパントの組み合わせの一例は、ホストとして、アルミニウムトリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）と、赤色放出ドーパントとして、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）である。活性層１１４上には、ＤＢＲミラー１１６が形成されている。これも、従来のｅビーム蒸着法によって形成されるが、この場合には、形成プロセスにおいて、有機化合物の温度を７５℃未満に維持することが好ましい。この上���ＤＢＲミラー１１６は、レーザー光１２２の波長において、その反射率が９８％を上回ると共にＯＬＥＤ光１２０の９０％超を反射するように、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものからなる。この結果、λ／４の厚さを有する高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものを形成すると共に（ここで、λは、所望のレイジング波長近傍において選定される）、結果的にＯＬＥＤ光１２０に対して広い反射極大値がもたらされるように、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものがさらに形成されている。尚、ここで必要とされるのは、活性層１１４のホスト材料が吸収するＯＬＥＤ光１２０の部分を反射することだけである。
【００１８】
有機固体レーザー放出体２０のＯＬＥＤ２２は、スペクトルの所定部分におけるインコヒーレントな光を生成する１つ又は複数の電気駆動型の有機発光ダイオードデバイスである。尚、ＯＬＥＤデバイスの例については、フン（Ｈｕｎｇ）他に発行された２００１年１月９日付けの譲受人共通の米国特許第６１７２４５９号明細書及び該明細書中に引用されている参考文献を参照されたい（この引用により、これらの開示内容を本明細書の一部とする）。
【００１９】
ＯＬＥＤ２２は、例えば、正孔注入アノードなどの電極１００がその上部に形成される基板１０の近傍（その上が好ましい）に形成する。この基板１０は、例えば、ガラスや石英などの当技術分野において周知のＯＬＥＤデバイスの製作に適した材料であり、電極１００は、基板１０上に形成されたインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の薄い層又は導電性金属の薄い層であってよい。この電極は、蒸発、スパッタリング、又は化学蒸着によって形成することができる。電極１００上には、有機正孔輸送層１０２が形成され、この正孔輸送層１０２上には、有機発光層１０４が形成され、発光層１０４上には、有機電子輸送層１０６が形成されている。これら３つの層の一例として、有用な構造には、正孔輸送層１０２には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）などのジアミン層、放出層１０４としては、不純物を注入していない９，１０−ビｓ（２−ナフタレニル）アントラセン（ＡＤＮ）、電子輸送層１０６としては、Ａｌｑが含まれる。これらの有機化合物は、通常、高真空熱蒸発法によって形成する。これらの好適な厚さは、ＮＰＢの場合には、４０〜２５０ｎｍ、ＡＤＮの場合には、１０〜５０ｎｍ、Ａｌｑの場合には、１０〜２００ｎｍである。電子輸送層１０６上には、第２電極層１０８（例：カソード）が形成され、これは、４．０ｅＶ未満の仕事関数を有するべく選択された材料から構成されている。好適な電極層１０８は、インジウム錫酸化物又はＭｇＡｇであり、ここで、Ｍｇ−Ａｇの容積比率は１０：１である。これは、従来の熱蒸着法によって形成可能である。このカソード上には、光学的に透過性の絶縁平坦層１１０が形成され、この層１１０上には、有機レーザー２４が形成される。ＯＬＥＤ構造内には、当技術分野において周知のように、正孔注入及び電子注入層などの更なる層を含むことができる。そして、当技術分野において知られているように、電圧Ｖを電極間に印加して必要な電界を供給し、発光層にポンプビーム光を生成させることが可能であり、この光は、有機発光ダイオードデバイスから外に放出される。この電圧Ｖは、連続的或いはパルスの形態のいずれであってもよい。
【００２０】
通常のバイアス状態においては、電子（負電荷キャリア）が、電極１０８から有機電子輸送層１０６内に注入され、正孔（正電荷キャリア）が、電極１００から有機正孔輸送層１０２内に注入される。これらの電子及び正孔は、対応する有機層１０６及び１０２を通って有機発光層１０４内に搬送される。そして、有機発光層１０４内において、電子と正孔は、主に正孔輸送層１０２と発光層１０４間の接合部近傍において再結合する。この再結合の結果、有機発光層１０４から光が放出される。この発光層において生成される光のうち、約５０％は基板１０の方向に直接放出され、その他の５０％は、電極１０８に向けて直接放出される。電極１０８は透明であり、この結果、この光は、透明な絶縁平坦化層１１０を透過し、垂直レーザーを光ポンピングすることができる。又、基板に向かって放出された光の部分もデバイスから外に反射し透明な絶縁平坦化層を透過するように、電極１００及び／又は下部の基板を反射性のものにすることができる。尚、当技術分野においては、例えば、電極１００がカソードとなり、電極１０８がアノードになるように、アノードとカソード及び正孔及び電子注入及び／又は輸送層の位置を逆転可能であることは周知である。この場合には、反射性のカソードを基板上に形成し、アノードを透明にする。
【００２１】
ＯＬＥＤ２２から出射した後に、ＯＬＥＤ光１２０は、底部ＤＢＲミラー１１２を通って有機レーザー２４内に入射する。底部ＤＢＲミラーの設計により、光は、その大部分が活性層１１４内に透過する。そして、その構造により、活性層のホストは、ＯＬＥＤ光１２０の一部を吸収する。光１２０の残りの部分（吸収されなかった部分（活性層の吸収波長が小さすぎる場合））は、上部ＤＢＲミラー層１１６に入射し、この結果、この光のほとんどが反射し、第２パスにおいて、活性層内に戻る。そして、この第２パスにおいて、ＯＬＥＤ光１２０の更なる部分が活性層のホストによって吸収される。このホストによって吸収された光エネルギーは、Ｆｏｒｓｔｅｒのエネルギー移動メカニズムにより、非放出的にドーパント分子に伝達される。これらのドーパント分子は、高い放出量子効率を有していることが好ましい（これは、この結果、非放出的に伝達されたエネルギーの大部分が、長い波長の光として再放出されるためである）。例えば、ＯＬＥＤの発光材料としてＡＤＮ、活性層のホストとしてＡｌｑ、活性層のドーパントとしてＤＣＪＴＢを使用すると、放出されるＯＬＥＤ光は青であり、Ａｌｑは主に青を吸収し、ＤＣＪＴＢは赤を放出する。有機レーザー２４は、赤色光（特に、上部及び底部ＤＢＲミラーが最大の反射率を有する波長）において高Ｑの共振器となるように設計されている。尚、レイジングが、最大のネット利得を有する特定波長において発生するという概念は、当業者には周知である。この波長において、レーザー光１２２は、上部及び底部ＤＢＲミラー間において何度も反射した後に、主に上部ＤＢＲミラー１１６を通じて放出される（これは、設計により、底部ＤＢＲミラーのミラー損失が、上部ＤＢＲミラーのミラー損失よりも格段に小さいためである）。
【００２２】
この態様においては、有機レーザー２４と電気駆動型のＯＬＥＤ２２は、基板上に形成された一体化されたデバイス内に組み合わせられており、電気駆動型のＯＬＥＤ２２は基板１０上に配置され、有機レーザー２４は、ＯＬＥＤ２２上に位置し、光学的に透過性の層（絶縁平坦化層１１０）によってＯＬＥＤから分離されている。結果として、底部ＤＢＲミラー１１２は、レーザー光１２２の波長において、その反射率が９９．９％を上回ると共にＯＬＥＤ光１２０の９０％超を透過するように、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものからなる。対応して、上部ＤＢＲミラー１１６は、レーザー光１２２の波長において、その反射率が９８％を上回ると共にＯＬＥＤ光１２０の９０％超を反射するように、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を交互させたものからなる。
【００２３】
図１０を参照すれば、本発明の別の態様においては、基板１０は、透明であって、有機レーザー２４に隣接配置されており、有機レーザー２４は、好ましくは、光が基板１０を通じて放出されるように、基板１０上に形成されている。
【００２４】
図９又は図１０に示されている態様のいずれにおいても、一体化された光ポンピング型レーザー光放出体２０が基板１０上に形成されており、この基板には、この一体化されたレーザー放出デバイスを操作すると共に、これに電力を供給するための手段を提供するパッシブ型又はアクティブ型のマトリックス回路が含まれている。この回路は、ＯＬＥＤディスプレイ１４に使用されるものと類似している。このように、ＯＬＥＤディスプレイ１４と共通の基板上に、独立制御型のレーザー放出体のアレイが形成されている。
【００２５】
垂直共振器有機レーザー構造においては、図１１に示されているように、活性領域設計を使用し、レーザーの効率を改善することができる。この有機活性領域は、１つ又は複数のレイジング素子２００を含んでいる。図１２を参照すれば、周期的な利得層３０５がデバイスの定常波の電磁場の波腹にアライメントされており、レイジング素子２００内におけるレーザーの定常電磁場パターン３２０が概略的に示されている。誘導放出は、波腹において最大であり、電磁場の波節においては無視可能であるため、図１２に示されているように、有機スペーサ層３１０によって分離された周期的な利得層３０５を形成することが本質的に有利である。これらの有機スペーサ層３１０は、誘導又は自然放出を行わず、レーザー光１２２又はポンプビームＯＬＥＤ光１２０の波長をいずれも大部分吸収しない。この有機スペーサ層３１０の形成に好適な材料の例としては、有機材料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）である。
【００２６】
ＴＡＰＣは、レーザー出力又はポンプビームエネルギーのいずれをも大部分吸収せず、且つ、その屈折率が大部分の有機ホスト材料よりもわずかに低いため、スペーサ材料として十分に機能する。この屈折率の差により、電磁場の波腹と周期的な利得層３０５間のオーバーラップの極大化が促進されるため、有用である。本発明を参照して後述するように、１つの大きな利得領域の代わりに周期的な利得領域を採用することにより、結果的に高い電力変換効率と望ましくない自然放出の大幅な削減が実現する。
【００２７】
これらの利得領域の配置は、光学における標準マトリックス法を使用して決定する（１９８９年６月の「ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」（第２５巻、第６号、１５１３〜１５２４頁）のコージン（Ｃｏｒｚｉｎｅ）他による「周期的な利得構造を有するＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ面発光レーザーの設計（Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」を参照されたい）。良好な結果を得るには、周期的な利得層３０５の厚さは、望ましくない自然放出を回避するべく、５０ｎｍ以下とすることが必要である。
【００２８】
図１１に示されているように、位相がロックされた有機レーザーアレイ２２０を利用することにより、空間的なコヒーレンスレベルを維持しつつ、面において、レーザーを増強することができる。二次元の位相がロックされたレーザーアレイ２２０を形成するには、有機レーザー２４の表面上において、要素間領域２１０によって分離されたレイジング素子２００を画定する必要がある。位相をロックするには、レイジング素子２００間において、強度と位相情報を交換しなければならない。これは、わずかな屈折率の内蔵（ｂｕｉｌｔ  ｉｎ  ｉｎｄｅｘ）又は利得の操作（例：ミラーの中の１つの反射率を調節することによるもの）のいずれかにより、レーザー放出をレイジング領域内に弱く閉じ込めることによって最も良好に実現することができる。
【００２９】
図１１に示されている態様においては、底部誘電体スタック内にエッチング領域をパターン化及び形成し、標準的なフォトリソグラフィー及びエッチング技法を使用して、底部誘電体スタックの表面上に円柱の形態でレイジング素子２００の二次元アレイを形成することにより、この反射率の調節を実現している。前述のように、このパターン化された底部誘電体スタック上には、有機レーザー微小共振器構造の残りの部分が形成されている。尚、この態様においては、レイジング素子２００の形状は円形であるが、矩形などのその他の形状も可能である。又、素子間の離隔２１０は、０．２５〜４μｍの範囲である。
【００３０】
位相ロックアレイは、領域間の離隔が大きい場合にも動作するが、離隔が大きいと、光学ポンピングエネルギーの使用は非効率的なものになる。エッチングの深さは、２００〜１０００ｎｍに形成することが好ましい。底部誘電体スタック内にちょうど奇数を超える数の層をエッチングすることにより、エッチング領域において、利得媒体のピークから離れた縦振動モード波長の大きなシフトを実現することができる。この結果、レイジング素子２００間の領域においては、レイジング作用が妨げられ、自然放出が大幅に削減される。エッチング領域を形成することにより、最終的に、レーザー放出がレイジング素子２００に弱く閉じ込められ、レーザー領域間のエリアにおいてレイジングが生じることなく、コヒーレントな位相がロックされたレーザー光がアレイ２２０から放出される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による一体化されたＯＬＥＤディスプレイ及びタッチスクリーンの基本構造を示す概略側面図である。
【図２】一体化されたＯＬＥＤディスプレイ及びタッチスクリーンの概略平面図である。
【図３】光学素子の配置を示す一体化されたＯＬＥＤディスプレイ及びタッチスクリーンの概略平面図である。
【図４】ＯＬＥＤディスプレイの表面上における光の伝播を示す平面図である。
【図５】別の態様によるＯＬＥＤディスプレイの表面上における光の伝播を示す平面図である。
【図６】光学素子がディスプレイのエンクロージャの一部を構成している、一体化されたＯＬＥＤディスプレイ及びタッチスクリーンの概略側面図である。
【図７】光学素子に使用される光パイプを示す概略側面図である。
【図８】本発明による一体化された底面発光型ＯＬＥＤディスプレイ及びタッチスクリーンの概略側面図である。
【図９】本発明に有用な電気ポンピング型有機固体レーザー装置の概略断面図である。
【図１０】本発明に有用な電気ポンピング型有機固体レーザー装置の別の構成の概略断面図である。
【図１１】複数のレイジング素子を有するレーザーの平面透視図である。
【図１２】本発明に有用なレーザーの概略横断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…基板
１２…封入カバー
１４…ＯＬＥＤディスプレイ
１６…放出光
２０…ＯＬＥＤレーザー光放出体
２２…ＯＬＥＤ
２４…有機レーザー
２６…光センサ
２８…光学素子
３０…コントローラ
３２…エンクロージャ
３４…光パイプ
１００…電極
１０２…輸送層
１０４…発光層
１０６…輸送層
１０８…電極層
１１０…透明平坦化層
１１２…ミラー
１１４…活性層
１１６…ミラー
１２０…インコヒーレント光
１２２…レーザー光
２００…レーザー素子
２１０…要素間の離隔
２２０…レーザーアレイ
３０５…周期的利得層
３１０…スペーサ層
３２０…定常波パターン
【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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