(57)【要約】透明の一方向性の偏光された発光デバイスであって、透明なアノードおよび透明なカソードと、アノードとカソードとの間にある光放射層と、キラリティを一致させ、かつ光放射層から発せられた放射光の波長帯域を少なくとも部分的に含む反射帯域を有する光学活性の反射性層であって、光学活性の光遮断層は光放射層の片側に配置されている、光学活性の反射性層と、光学活性の反射性層に隣接する透明基板と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明の一方向性の偏光された発光デバイスであって、
透明なアノードおよび透明なカソードと、
前記アノードと前記カソードとの間にある光放射層と、
キラリティを一致させ、かつ前記光放射層から発せられた放射光の波長帯域を少なくとも部分的に含む反射帯域を有する光学活性の反射性層であって、光学活性の光遮断層は、前記光放射層の片側に配置されている、光学活性の反射性層と、
前記光学活性の反射性層に隣接する透明基板と、
を備える、デバイス。
【請求項２】
前記光放射層は有機発光層を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記光放射層は無機発光層を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記無機発光層は量子ドットエミッタを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記アノードと前記光放射層との間に配置される正孔輸送層をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記光放射層と前記カソードとの間に配置される電子輸送層をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記カソードと前記電子輸送層との間に配置される電子トンネリングバリア層をさらに含む、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記光放射層に隣接する電子トンネリングバリアをさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記有機発光層はキラル有機発光分子の非ラセミ化合物を含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記有機発光層は、有機発光ドーパントに埋め込まれたガラス形成キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含み、
前記有機発光層はキラル光を発する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記透明なカソードはスピン偏極された電極である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記透明なカソードは強磁性電極およびハーフメタルの電極のうちの１つである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記透明なアノードはスピン偏極された電極である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記光学活性の反射性層は、形態学的に安定したガラス形状キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光学活性の反射性層はコレステリック液晶を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記光学活性の反射性層に隣接した第２の光学活性の反射性層をさらに含み、
前記第２の光学活性の反射性層の反射帯域は、前記光学活性の反射性層の反射帯域とは反対のキラリティを有し、かつ前記光放射層から発せられた放射光の波長帯域を少なくとも部分的に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第２の光学活性の反射性層は、形態学的に安定したガラス形状キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含む、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記透明なアノードおよび前記透明なカソードは可視光を透過する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記光学活性の反射性層は彫刻薄膜を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記発光層はキラル材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２１】
偏光された発光デバイスを製造する方法であって、
光放射層を形成する工程であって、前記光放射層は、発光波長帯域に含まれる波長を有する放射光を発するように構成された光放射材料を含み、かつ透明のアノードと透明のカソードとの間に配置される、工程と、
光学活性の反射性層を前記光放射層に隣接して堆積する工程であって、前記光学活性の反射性層は、ガラス形成キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含み、前記光学活性の反射性層は、前記光学活性の反射性層の反射波長帯域に含まれる波長を有する、工程と、
前記光放射層の前記発光波長帯域を少なくとも部分的に含むように、前記光学活性の反射性層の前記反射波長帯域を調節する工程と、
を含む、方法。
【請求項２２】
前記光放射材料は有機発光層を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記光学活性の反射性層の前記反射波長帯域を調節する工程は、
前記ガラス形成キラルネマチック液晶を、ガラス転移温度（Ｔｇ）より上まで、かつ前記ガラス形成キラルネマチック液晶の臨界点（Ｔｃ）近くまで加熱する工程と、
前記光放射材料の前記発光波長帯域を少なくとも部分的に含むように、前記光学活性の反射性層を、電磁放射で、前記光学活性の反射性層の前記反射波長帯域を変容させるのに十分な期間、照射する工程と、
前記光学活性の反射性層を、ガラス転移温度（Ｔｇ）の下の温度まで冷却する工程と、を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記光学活性の反射性層を照射する工程は、紫外線（ＵＶ）放射で前記光学活性の反射性層を照射する工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記光学活性の反射性層の前記反射波長帯域を調節する工程は、前記ガラス形成キラルネマチック液晶の分子組成を調節する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記光学活性の反射性層の前記反射波長帯域を調節する工程は、前記反射波長帯域の幅を変更することとなる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記光放射材料は無機発光層を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記光学活性の反射性層は、右旋回のガラス状のコレステリック材料でできた第１のＧＬＣ膜、および、前記第１のＧＬＣ膜に隣接する、左旋回のガラス状のコレステリック材料でできた第２のＧＬＣ膜を含み、
前記光学活性の反射性層の前記反射波長帯域を調節する工程は、前記左旋回のガラス状のコレステリック材料に対する前記右旋回のガラス状のコレステリック材料の分子比を調節する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記光学活性の反射性層の前記反射帯域を調節するために、前記第１のＧＬＣ膜および前記第２のＧＬＣ膜の両方の分子組成が調節される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
第２の光学活性の反射性層を前記光学活性の反射性層の上に堆積する工程であって、前記第２の光学活性の反射性層および前記光学活性の反射性層は反対のキラリティを有する、工程と、
前記発光層の前記発光波長帯域を少なくとも部分的に含むように、前記第２の光学活性の反射性層の前記反射波長帯域を調節する工程と、をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
前記光学活性の反射性層は連続して堆積され、前記第２の光学活性の反射性層の前記反射波長帯域は別々の基板上で調節され、前記光学活性の反射性層は、前記第２の光学活性の反射性層の前記反射波長帯域が調節された後、透明の偏光された発光デバイスの片側に結合される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記光学活性の層は透明基板上に堆積される、請求項２１に記載の方法。
【請求項３３】
前記透明基板は、前記光学活性の反射性層と前記発光層との間に配置される、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、「ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ  ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ  ＬＩＧＨＴ−ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ」と題された、２００８年１０月１７日に出願の米国仮出願第６１／１３６，９６５号の利益を主張し、その全体において参照することにより本明細書において援用される。
【０００２】
本開示は透明偏光発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は有機材料の層を２つの電極の間に置くことによって作製される光電子デバイスである。電位差が電極に印加され、電流が有機材料を通じて注入されると、可視光が放たれる。高出力効果および低コストでの製造ならびにＯＬＥＤの耐久性のおかげで、そしてそれらが軽量である事実のために、ＯＬＥＤは携帯型の電子デバイス用の画像表示を生成するためにしばしば利用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの一般的な態様において、透明の一方向性の偏光された発光デバイスであって、透明なアノードおよび透明なカソードと、アノードとカソードとの間にある光放射層と、キラリティを一致させ、かつ光放射層から発せられた放射光の波長帯域を少なくとも部分的に含む反射帯域を有する光学活性の反射性層であって、光学活性の光遮断層は光放射層の片側に配置されている、光学活性の反射性層と、光学活性の反射性層に隣接する透明基板と、を備える。
【０００５】
実施は、以下の特徴の１つ以上を含んでよい。光放射層は有機発光層を含んでよい。光放射層は無機発光層を含んでよい。無機発光層は量子ドットエミッタを含んでよい。上記デバイスは上記アノードと上記光放射層との間に配置される正孔輸送層を含んでよい。上記デバイスは上記光放射層と上記カソードとの間に配置される電子輸送層を含んでよい。上記デバイスは、上記カソードと上記電子輸送層との間に配置される電子トンネリングバリア層を含んでよい。
【０００６】
上記デバイスは、上記光放射層に隣接する電子トンネリングバリアをさらに含んでよい。
【０００７】
上記有機発光層はキラル有機発光分子の非ラセミ（ｎｏｎ−ｒａｃｅｍｉｃ）化合物を含んでよい。上記有機発光層は、有機発光ドーパントに埋め込まれたガラス形成キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含んでよく、上記有機発光層はキラル光を発してよい。
【０００８】
上記透明のカソードはスピン偏極された電極であってよい。上記透明のカソードは強磁性電極およびハーフメタルの電極のうちの１つであってよい。上記透明のアノードはスピン偏極された電極であってよい。上記光学活性の反射性層は、形態学的に安定したガラス形状キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含んでよい。上記光学活性の反射性層はコレステリック液晶を含んでよい。
【０００９】
上記デバイスは、上記光学活性の反射性層に隣接した第２の光学活性の反射性層をさらに含んでよく、上記第２の光学活性の反射性層の反射帯域は、上記光学活性の反射性層の反射帯域とは反対のキラリティを有し、かつ上記光放射層から発せられた放射光の波長帯域を少なくとも部分的に含んでよい。上記第２の光学活性の反射性層は形態学的に安定したガラス形状キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含んでよい。上記透明のアノードおよび上記透明のカソードは可視光を透過してよい。上記光学活性の反射性層は彫刻薄膜を含んでよい。上記発光層はキラル材料を含んでよい。
【００１０】
別の一般的な態様において、偏光された発光デバイスは、光放射層を形成する工程を含む方法によって製造される。上記光放射層は、発光波長帯域に含まれる波長を有する放射光を発するように構成された光放射材料を含む。上記光放射層は、透明のアノードと透明のカソードとの間に配置される。光学活性の反射性層は、上記光放射層に隣接して配置される。上記光学活性の反射性層は、ガラス形成キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）を含み、上記光学活性の反射性層は、上記光学活性の反射性層の反射波長帯域に含まれる波長を有する放射光を反射するように構成される。上記光学活性の反射性層の反射波長帯域は、上記光放射層の上記発光波長帯域を少なくとも部分的に含むように調節される。
【００１１】
実施は、以下の特徴の１つ以上を含んでよい。上記光放射材料は有機発光層を含んでよい。上記光学活性の反射性層の上記反射波長帯域を調節する工程は、上記ガラス形成キラルネマチック液晶を、ガラス転移温度（Ｔｇ）より上まで、かつ上記ガラス形成キラルネマチック液晶の臨界点（Ｔｃ）近くまで加熱する工程を含んでよい。上記光学活性の反射性層は、上記光放射材料の上記発光波長帯域を少なくとも部分的に含むように、上記光学活性の反射性層を、電磁放射で、上記光学活性の反射性層の上記反射波長帯域を変容させるのに十分な期間、照射されてよい。上記光学活性の反射性層は、ガラス転移温度（Ｔｇ）の下の温度まで冷却されてよい。上記光学活性の反射性層を照射する工程は、紫外線（ＵＶ）放射で上記光学活性の反射性層を照射する工程を含んでよい。
【００１２】
上記光学活性の反射性層の上記反射波長帯域を調節する工程は、上記ガラス形成キラルネマチック液晶の分子組成を調節する工程を含んでよい。上記光学活性の反射性層の上記反射波長帯域を調節する工程は、上記反射波長帯域の幅を変更することとなってよい。上記光放射材料は無機発光層を含んでよい。上記光学活性の反射性層は、右旋回のガラス状のコレステリック材料でできた第１のＧＬＣ膜、および、上記第１のＧＬＣ膜に隣接する、左旋回のガラス状のコレステリック材料でできた第２のＧＬＣ膜を含んでよい。上記光学活性の反射性層の上記反射波長帯域を調節する工程は、上記左旋回のガラス状のコレステリック材料に対する上記右旋回のガラス状のコレステリック材料の分子比を調節する工程を含んでよい。上記光学活性の反射性層の上記反射帯域を調節するために、上記第１のＧＬＣ膜および上記第２のＧＬＣ膜の両方の分子組成が調節されてよい。
【００１３】
一部の実施において、第２の光学活性の反射性層は上記光学活性の反射性層の上に配置されてよい。上記第２の光学活性の反射性層および上記光学活性の反射性層は反対のキラリティを有する。上記発光層の上記発光波長帯域を少なくとも部分的に含むように、上記第２の光学活性の反射性層の上記反射波長帯域は調節されてよい。上記光学活性の反射性層は連続して配置されてよく、上記第２の光学活性の反射性層の上記反射波長帯域は別々の基板上で調節されてよく、上記光学活性の反射性層は、上記第２の光学活性の反射性層の上記反射波長帯域が調節された後、透明の偏光された発光デバイスの片側に結合されてよい。
【００１４】
一部の実施においては、上記光学活性の層は透明基板上に配置される。上記透明基板は、上記光学活性の反射性層と上記発光層との間に配置されてよい。
【００１５】
記載された技術の実施は、ハードウェア、方法またはプロセス、デバイス、装置、あるいはシステムを含んでよい。１つ以上の実施の詳細を添付の図面および以下の記載において説明する。他の特徴は、明細書の記載、図面、および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図２】図２は、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図３】図３は、２つの光学活性の反射性層を含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、１つの光学活性の反射性層を含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、１つの光学活性の反射性層を含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の積み重ねを含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の積み重ねを含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の積み重ねを含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の積み重ねを含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの例を示す。
【図７】図７は、一方向にバイアスがかけられた発光デバイスを製造するための例示的なプロセスを示す。
【図８】図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、光同調可能な液晶の画素化の例示的なプロセスを示す。
【図９】図９Ａは、一例としての一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの斜視図を示し、図９Ｂは図９Ａで示した一例としての一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの断面図を示す。
【図１０】図１０Ａは、一例としての一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの斜視図を示し、図１０Ｂは図１０Ａで示した一例としての一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの断面図を示す。
【図１１】図１１Ａは、一例としての一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの斜視図を示し、図１１Ｂは図１１Ａで示した一例としての一方向にバイアスがかけられた発光デバイスの断面図を示す。
【図１２】図１２は、積み重ねられた透明発光デバイスを示す。
【図１３】図１３は、別の積み重ねられた透明発光デバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
片側から、または主に片側から光放射する透明デバイスが記載される。特に、光学活性の反射性材料が透明エレクトロルミネッセンスデバイス上に置かれ、その結果、デバイス内の発光層から発された光放射は、デバイスの片側からのみ、または、そのデバイスの片側から主に光を発し、同時に、周囲の光は、デバイスの両側から透過される。このデバイスは、波長範囲を有するキラリティのある光放射を発し、光学活性の反射性材料の反射帯域は、その光学活性の反射性材料が発された放射光を反射するように、デバイスから発された反射光のヘリシティおよび波長の両方に一致するように調整される。この方法において、透明エレクトロルミネッセンスデバイスは、発せられた光放射が、デバイスの両側からよりも、デバイスの片側のみから、または、そのデバイスの主に片側から発せられるように、一方向にバイアスがかけられてよい。
【００１８】
本明細書で開示される技術は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術の特定の用途に関する。特に、本明細書で開示される技術は、一方向性の発光を達成するために、発された光のスピン偏極および波長を利用する透明ＯＬＥＤ（ＴＯＬＥＤ）に関する。これらのデバイスは、デバイスが、材料上に入射する放射光に対して少なくとも部分的に透過性である１つ以上の材料からなるため、透明である。このようなＴＯＬＥＤは、透明有機一方向性偏光発光ダイオード（ＴＯＵＰＬＥＤ：ｔｒａｎｓｐａｅｒｎｔ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）と呼ばれる場合がある。ＴＯＵＰＬＥＤは、例えば、フロントガラスに組み込まれるか、またはその上にコーティングされてよく、それによりドライバーは、フロントガラスの外側から見える情報を用いず、フロントガラスに表示される情報を見ることができる。ＴＯＵＰＬＥＤは定常光に対して透明であるので、定常光はフロントガラスを通過する。同様に、ＴＯＵＰＬＥＤ技術は、ヘルメット、特に、戦闘用ヘルメット、または、サンバンザーまたは接眼レンズを含む他の視覚化装置に利用される場合がある。そのような構成では、ヘルメットのユーザは、サンバイザーの一方の側に表示される情報を見ることができる一方で、定常光がサンバイザーから入ってくるので、サンバイザーを介してもまた見ることができる。例えば、ＴＯＵＰＬＥＤは軍用ヘルメットのサンバイザーに搭載されてよく、それにより、ヘルメットを利用する兵隊がヘルメットのサンバイザーの内側部分上に表示される戦略情報を見ることができ、同時に、その表示された戦略情報は、外界の方を向いたサンバイザーの側（これは、光学活性の反射性層が搭載される側である）からは見えないであろう。しかしながら、ＴＯＵＰＬＥＤは定常光に対して少なくとも部分的に透明である材料からできているので、定常光はサンバイザーを通過し続ける。
【００１９】
図１を参照し、一方向にバイアスがかけられた透明発光デバイス１００の一例を示す。発光デバイス１００は、発光層１、光学活性の反射性層２、および透明基板４を備える。発光層１は、第１の電極５と第２の電極６との間に配置される。第１の電極５は透明アノードであってよく、第２の電極６は透明カソードであってよい。第１の電極５および第２の電極６は、発光層１から発された放射光の波長に対して透明であり、デバイス１００からの光放射の発光を可能にする。さらに、第１の電極５および第２の電極６は、定常光に対して透明であってよいので、定常光はデバイス１００を通過してよい。図１に示す例において、第１の電極５は発光層１の上部７に位置し、第２の電極６は発光層１の底部８に位置するが、別の例において、第１の電極５および第２の電極６は向かい合った構成で配置されてもよい。
【００２０】
正のバイアスが第１の電極５および第２の電極６に亘って印加される場合、アノードは発光層１に正孔注入（正の電荷キャリア）し、カソードは発光層１に電子（負の電荷キャリア）を注入する。正孔および電子は発光層１で再結合し、発光を導く励起子を生成する。このようにして、発光層１は、好ましくは、可視光の形態で放射光を発する。以下でさらに詳述するように、発光層１から発せられた放射光は、波長およびキラリティを有する（例えば、放射光は、環状に偏光され、左旋回または右旋回を有し、あるいは、放射光は楕円形に偏光され、左旋回または右旋回を有する）。
【００２１】
以下でさらに詳述するように、光学活性の反射性層２は、発光層１の上部７へと戻る発された放射光を、デバイス１００の片側にある発光エンベロープ９へ反射することによって、発光層１から発せられた放射光をブロックする。特に、光学活性の反射性層２は、発光層１から発された放射光の波長を少なくとも部分的に包囲する反射帯域を有する。光学活性の反射性層２の反射バンドは、光学活性の反射性層２によって透過されない波長帯域である。さらに、光学活性の反射性層２は、発光層２から発された放射光のキラリティと一致するキラリティを有する。
【００２２】
光学活性の反射性層２は、発光層２から発せられる放射光のキラリティおよび波長と一致すると想定してよい。キラリティおよび波長を一致させることによって、光学活性の反射性層２の屈折率は調整されてよく、または修正されてよく、その結果、発光層２から発せられる放射光の波長は、光学活性の反射性層２の反射帯域に中心が置かれ、かつ光学活性の反射性層２は、ヘリカルな偏光を有する放射光を反射する。ヘリカルな偏光を有する放射光は、楕円形状に偏光されるか、または環状に偏光され、かつ右旋回または左旋回のヘリシティまたはキラリティを有する放射光である。楕円形状または環状に偏光された電磁波において、電場ベクトルは、伝播方向に対して垂直な固定平面において見ると同時に伝播方向に見た場合、左旋回、すなわち反時計回りに回転し、伝播方向は、固定ナットに締められる場合、左巻きのネジの順方向と同じである。
【００２３】
一部の実施においては、キラリティおよび波長を一致させることは、光学活性の反射性層２の屈折率を調整することを含んでよいので、光学活性の反射性層２は、発光層２から発せられた放射光の波長の少なくとも一部を含むスペクトル反射帯域を有する。これらの実施において、光学活性の反射性層２は、発せられた放射光の発光帯域に中心が置かれた反射帯域を有してもよいが、これは必ずしも必要というわけではない。
【００２４】
光学活性の反射性層２はまた、光学活性の遮断層または光学活性のフィルタ層のことであってもよい。図１に示す例において、発光層１から発せられた放射光は、発光層１の底部８を介してよりも、むしろ上部７を介して、一方向にバイアスがかけられた透明発光デバイス１００から出る。しかしながら、他の例において、光学活性の反射性層２は、発光層１の上部７の側に位置していてもよいので、発光層１から発せられた放射光は基板４を介してデバイス１００を出る。このようにして、デバイス１００は、上部から発光する透明デバイスまたは底部から発光する透明デバイスであってよい。
【００２５】
１つの実施において、透明発光デバイス１００は、透明有機一方向性偏光発光ダイオード（ＴＯＵＰＬＥＤ）である。この実施において、第１の電極５は透明アノードであり、発光層１はキラル有機分子ベースの発光層（これはキラル有機発光層のことであってよい）である。図５Ａおよび図５Ｂに関して以下で検討するように、ＴＯＵＰＬＥＤはまた、電子トンネリングバリア層、スピン偏極されたカソード（これは、スピン−カソードのことであってよい）、透明基板４、および、発された光の波長およびキラリティに対して調節される、光学活性の光フィルタ層（これは、光学活性の反射性層のことであってよい）を備えてもよい。１つの例において、光学活性の反射性層のキラリティは右旋回であってよいので、発光デバイスから発せられた右旋回に環状に偏光された光は、光学活性の反射性層２によって反射される。１つの実施において、発光層は、キラル成分（直線的に偏光されない光）を有する放射光を発する任意の発光材料からできているか、または含んでいてよい。
【００２６】
別の実施において、発光層１はアキラルの発光団であってもよい。アキラルの発光団は、キラルの放射光を必ずしも発するわけではないが、キラルの放射光を発するように構成、構築、または配置されてもよい発光素子である。例えば、この実施において、発光層１は、無機の量子ドットエミッタであってもよく、この量子ドットエミッタは、キラルの放射光を生成するキラルマトリクスにおいて配置されてもよい。これらの実施において、この量子ドットエミッタは単一の単分子層として配置される。量子ドットエミッタを単一の単分子層として配置することは、励起子の形成および緩和を局所化、すなわち制御することを助けてよい。
【００２７】
他の実施において、透明であり、かつ発光されてブロックされた放射光のキラリティと干渉しない任意の透明ＯＬＥＤが用いられてよい。光学活性ではないか、または弱い光学活性である材料は、材料を通過する放射光に偏光を与えない。このように、そうした材料は、透明ＯＬＥＤ層として用いられてもよい。透明ＯＬＥＤ層として用いられてもよい材料はガラスおよびＩＴＯを含む。スピン・インジェクタを用いる実施において、電荷−スピンの存続期間、または発光されてブロックされた放射光のキラリティとの干渉を最小限にする任意の透明ＯＬＥＤ層が用いられてもよい。
【００２８】
図２を参照し、一方向にバイアスがかけられた透明発光デバイス２００の一例を示す。このデバイス２００は、発光層２０１、光学活性の反射性層２０２、透明基板２０４、第１の電極２０５、および第２の電極２０６を備える。このデバイス２００は、透明基板２０４が光学活性の反射性層２０２と発光層２０１との間に配置されていることを除いて、図１に関して上述したデバイス１００と同様であってよい。デバイス１００と同様に、デバイス２００は、そのデバイス２００の片側上にある発光エンベロープ２０９へ、偏光した放射光を発する。
【００２９】
図３を参照し、２つの光遮断層、右旋回の光学活性層３１０および左旋回の光学活性層３２０を含む、一方向にバイアスがかけられた発光デバイス３００の一例を示す。デバイス３００はまた、発光層３３０、透明基板３４０、第１の電極３５０、および第２の電極３６５を備える。図５Ａおよび図５Ｂに関して以下で詳述するように、発光層３３０から発せられた放射光はキラル放射光（例えば環状または楕円形状の偏光された光）であってもよい。発光デバイス３００の構成に依存して、キラル放射光は、略等量の右旋回のヘリシティを有するキラル光および左旋回のヘリシティを有するキラル光を含んでもよく、あるいは、発光されたキラル放射光は、主に右旋回のヘリシティを有するキラル光、または主に左旋回のヘリシティを有するキラル光を含んでもよい。
【００３０】
図３に示す例において、発光層３３０は、左旋回のヘリシティを有するキラル光および右旋回のヘリシティを有するキラル光を含む放射光を発する。右旋回のヘリシティを有するキラル光３５５は、光学活性の反射性層３１０から反射され、左旋回のヘリシティを有するキラル光３６０は、光学活性の反射性層３２０から反射される。このように、発光層３３０の底部３７０から発された放射光は、底部３７０および上部３８０の両方を介する既存のデバイスとはことなり、デバイス３００の上部３８０を介して反射される。ヘリカルに偏光された光のキラリティが光学活性材料からの反射における方向を保存するが、光学活性ではない材料からの反射における方向を反転させるので、キラル光３６０は、左旋回のヘリシティを有する光として反射され、キラル光３５５は右旋回のヘリシティを有する光として反射される。
【００３１】
図４Ａおよび図４Ｂを参照し、１つの光学活性の反射性層４０５を含む一方向のバイアスがかけられた例を示す。デバイス４００は基板４２０上に形成された発光層４１０を含む。発光層４１０は、環状に偏光された放射光４４０を発し、右旋回のヘリシティを有する。図５Ａおよび図５Ｂについて検討するように、発光層４１０から発された放射光のヘリシティは、例えば、上向きスピンの電子の量を、発光層４１０へと導入することによって制御されてもよい。図４Ａの例に示すように、右旋回のヘリシティを有する発光層４１０から発された放射光４４０は、光学活性の反射性層４０５から反射され、デバイス４００の上部４５０から発光される。光学活性の反射性層４０５は、右旋回のキラリティを有する反射帯域を有し、従って、放射光４４０は右旋回のヘリシティを有するキラル光なので、光学活性の反射性層４０５は、放射光４４０を反射する。
【００３２】
図４Ｂを参照すると、左旋回のヘリシティおよび右旋回のヘリシティを有する環状に偏光した光の存在下でのデバイス４００の挙動を示す。右旋回のヘリシティを有する環状に偏光された放射光４６０は、デバイス４００から発光され、右旋回のヘリシティを有する環状の偏光された放射光４６０として、光学活性の反射性層４０５から反射される。偏光された放射光４７０は光学活性の反射性層４０５から反射される。なぜならば、層４０５の反射帯域のキラリティもまた右旋回だからである。放射光４７０はまた、対象物４６５から反射され、反射後、その方向を変化させて放射光４８０となり、この光は左旋回のヘリシティを有する。放射光４８０は左旋回のヘリシティを有するので、光学活性の層４０５の反射帯域のキラリティは放射光４８０のキラリティと一致しない。このように、放射光４８０は光学活性の反射層４０５を通過する。
【００３３】
上述のように、ＴＯＵＰＬＥＤは１つ以上のアノード、有機発光層、カソード、基板、および光学活性の光遮断層を備えてよい。一部の実施において、ＴＯＵＰＬＥＤはまた、１つ以上の電子輸送層（ＥＴＬ）、電子トンネリングバリア層（ＴＢＬ）、および正孔輸送層（ＨＴＬ）を備える。一部の実施において、特定の材料／基板は、上述および本明細書中に記載した１つの別個の要素として機能してよく、または、上述および本明細書中に記載した２つ以上の要素として作用してよい。例えば、特定の材料／基板は、アノードとして利用されてよく、正孔輸送層の特定の性質を有してもよい。
【００３４】
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のスタックを含む一方向にバイアスをかけられた発光デバイス５００Ａおよび５００Ｂの例を示す。図５Ａを参照すると、デバイス５００Ａは、ＯＬＥＤスタック２０、基板２４、右旋回の光学活性の反射性層２８、および左旋回の光学活性の反射性層２９を備える。ＯＬＥＤスタック２０は、カソード２１、電子トンネリングバリア層２７、電子輸送層２５、発光層２２、正孔輸送層２６、およびアノード２３を備える。アノードは基板２４に隣接する。図５Ｂを参照すると、デバイス５００Ｂは、ＯＬＥＤスタック３０、基板３４、および光学活性の反射性層３８を備える。ＴＯＵＰＬＥＤのＯＬＥＤスタック３０は、カソード３１、電子トンネリングバリア層３７、電子輸送層（ＥＴＬ）３５、発光層３２、正孔輸送層３６、およびアノード３３を備えてよい。アノード３３は基板３４に隣接する。
【００３５】
一方向にバイアスがかかった発光デバイス５００Ａおよび５００ＢはＴＯＵＰＬＥＤであってよい。ＴＯＵＰＬＥＤは、基板上に連続して積層した一連の隣接した層として想定してよい。基板は、上述の基板４、基板２０４、基板３０４、基板２４、または基板３４であってよい。基板上に層を積層する技術は、例えば、化学蒸着、物理蒸着、スパッタリング、熱蒸発、電子ビーム蒸着、真空蒸着、スピンコーティング、およびインジェットプリンタ技術の改良を含む。基板上に層を積層する技術はまた、追加の化合物を、堆積している層へと導入、すなわち「ドープ」するために用いられてよい。例えば、ＴＯＵＰＬＥＤの作製中、図５Ａおよび図５Ｂに関して検討された電子輸送層２５または電子輸送層３５等の電子輸送層（ＥＴＬ）は、リチウムの超薄膜層上にＥＴＬを積層することによって、またはＥＴＬ上にリチウムの超薄膜層を積層することによってのいずれかで、積層およびドープしてよい。この方法で準備された層の厚さに基づいて、リチウムは、いずれかの方向から、ＥＴＬ全体にわたって、全体的に拡散し、こうして縮退ドープされたＥＴＬを形成する。リチウム層はまたＥＴＬの両側に堆積可能であるか、またはＥＴＬと共に堆積可能である。リチウム層は、約０．５ｎｍ〜約１．０ｎｍの厚さとなるように堆積されてよい。
【００３６】
ＴＯＵＰＬＥＤが作製される基板は、ＴＯＵＰＬＥＤから発光される放射光のキラリティおよび波長に対して透明である材料である。例えば、基板はガラスおよび／またはプラスチックであってよい。例えば、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＣ）、テレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、およびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からできているポリマーがプラスチック基板として用いられてもよい。
【００３７】
ＴＯＵＰＬＥＤは、正の電荷を帯びたキャリア（「正孔」）を発光層に注入するアノードを含んでよい。一部の実施においては、上述のように、アノードとして利用される材料／物質の特定の種類に依存して、アノードはまた、正孔を発光層へと輸送し得る。アノードは、例えば、酸化物インジウムスズ（ＩＴＯ）、すなわちＩｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２からできていてもよい。アノードは、例えば、図５Ａに関して上述したアノード２３、または図５Ｂに関して上述したアノード３３であってよい。発光層は、発光層２２または発光層３２であってよい。
【００３８】
ＴＯＵＰＬＥＤはまた、カソード２１またはカソード３１等のカソードを含む。カソードは、負の電荷を帯びたキャリアまたは電子を発光層に注入する。一部の実施においては、カソードとして利用される材料／物質の特定の種類に依存して、カソードはまた、電子を発光層に輸送する。カソード層は、例えば、ｄｃスパッタリング／円筒状のターゲットの蒸着を用いて積層されてもよい。ＩＴＯおよび酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）は透明カソード層を製造する場合に使用する導体材料の２つの例である。後のカソード層は、透明で、金属製または非金属製材料であって、発光デバイスの量子効率、電子注入、仕事関数の最小化を改善するように機能し、かつ、事前に堆積された有機層上へのＩＴＯの堆積を容易にする保護緩衝層としての役割を果たす材料；励起子遮断層および／または正孔遮断層として機能し得る透明金属ドープのカソード層；あるいは、透明で、金属製または非金属製のカソード層の後に続く、上向きおよび下向きの電子スピンに対して伝導率を有する材料からなる電子選択層を含んでもよい。電子輸送および注入を容易にするために、透明カソードにおいて使用する適切な材料は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、アルミニウム（Ａｌ）、リチウムドープのアルミニウム（Ｌｉ：Ａｌ）、マグネシウムドープの銀（Ｍｇ：Ａｇ）、バトクプロイン（ＢＣＰ）（２，９−ジメチル−４、７−ジフェニル−１、１０−フェナントロリン）、炭酸セシウム（ＣｓＣＯ３）、リチウムドープのバトクプロイン（ＬｉＢＣＰ）、またはセシウムドープのフェニルジピレニルホスフィン酸化物（ＣｓＰＯＰｙ２）を含んでよいが、それらに限定されない。
【００３９】
ＴＯＵＰＬＥＤから発光されるキラル光のヘリシティを制御するために、下向きスピンの量子スピン状態を有する電子の量と比較した場合の上向きスピンの量子スピン状態を有する電子の量が制御されてもよい。電子は２つの量子スピン状態、すなわち、反対符号の角運動量の値の換算数量に関連付けられる、上向きスピンおよび下向きスピンにおいて存在する。生来、分散している電子の量は、上向きスピン状態および下向きスピン状態において等しい数の電子を含んだ混合である。生来分散している電子の量が、有機発光分子の層中の正孔と再結合した場合、キラル光（例えば環状および／または楕円形状に偏光された光）が生成される。発光された光は、右旋回のヘリシティ（ＲＨ）を有する光と左旋回のヘリシティ（ＬＨ）を有する光との略等しい混合である。
【００４０】
一部の実施においては、しかしながら、ＴＯＵＰＬＥＤは単一のスピン状態における電子を利用してもよい。単一のスピン状態における電子が、量子スピン選択則のために、ＴＯＵＰＬＥＤにおける正孔と再結合する場合、発光されたキラル光は、発光分子の方向性に対して単一の方向（ヘリシティ）を有する。発光された光のヘリシティは、磁気整列の発光分子の軸に対して測定され、その符号は、注入された電子および正孔のスピン状態の関数である。例えば、上向きのスピン状態における電子が正孔と再結合した場合、右旋回のヘリシティを有するキラル光は、整列した磁界に対して順方向に発光される。下向きのスピン状態における電子が正孔と再結合した場合、左方向のヘリシティを有するキラル光は、整列した磁界に対して順方向に発光される。
【００４１】
スピン偏極された電子は、例えば、磁気化されたインジェクタを介したトンネリングおよびスピン偏極を通じたスピン・フィルトレーションによって生成されてもよい。トンネリングを通じたスピン・フィルトレーションは、カソードに隣接して配置されるか、または、２つの電子輸送層（このうちの１つはカソードに隣接する）の間に挟まれて配置された電子トンネリング障壁層（ＴＢＬ：ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）を利用する。上向きのスピン状態における電子は、下向きのスピン状態における電子よりもより大きな運動量を有する。上向きのスピン状態における電子のより大きな運動量は、これらの電子がＴＢＬを介してトンネリングを生じさせることができ、他方で下向きのスピン状態における電子はＴＢＬを通過することができない。それゆえ、ＴＢＬは上向きのスピン状態における電子を有する発光層において流れる電流を強化する。上向きのスピンの電子の量は、発光層における正孔と再結合し、このようにして、発光層は、右旋回のヘリシティを有するキラル光を発光する。スピンによるトンネリングのフィルトレーションは、ほぼ１００％の上向きスピンの電子の電子量を生じ得る。このようにして、発せられた放射光は、ほぼ１００％の右旋回に偏光された放射光である。ＴＢＬは、例えば、ＥｕｘＯｙ（ｘ＞＞ｙ）からできていてもよく、これは、伝導帯域（０．６ｅＶ程度）における大きな交換分裂に関与する能力があり、かつ高い透明度を有するゆえに選択されるものである。高い透明度を有し、かつ交換分裂に関与する能力を有する他の材料、例えば、酸化マグネシウムおよびＩＴＯ等が用いられてよい。電子は、電子のスピン状態に依存して、異なる磁気モーメントを運ぶ。特定の材料は、交換分裂に関与し、これらの材料中で、上向きのスピン状態にある電子（これは、下向きのスピン状態における電子よりも、より高いモーメントを有する）は、より高い確率の、材料を介したトンネリングを有する。交換分裂がより大きければ大きいほど、その材料は、上向きのスピンの電子と下向きのスピンの電子との間をより効果的に識別する。このようにして、相対的に大きな交換分裂を有する材料においては、上向きのスピンの電子は、より高い確率の、材料を介したトンネリングを有し、結果として、より多くの上向きのスピンの電子が通過する。結果として、スピン偏極された電流が生成される。
【００４２】
一部の実施において、上向きのスピンの状態における電子は、磁気化されたインジェクタを通じて生成されてもよい。例えばクロミウムドープされた酸化物インジウムスズ等の磁性電子注入カソードは、発光層に注入される、上向きのスピンの偏極された電子を形成する。上向きのスピン状態における電子が正孔に放射されて再結合すると、右旋回のヘリシティを有してキラル光を発光する。電子−スピン選択カソードは、例えば、クロミウムドープの酸化物インジウムスズ（Ｃｒ：ＩＴＣ））；クロミウムドープの酸化物インジウム（Ｃｒ：ＩＯ）；任意の透明のハーフメタル（Ｋ２Ｓでドープ（約５％でドープ）されたＭｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｔｃ）；Ｋ２Ｏでドープ（約５％でドープ）されたＺｒ，Ｔｃ，およびＲｕ；または、Ｋ２Ｓｅ、Ｋ２Ｔｅ、またはＲｂ２ＳでドープされたＺｒ、Ｎｂ、およびＲｕ；任意の透明のホイスラー合金；ハーフメタリックとして知られ、かつ式Ｘ２ＹＺ（ここでＸおよびＹは遷移元素（周期表のＩＢ族〜ＶＩＩＩＢ族であり、ＺはＩＩＩ族、ＩＶ族、またはＶ族である）を有する材料の種類からの任意の化合物からできていてもよい。
【００４３】
一部の実施において、磁気化されたインジェクタは、より純度の高いスピン偏極された電流を、スピン・フィルトレーションまたは磁気化されたインジェクタが単一で達成し得るよりも、より高い周囲温度にて達成するために、電子トンネリング障壁層と組み合わせて用いられてよい。磁気化されたインジェクタは、プレ−スピンの偏極された電流（例えば上向きスピン）を、トンネリング障壁層に供給するために用いられてよく、下向きのスピン状態において残っている任意の電子を除去する。上向きのスピン状態における偏極された電子はまた、ハイブリッドのスピン注入トンネリングフィルタによって生成されてもよい。それらの電子の他方と同様に、正孔は、２つの別々の量子スピンの状態において存在するとして想定されてよい。このようにして、単一のヘリシティのキラル光は、スピン偏極された正孔を有する電子の放射による再結合によって生成されてよい。単一のヘリシティのキラル光はまた、スピン偏極された電子とスピン偏極された正孔との放射による再結合によって生成されてもよい。
【００４４】
図６Ａは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スタックを備える一方向にバイアスがかかった発光デバイスの一例を示す。図６Ａに示すこの例示的なデバイス６００はＴＯＵＰＬＥＤであり、透明である有機発光層（ＯＬＥＬ）６０２を備える。ＯＬＥＬ６０２は、カソード６０４、電子注入層６０６、電子輸送層６０８、有機発光層６１０、正孔輸送層６１２、およびアノード６１４を備える。光学活性の反射性層は、スタックのカソードまたはアノードのいずれかの上に配置されてもよい。図６Ａに示す例において、光学活性の反射性層６３０はカソード６０４上に配置される。
【００４５】
図６Ａに示す例において、アノード６１４はＩＴＯの伝導性アノードおよびガラスを備える。ＩＴＯ層は、厚さ約４２ナノメートル（４２ｎｍ）である。発光層６０２はまた、厚さ約２０ｎｍである酸化モリブデン（ＭｏＯ３）の層でできた層間短絡低減層６１３、および、この例においては、厚さ約５５ｎｍであるＮ，Ｎ’ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）の層を備える正孔輸送層６１２を備える。発光層６１０は、Ａｌｑ３＋Ｃ６からできており、厚さ約６０ｎｍであり、電子輸送層６０８は厚さ約４０ｎｍであり、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）でできている。電子注入層６０６は厚さ約０．５ｎｍであり、フッ化リチウム（ＬｉＦ）でできている。図６Ａの例において、カソード６０４はＩＴＯおよびアルミニウム（Ａｌ）を含む。ＩＴＯ層は、厚さ約６５ｎｍであり、アルミニウム層は厚さ約１００ｎｍである。アルミニウム層があることで、ＩＴＯがスパッタリング可能となり、あるいは、電子注入層６０６に適用可能となる。
【００４６】
別の実施において、カソードは、ＩＴＯおよびガラスの伝導性カソード、炭酸セシウム（ＣｓＣＯ３）の電子注入層、Ｂｐｈｅｎの電子輸送層、Ａｌｑ３＋Ｃ６の発光層、ＭｏＯ３およびＮＰＢの正孔輸送層、ならびに、銀（Ａｇ）およびＩＴＯのアノードを備えてもよい。アノードの銀部分は、光が通過する薄層の銀であってよく、この銀は、ＩＴＯが正孔輸送層上にスパッタリングされることを可能にする保護層として機能する。
【００４７】
デバイス６００はまた、光学活性の反射性層６３０を備える。光学活性の反射性層６３０は、ガラスの層６３２、および、厚さ約３０〜４０ｎｍで水平方向に磨かれた、配向コーティング６３４を備える。配向コーティングの層６３４は、右旋回のＧＬＣ６３６の両側に配置され、これは厚さ約８μメートルであり、ガラスの層６３８はＧＬＣ６３６とは反対側に配置される。インデックス整合結合剤６４０は、ガラスの層６３８の上に配置されており、垂直に磨かれ、かつ厚さ約３０〜４０程度である配向コーティング６４６は厚さ約８μｍである左旋回のＧＬＣ６４８の両側に配置される。ガラスの層６５２およびインデックス整合結合剤６５４はまた、光学活性の反射性層６３０内に含まれる。図６Ａに示す例において、右旋回のＧＬＣおよび左旋回のＧＬＣは共に、幅約７５ｎｍの反射帯域を有し、中心が５２５ｎｍとなるように調整される。
【００４８】
これらの実施のいずれかにおいて、光学活性の層６３０はカソード６０４またはアノード６１４に隣接していてもよい。図６Ａの例において、光学活性の層６３０はカソード６０４に隣接しており、デバイス６００からの一方向にバイアスがかかった光がデバイスの底部６５０から発光される。その層の厚さは、図６Ａの例において特定されたものとは異なってもよい。
【００４９】
一部の実施においては、正孔輸送層６１２は、５ｎｍ〜１００ｎｍの厚さであってよく、有機発光層６１０は、１０ｎｍ〜数百ｎｍの厚さを有してよく、電子輸送層６０８は１０ｎｍ〜数百ｎｍを有してよく、薄い金属の電子注入層６０６（これは図６Ａの例においてはアルミニウムである）は１０ｎｍ〜数百ｎｍの厚さを有してよい。
【００５０】
図６Ｂは、図６Ａに示すデバイス６００の発光特徴を示す。この発光特徴は曲線６９０および曲線６９５を含み、これらの各々は、デバイス６００から発光された放射光の波長の関数としての強さを示す。曲線６９０は、デバイス６００の底部からの発光を示し、曲線６９５はデバイス６００の上部からの発光を示す。図６Ｂに見ることができるように、デバイス６００は、一方向にバイアスがかけられているので、デバイス６００の底部からの発光の強さは、デバイス６００の上部からの発光よりも、より強い。デバイス６００の上部からの発光は、主に、デバイス６００からの漏れに起因し得るものである。しかしながら、デバイス６００の底部からの発光は、発光層６０２からの光が光学活性の層６３０から反射されたものによる。このように、デバイス６００の底部からの発光は、デバイス６００の上部からの発光よりも、その強さが著しく高く、かつデバイス６００の底部からの発光は、光学活性の反射性層６３０に含まれるＧＬＣ層６３６および６４８の反射帯域の調整に起因して、約５２５ｎｍの波長が中心となる。
【００５１】
一部の実施において、ＴＯＵＰＬＥＤはまた、アノードとカソードとの間に配置されるさらなる層を含んでよく、これらの各々の層は、異なる組成を有し、かつ異なる機能を行う。このような材料は、制限のない電荷輸送が所望される連続した層の界面間平滑なエネルギーレベルの遷移（イオン化ポテンシャル）を生成するための電荷移動度特性、または、電荷キャリアの再結合の局所化が所望されるエネルギー障壁を生成する電荷移動度特性のために選択されるべきである。材料は小分子またはポリマーであってよい。例えば、ＴＯＵＰＬＥＤは、例えば電子輸送層３５などの電子輸送層を備えてよい。ＥＴＬは、層の表面に亘って負の電荷キャリア（電子）の注入された電流を効率的に分散し得、ＥＴＬは、ＥＴＬの境界に、かつ、カソードとは反対のＥＴＬの側にある層に、均質な電流を提供する。ＥＴＬはまた、正の電荷を帯びたキャリア（正孔）遮断層として機能してもよく、それを促進し、かつ発光層における電荷キャリアの再結合の局所化を促進する。スピン偏極された電子輸送層は、注入された電子のスピン偏極された状態が保たれる可能性を改善し得る。適切なＥＴＬ材料は、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ），２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ），またはトリス−（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を含むがそれらに限定されない。
【００５２】
他の実施において、正孔輸送層３６等の正孔輸送層（ＨＴＬ）は、均質な電流（正孔）が、発光層であってよい、ＨＴＬに隣接した層の表面に提供されるように、ＨＴＬ全体に亘って正の電荷を帯びたキャリア（正孔）を効率的に分散するために提供されてよい。ＥＴＬはまた、負の電荷を帯びたキャリア（電子）遮断層として機能してもよく、それを促進し、かつ発光層における電荷キャリアの再結合の局所化を促進する。１つ以上のＨＴＬ層が連続して用いられてもよい。ＨＴＬは、Ｎ，Ｎ’ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ），または４，４’−ビス［Ｎ（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（アルファ−ＮＰＤ）（ＮＰＤ），１，３，５−トリス（ジフェニルアミノ）ベンゼン９７％（ＴＤＡＢ）を含む（しかし、それらに限定されない）多くの材料からできていてもよく、あるいは、小分子の例としての、４，４’，４’’−トリス［２−ナフチル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）、またはポリマーの例としての、ポリ（２−ビニルナフタレン）等のＴＤＡＴＡの群からできていてもよい。ドーパント材料は、デバイスの寿命および効率性を改善するために、ＨＴＬに加えられてよい。例えば、ＮＰＢは、正孔注入障壁を低減し、界面安定性を改善し、ＨＴＬの結晶化を抑制するために、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を用いてドープされてよい。
【００５３】
一部の実施において、ＥＴＬまたはＨＴＬとして機能する材料／物質は、エレクトロルミネセント発光を生成するために、発光層に組み込まれる同種の材料を含んでよい。ＨＴＬまたはＥＴＬがこのようなデバイスの発光層（例えば発光層）として機能する場合、ＴＯＵＰＬＥＤは単一のヘテロ構造を有するものと見なされてよい。あるいは、ＨＴＬとＥＴＬとの間に含まれるエレクトロルミネセント材料の別個の層を有するＴＯＵＰＬＥＤは、二重ヘテロ構造を有するものとして見なされてよい。このように、エレクトロルミネセンスを生成するためのヘテロ構造は、単一のヘテロ構造または二重のヘテロ構造として作製されてもよい。
【００５４】
一部の実施において、１つ以上の緩衝層が連続した層の間に挿入されてもよく、連続した層の仕事関数の間で、障壁高さについて急激に差が生じることを低減する。
【００５５】
発光層の材料特性は、波長を決定し、すなわち、ＯＬＥＤから発光された放射光の色を決定する。クマリン６（Ｃ６）等の材料を用いて、発光層のために差異化を行う有機固体を選択することを通じて、または、発光層を作るために用いられる有機固体をドーピングすることを通じて、発された放射光の色は様々であってよい。一部の実施において、個々のＴＯＵＰＬＥＤのスタックは特定の色の光を発する発光層を含み、他の実施においては、ＴＯＵＰＬＥＤは複数の発光層を含み、それぞれが異なる色の光を発する。狭い帯域発光（飽和色）を有するＴＯＵＰＬＥＤの発光材料は、発光層に対して適切な材料から選択されるべきであり、小分子の例として、トリス−（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（８−ヒドロキシキノリナト）亜鉛（Ｚｎｑ）、トリス（１，１０−フェナントロリン）塩化ルテニウム（ＩＩ）水和物、あるいはポリマーの例として、ポリ（９，９−ジ−（２−エチルヘキシル）−９Ｈ−フルオレン−２，７−ビニレン）を含むがそれらに限定されない。
【００５６】
さらに、一部の実施において、有機発光層（ＯＬＥＬ）によって発された放射光の波長は、その発光層から発せられた光を吸収し、かつより長い波長の放射光を再発光する、蛍光物質および／またはリン光性材料を加えることによって変更されてもよい。一部の実施において、発された放射光の色は、ＴＯＵＰＬＥＤとオブザーバとの間の着色された膜か、または光輝性の膜を配置することによって変更されてよい。
【００５７】
ＴＯＵＰＬＥＤはまた、光学活性の反射性層２、光学活性の反射性層２０２、光学活性の反射性層４０５および４２０、光学活性の反射性層２８および２９、または光学活性の反射性層３８等の光学活性の反射性層を含む。光学活性の反射性の領域は、光学活性のキラル光遮断層（ＯＡ−ＬＢＬ）であってもよい。ＯＡ−ＬＢＬとして用いるのに適切である材料は、例えば、二色性物質、有機化合物を含有する不斉炭素原子、そして無機化合物からは、例えば、ガラス形成キラルネマチック液晶（ＧＬＣ）、および、キラル誘電性彫刻薄膜波長選択リフレクタを含む。さらに、ＯＡ−ＬＢＬとして機能する層は、ＴＯＵＰＬＥＤの他の層を配置するために用いられる方法に類似する方法を用いて配置されてよい。彫刻薄膜は、作製工程の間にその上に膜が作製される基板の動きを制御することを含む技術を用いて作製される。通常、彫刻薄膜の作製は、配置工程の間、２つの軸周囲を基板が回転することをコンピュータ制御することを含む。
【００５８】
１つの実施においては、ＯＡ−ＬＢＬは、擬似的なネマチック（ｑｕａｓｉｎｅｍａｔｉｃ）液晶層のヘリカルなスタックを含んだコレステリック薄膜であるＧＬＣ層を含んでよい。ＧＬＣ膜の光学特性は、キラリティ（すなわち、右旋回または左旋回）およびヘリカルピッチ長によって大幅に決定される。ＧＬＣ膜のキラリティは、膜の意図された光学軸周囲を、各々連続した擬似的なネマチック液晶層が回転することに起因する累積的なネマチックディレクタのねじれの回転方向によって決定される。ヘリカルピッチ長は、光学ディレクタが３６０度の回転を完了するのに必要とされる距離である。コレステリック液晶膜は、擬似的なネウマティック（ｑｕａｓｉ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ）の層のヘリカルなスタックからできていてもよく、その方向（右旋回または左旋回）は、ネマチックディレクタのねじれが１つの層から次の層へと生じる方向を記載する。ヘリカルピッチ長は、ディレクタが３６０度回転する層を介した放射光の伝播の方向に沿った距離である。
【００５９】
コレステリック液晶は、非常に低密度のキラルドーパントでドープされているネマチック液晶から得られてもよく、コレステリック相のコレステリックピッチは、キラルドーパントの構造変更に対して敏感である。このように、初期のヘリカルピッチは、特定のキラルドーパントの選択により主として決定され、ＧＬＣ層の反射帯域は、ＧＬＣ層上にその後のフォトモジュレーションを必ずしも行うことなく特定のドーパント分子を選択することによって設定されてもよい。特定の波長を選択的に反射するためのＧＬＣ膜の能力は、ヘリカルピッチ長と、擬似的なネマチック層の異常または通常の屈折率との間の関係に制御される。これらの異常および通常の屈折率の間の差異は、ＧＬＣ膜の全体的な光学複屈折を決定し、次に、選択的な反射波長帯域の幅を決定する。この選択的な反射帯域に関連付けられた波長は、ＧＬＣ化学組成を改変することによって変容されてもよい。加えて、または代替として、反射帯域は、例えば、ＧＬＣ膜のフォトモジュレーションによって、あるいは、ＧＬＣ膜の分子比を変容または調整することによって調節されてよい。一部の実施において、反射帯域は、フォトモジュレーションと、例えば、ＧＬＣ膜における材料の分子比を調節し、そしてＧＬＣ膜をフォトモジュレーションすることによる分子比の調節との両方を用いて調節されてもよい。
【００６０】
一部の実施において、ＧＬＣ層の反射帯域は、ＧＬＣ膜が作製される材料間の分子比を調節することにより、反射帯域を設定（または調節）させる光学ノッチフィルタとして機能すると想定されてよい。例えば、ＧＬＣ光学ノッチフィルタは、２つの隣接した一方向の（ｓｉｎｇｌｅ−ｈａｎｄｅｄ）ＧＬＣ膜を有してよく、それらの各々の膜は、他方の膜のキラリティとは反対するキラリティを有する膜である。この実施において、各々のＧＬＣ膜は、例えば、各々、２Ｎ１ＣＨ−Ｒおよび２Ｎ１ＣＨ−Ｓ等の右旋回（Ｒ）および左旋回（Ｓ）のガラス状コレステリック材料の適切な比を含む。右旋回のガラス状コレステリック材料に対する左旋回のガラス状コレステリック材料の比は、ＧＬＣ膜の反射帯域を調節するように調整されてよい。この比は、ＧＬＣ比と見なされてよく、左旋回（Ｓ）のガラス状コレステリック材料に対する右旋回（Ｒ）のガラス状コレステリック材料の比と見なされてもよい。例えば、８１：１９のＳ対Ｒの分子のＧＬＣ比は、特定の波長範囲において単一方向での左旋回の膜を生じる「Ｓ」分子の鏡像異性体過剰率となる。その反対のＧＬＣ比（１９：８１のＳ対Ｒ）は、同じまたはほぼ同じ波長範囲において単一方向での右旋回の膜を生じる「Ｒ」分子の鏡像異性体過剰率となる。ＧＬＣ比を調節すると、ＧＬＣ膜の反射帯域をシフトし、従って、ＧＬＣ膜を調整するものとして見なされてよい。さらに、ガラス状のコレステリック材料の分子構成は、光学ノッチの幅（例えば、反射帯域の分光幅）を調節するために改変されてよい。本明細書においてその全体において参照することにより援用される米国特許第７，００１，６４８号からのＧＬＣ分子の一例の構造を以下に示す。
【化１】
2012506129.tif 000003
【００６１】
複数のＧＬＣ膜を有する実施において、ＧＬＣ膜は、互いに重ねるかまたは部分的に重ねることによって互いに隣接してもよく、それにより、ＧＬＣ膜の１つに入射し、ＧＬＣ膜を介して伝播する放射光はまた、他のＧＬＣ膜上にも入射する。隣接するＧＬＣ膜は互いに接触することによって重なってもよく、またはＧＬＣ膜は互いに近接して互いに必ずしも触れることなく配置されてよいので、放射光は１つの膜から他の膜へと通る。ＧＬＣ膜は、１つのＧＬＣ膜の光学ディレクタが他のＧＬＣ膜の光学ディレクタに直交するように配列されてもよい。
【００６２】
一部の実施において、ＧＬＣ反射帯域の波長は、配置されたＧＬＣ膜上でのフォトモジュレーション工程を完了することによって増減されてよい。一部の実施において、フォトモジュレーション工程は、ＧＬＣ薄膜を膜（Ｔｇ）のガラス遷移温度より上の点まで加熱し、その後、紫外線（ＵＶ）放射で照射する期間が続く。膜のガラス遷移温度は、膜の化学組成に依存する。ＧＬＣの薄膜はまた、膜の臨界温度付近の温度まで加熱されてよい。例えば、６８℃のＴｇおよび１３４℃のＴｃを有するＧＬＣは、１２０℃まで加熱されてよい（従って、ＧＬＣの薄膜はＴｃから１４℃の温度まで加熱される）。加熱工程の後には、例えば、３３４ｎｍの波長および７０ｍＷ／ｃｍ２の強さを有するＵＶを照射する期間が続く。
【００６３】
ＵＶ照射の露出時間が長ければ長いほど、その結果としてのネマチック液晶のヘリカルピッチ長は長くなり、それゆえ、ＧＬＣの薄膜の選択的反射帯域の波長が長くなる。照射時間は、初期の（調節されていない）反射帯域に依存するが、照射時間は、ＧＬＣの薄膜の反射波長帯域を変容するに十分な時間期間である。初期の反射帯域が最終的な所望される反射帯域に近ければ近いほど、必要とされる照射はより短い。通常、可視スペクトル内で、照射時間は数十秒から数十分続いてよい。例えば、４００ｎｍから５５０ｎｍの間の反射帯域をシフトするための照射時間は、約１０分であってよく、これに対して、４００ｎｍから７５０ｎｍまでの帯域シフトは約４０分であってよい。ＧＬＣに照射するために用いられる放射光は偏光されていないＵＶ光であってよい。ＵＶ光は、ＧＬＣ光学ノッチフィルタ（積み重ねられた左旋回および右旋回のＧＬＣ膜）が同時にフォトモジュレーションされる場合（例えば調整される場合）にのみ用いられる。
【００６４】
次いで、膜は、達成される選択的な反射波長が、ＧＬＣ薄膜が固体の状態において固まる点より下の点（Ｔｇ；通常は室温）まで冷却される。
【００６５】
一部のＧＬＣ材料においては、フォトモジュレーション工程は可逆であり、ここで、所定の選択的な反射帯域を用いてＧＬＣの薄膜を（Ｔｇ）まで加熱し、その後、選択的な反射帯域ではなく、より短い波長でフィルムを十分な時間、放射すると、ネマチック液晶のヘリカルピッチ長が減少し、それにより、ＧＬＣの選択的な反射帯域の波長が減少する。その後、Ｔｇ以下の点まで冷却し、ＧＬＣの薄膜の固体の状態に反射波長を固める。ＴＯＵＰＬＥＤの用途において、１つの実施においては、所与のキラリティ（左旋回または右旋回）のＧＬＣ  ＯＡ−ＬＢＬ層は、ヘリカルに偏光された発光層のキラリティと一致するように選択され、ＴＯＵＰＬＥＤの基板の露出側上に配置される。ＧＬＣ層は、有機発光層によって発された波長帯域を含むようにフォトモジュレーション（例えば調節）される。フォトモジュレーション工程は、外部の放射光源またはＴＯＵＰＬＥＤの発光層自体によって発される光のいずれかを用いることによって達成されてよい。
【００６６】
別の実施において、ＴＯＵＰＬＥＤの発光層は、ヘリカルに偏光された発光の理想的な程度を満たしていない発光層を含む。この実施において、右旋回のキラリティのＧＬＣ  ＯＡ−ＬＢＬ層および左旋回のキラリティのＧＬＣ  ＯＡ−ＬＢＬ層は、ＴＯＵＰＬＥＤの露出側に連続して配置される。配置の後、両方の層は、同じフォトモジュレーション工程に供されて、ＧＬＣ  ＯＡ−ＬＢＬ層を調節し、有機発光層によって発された波長帯域を含む。フォトモジュレーション工程は、外部の放射光源またはＴＯＵＰＬＥＤの発光層自体によって発される光のいずれかを用いることによって達成されてよい。右旋回のヘリシティを有するキラル光は右旋回のＯＡ−ＬＢＬによって反射されてよく、左旋回のヘリシティを有するキラル光は左旋回のＯＡ−ＬＢＬによって反射されてもよい。上向きのスピン状態における電子は、右旋回のヘリシティを有するキラル光波を生成し、次いで、これは右旋回のＯＡ−ＬＢＬによって反射されてよい。この結果は、ＯＡ−ＬＢＬ層またはその複数の層を有さないデバイスの側からのみ、キラル光を発する。
【００６７】
定常光はランダムに偏光され、あらゆる方向において偏光された波形の組合せを含む。大部分の定常光は、ＯＡ−ＬＢＬのストップバンドの外側にある波長（これはまた、反射帯域とみなされてよい）であり、それゆえ、ＯＡ−ＬＢＬ層によって透過される。ＯＡ−ＬＢＬのストップバンドに該当し、かつまた、ＯＡ−ＬＢＬのキラリティと一致する定常光の相対的に小さい部分が反射される。上向きのスピン状態における電子の量から、ＴＯＵＰＬＥＤ内で生成されるキラル光は、例えば、デバイスの上部から発されてよく、または、デバイスの底部上のＯＡ−ＬＢＬによって吸収されるか、または反射されてもよい。対照的に、デバイスは、いずれかの方向に、デバイスを通過する定常光に対して等しく透過する。
【００６８】
図７を参照し、一方向にバイアスがかかった発光デバイスを製造するための例示的な工程７００を示す。偏光された光発光デバイスは、上述のように、ＴＯＵＰＬＥＤであってもよい。放射光発光層が形成される（７１０）。放射光発光層は、透明なアノードと透明なカソードとの間に配置された放射光発光材料を含む。放射光発光材料は、放射光発光材料から発された全ての放射光、またはほぼ全ての放射光が発光帯域内に該当する波長を有するように、スペクトル発光帯域を有する。放射光発光材料の発光帯域は、放射光発光層が作られる材料の屈折率等の性質に依存する。放射光発光材料は、例えばＡｌｑ３＋Ｃ６等の有機材料から作られる発光層であってよい。放射光発光材料は、例えば上述の発光層７、２０１、３３０、４１０、２２、および３２であってよい。
【００６９】
光学活性の反射性層は、放射光発光層に隣接して配置される（７２０）。このように、光学活性の反射性層は、放射光発光層のアノード側またはカソード側にあってよい。光学活性の反射性層は、ガラス形成キラルネマチック液晶を含んでよく、光学活性の反射性層は、反射波長帯域と見なされてもよいスペクトル反射帯域を有する。光学活性の反射性層は、反射帯域内の波長を有する放射光を反射する。光学活性の反射性層は、反射帯域内の波長を有する放射光を、たとえあったとしても、ほぼ透過せず、かつ、光学活性の反射性層と同じキラリティを有する（なぜならば、光学活性の反射性層はそのような放射光を反射するからである）。光学活性の反射性層は、例えば上述の透明基板４、２０４、３４０、４２０、２４、および３４等の透明基板上に配置されてもよい。透明基板は、光学活性の層と放射光発光層との間に配置されてよいが、かならずしもそうでなくともよい。光学活性の反射性層は、光学活性の反射層は、右旋回の材料から作られた第１のガラス状の液晶（ＧＬＣ）膜、および、第１のＧＬＣ膜に隣接した左旋回の材料から作られた第２のＧＬＣ膜を含んでよい。
【００７０】
光学活性の反射性層の反射波長帯域は、放射光発光層（７３０）の発光波長帯域を少なくとも部分的に含むように調節される（７３０）。このように、光学活性の層の反射波長帯域が調節された後、光学活性の層は、放射光発光層から発された放射光を反射する。しかしながら、デバイスの層が定常光に対して透明であるため、デバイスのユーザはデバイスを透かして見ることができる。このように、以下で述べるように、デバイスは見通しの利く（ｉｎ−ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）照明用途のために用いられてもよい。上述したように、光学活性の反射性層を調節することは、光学活性の反射性層をフォトモジュレーションすること、光学活性の層の分子組成を調整すること、または、光学活性の層の分子組成を調整した後に、光学活性の層をフォトモジュレーションすることを含んでよい。
【００７１】
第２の光学活性の層は、（７２０）において置かれた光学活性の層の上に置かれてよい。第２の光学活性の層は、以前に置かれた光学活性の層とは反対のキラリティを有する。このように、以前に置かれた光学活性の層が左旋回のキラリティを有する場合、第２の光学活性の層は、右旋回のキラリティを有する。第２の光学活性の層の反射波長帯域は、第１の光学活性の反射帯域とは別々に調節されてよく、かつ別の基板上で調節されてもよい。第２の光学活性の層の反射帯域がいったん調節されると、第２の光学活性の層は、ＴＯＵＰＬＥＤデバイスの片側に結合されてよい。
【００７２】
一方向にバイアスがかかった上述の透明発光デバイス、例えばデバイス２００、３００、４００、５００Ａ、５００Ｂ、および６００は、エレクトロニック・ディスプレイ、見通しの利く（ｉｎ−ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）照明用途、および両面透明ディスプレイ用途において用いられてよい。例えば、そのデバイスは、非透明フラットパネルディスプレイ、およびフラットパネルディスプレイの標準用途において用いられてよく、そのデバイスは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のバック・プレーンを有するアクティブマトリクスベースのディスプレイ、パッシブマトリクスベースのディスプレイ、モノクロディスプレイ、またはフルカラーディスプレイにおいて用いられてよい。エレクトロニック・ディスプレイにおいてこのデバイスを使用するために、ＧＬＣ層は、ＧＬＣ層の部分々が各々アドレス可能となるように画素化される。
【００７３】
モノクロディスプレイにおいて発光デバイスを用いるために、ディスプレイを構成する全てまたは複数のピクセルによってシェアされる、単一の光学活性の層（例えば、ＧＬＣまたは彫刻薄膜）が用いられてよい。赤、緑、青のピクセルのセットが空間パターン内に配置され、多色ディスプレイを成すために用いられるフルカラーディスプレイについては、ＧＬＣ層の様々な部分の反射帯域が、ＧＬＣ層の様々な部分をフォトモジュレーションに露出させることによって選択的に調節されてよい。このように、ＧＬＣは画素化されるものとしてみなされてよい。
【００７４】
図８Ａから図８Ｃは、ＧＬＣ、または他の光同調可能な（ｐｈｏｔｏｔｕｎａｂｌｅ）光学活性材料を画素化するためのプロセスを示す。
【００７５】
図８Ａを参照すると、赤色発光層８１０、緑色発光層８１２、および青色発光層８１４がガラス基板８２０上に配置される。赤色発光層８１０は赤色を、緑色発光層８１２は緑色を、および青色発光層８１４は青色を、各々発光するＯＬＥＤであってよい。光同調可能な光学活性の反射性層８２５は、発光層８１０、８１２、および８１４の上に置かれる。
【００７６】
図８Ｂを参照すると、開口部８３２および８３４を有するシャドーマスク８３０は、光同調可能な光学活性の反射性層８２５の上に配置される。開口部８３２および８３４は、光学活性の反射性層８２５上に形成されたピクセルのサイズに対応するようにサイズ合わせされる。ＵＶ放射光８４０は、シャドーマスク８２５の方に向けられており、開口部８３２および８３４を通過し、光学活性の反射性層８２５の部分８２６および８２７を各々照射する。部分８２６および８２７は、十分な期間、ＵＶ放射光８４０に露出されて、部分８２６および８２７の反射帯域を調節し、その結果、部分８２６および８２７は、層８２５と同じヘリシティを有する赤色の光を反射する。その後、シャドーマスク８３０は、光学活性の反射性層８２５の他の部分がＵＶ放射光８４０に対して露出されるように、光学活性の層８２５に対して再配置（図示されず）されてよい。結果として、これらの部分の各々の反射性帯域は、ＵＶ放射光８４０への露出の期間に依存して、赤色、緑色、青色を反射するように調節される。
【００７７】
図８Ｃを参照すると、光学活性の反射性層の局所化された放射が繰り返されて、部分８２６および８２７に加えて、緑色を反射する部分８３２および青色を反射する部分８３４を生成する。このように、光学活性の反射性層８２５は、赤色の光を反射する部分（ピクセルであってよい）、緑色を反射する部分、および青色を反射する部分に画素化される。結果として、発光層８１０、８１２、８１４から発せられた光は、各々、光学活性の反射性層８３２、８２７、８３４から反射され、透明基板８２０を通過する。
【００７８】
図８Ａから図８Ｃは、例えばＧＬＣ等の光学活性の反射性層を画素化するためのプロセスを示す。しかしながら、定常光の透過の最大化が優先事項ではない用途については、光学活性の反射性層を個々のピクセルまたは個々にあつらえられた反射帯域を有する部分に画素化する代わりに、光学活性の層は、連続ストリップ、ストリップ、あるいは、発光デバイスの高さおよび／または幅全体に亘るシート、または高さまたは幅の一部分に配置されてもよい。単一の画素化されていない光学活性の反射性層を用いる構成は、画素化されたＧＬＣを含む実施よりも、よりシンプルであってよく、および／または、製造がより安価であってよい。
【００７９】
図９Ａから図１１Ａは、各々、一方向にバイアスがかかった発光デバイスであって、単一の光学活性の複数の反射性層を含むデバイスの例示的な構成の斜視図を示す。図９Ｂから図１１Ｂは、各々、図９Ａから図１１Ａに示す構成の垂直断面の側面を示す。
【００８０】
図９Ａを参照すると、一方向にバイアスがかかった発光デバイス９１０は、ピクセル９１５、透明基板９２０、赤色の光を反射するように調節された反射帯域を有する光学活性の層９２５、緑色の光を反射するように調節された反射帯域を有する光学活性の層９３０、および青色の光を反射するように調節された反射帯域を有する光学活性の層９３５を備える。ピクセル９１５は、底部（透明基板９２０と接触する側）から優先的に光を発するＯＬＥＤであってよく、光学活性の反射性層９２５、９３０、９３５の各々は、全てのピクセル９１５中からシェアされる。光学活性の反射性層９２５、９３０、および９３５は、異なる順序、例えば、図１０Ａおよび図１１Ａに示されるような順序において配置構成されてもよい。
【００８１】
動作中、ピクセル９１５は光に対して透明であり、従って、両側から（ピクセルの上部および底部から）光を発光することができる。しかしながら、ピクセル９１５によって発された光はピクセルの底部に向かって（例えば、透明基板９２０に向かって）優先的に発光される。ピクセルの底部から発された光は透明基板９２０を通過して、そのピクセルから発された光の波長およびキラリティを含む反射帯域を有する層９２５、９３０、９３５のうちの１つから反射される。例えば、ピクセル９１８は、基板９２５および赤色の層９２５を介してピクセル９１８の底部から通過する青色の光を発する。光は、次いで、青色の層９３０から反射されて、ピクセル９１８の上部を介して、青色の光として出る。ピクセル９１８からの青色の光は、緑の層９３５に到達しない。ピクセル９１９は、ピクセル９１９の底部から緑色の光を発する。発された光は、光が緑色の光学活性の層９３５から反射される前に、赤色の光学活性の層９２５および青色の光学活性の層９３０を通過する。反射された光は、青色の光学活性の層９３０、赤色の光学活性の層９２５、基板９２０、よびピクセル９１９によって透過されて、ディスプレイ９１０Ａを緑色の光として出る。ピクセル９１７は赤色の光を透明基板９２０へと発し、その光は赤色の光学活性の層９２５から反射されて、デバイス９１０を赤色の光として出る。
【００８２】
図９Ｂを参照し、線「Ａ」に沿って得られたデバイス９１０の垂直断面の側面図を示す。図９Ｂに示すように、光学活性の層９２５、９３０、および９３５の各々は、ピクセル９１７、９１８、および９１９の下にある。図示しないが、光学活性の層９２５、９３０、および９３５はまた、残りのピクセル９１５の下にある。
【００８３】
図１０Ａを参照すると、一方向にバイアスがかかった発光デバイス１０１０の斜視図を示す。ディスプレイデバイス１０１０は、ピクセル９１５が、透明基板９２０上ではなく、むしろ光学活性の層９２５、９３０、および９３５上に配置されている点を除いて、デバイス９１０と類似する。図１０Ａに示す実施において、光学活性の層９２５、９３０、および９３５は透明基板９２０上に配置される。このように、この実施において、ピクセル９１８の底部から発される光は、透明基板９２０を通過せずに、青色の光学活性の層９３０から反射される。この実施において、光がピクセル９１５から適切な光学活性の層へと通過するときに、例えば、基板９２０を光が通過することによって生じる損失を低減するため、性能が改善する（例えばデバイス１０１０からの輝度が上昇する）結果となってよい。
【００８４】
図１０Ｂは、線「Ｂ」に沿ってとられたデバイス１０１０の垂直断面の側面図を示す。
【００８５】
図１１Ａは、一方向にバイアスがかかった発光デバイス１１００の斜視図を示す。デバイス１０１０において、ピクセル９１５は、基板９２０上に配置され、光学活性の反射性層９２５、９３０、９３５はピクセル９１５に結合される。この実施において、光学活性の反射性層は、別々の基板上に形成され、調節されるので、それらの各々の反射帯域は、赤色、緑色、青色の光を反射して、次いで、ピクセル９１５に結合される。この実施において、光は、ピクセル９１５の上部から優先的に発せられて、適切な光学活性の層から反射し、再びピクセル９１５を通過し、透明基板９２０を介してデバイス１１００を出る。このような設計において、基板９２０は、ピクセル９１５を保護し、かつ配置用のプラットフォームとして供されてよい。図１１Ｂは、線「Ｃ」に沿ってとられたデバイス１１００の垂直断面の側面図を示す。
【００８６】
図９Ａから図１１Ａに示す例において、ピクセル９１５は、特定の色を発するピクセルが対角線に沿って配置されているデルタ状構成で配置される。しかしながら、ピクセル９１５は、ＲＧＢディスプレイに適切な他の構成において配置されてもよい。例えば、ピクセル９１５は、赤色光エミッタ、緑色光エミッタ、および青色光エミッタの交互に隣接するセグメントを含む縞状パターンで配置されてもよい。別の例において、ピクセル９１５は、モザイクパターンまたはＰｅｎｔｉｌｅ（登録商標）パターンで配置されてもよい。Ｐｅｎｔｉｌｅ（登録商標）パターンは、大韓民国、Ｓａｍｓｕｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏ．，  ＬＴＤから利用可能である。
【００８７】
図１２を参照すると、積み重ねられた透明発光デバイスを示す。単一のピクセル、または発光層１２００が透明基板１２０５上に配置されている。ピクセル１２００は、青色発光層１２１０、青色光を反射する光学活性の反射性層１２１５、緑色発光層１２２０、緑色光を反射する光学活性の反射性層１２２５、および赤色発光層１２３０、青色光を反射する光学活性の反射性層１２３５を備える。図１２に示す実施において、発光層１２１０、１２２０、および１２３０の各々は、発光層の各々からの発光を制御する、透明のアノード（図示せず）および透明のカソード（図示せず）に関連付けられる。
【００８８】
図１２に示す実施は、図９Ａから図１１Ａに示すものとは異なる。その理由は、デバイス１２００における発光層の各々は、発光層に隣接する対応の光学活性の反射層を有するからである。このように、デバイス１２００においては、発光層のうちの１つから発された光は、図９Ａから図１１Ａに示す実施の場合のように、複数の層を介して移動する代わりに、隣接する層から反射される。結果として、導波路が最小化されるため、性能の改善が実現し得る（例えば、デバイス１２００の上部から発される光の強さがより高い）。
【００８９】
図１３を参照すると、積み重ねられた透明発光デバイスとしてのＴＯＵＰＬＥＤを示す。図１３は、積み重ねられた発光層の部分々の選択的な活性化によって画素化されたデバイス１３００を示す。デバイス１３００は様々な発光層を含み、これらの各々は対応する透明カソードを有し、かつそれらの各々は、共通の透明アノードを有する。共通のアノードは、別々のセグメントに分けられて、アノードの特定のセグメントの活性化およびカソードのうちの１つにより、発光層の対応の部分から光が発せられる。
【００９０】
さらに詳細には、デバイス１３００は、青色発光層１３１０、緑色発光層１３２０、および赤色発光層１３３０を含む。透明なカソード１３４０は、青色発光層１３１０と接触し、透明なカソード１３５０は、青色発光層１３１０と緑色発光層１３２０との間に配置され、透明なカソード１３６０は、緑色発光層１３２０と赤色発光層１３３０との間に配置される。透明なアノード１３７０は部分１３７１〜１３７５に分けられるので、光は、特定の発光層から発され、かつ、その発光層の特定の部分から、アノード１３７０のどの部分がアクティブであるかによって、発せられる。例えば、アノード部分１３７２およびカソード１３６０をアクティブにすることで、赤色光１３８０は赤色発光層１３３０から発せられる。
【００９１】
デバイス１３００はまた、透明基板１３８０上に配置された光学活性の反射性層１３８５、１３９０、および１３９５を備える。光学活性の反射性層１３８５、１３９０、および１３９５は、各々、青色光、緑色光、および赤色光を反射するように調節される。赤色光１３８０の例に続いて、赤色光１３８０は、光学活性の反射層１３９５から反射し、他の光学活性の層１３８５および１３９０（これらの層のいずれもが赤色光を反射する）を介し、透明なアノード１３７０、発光層１３１０、１３２０、および１３３０、およびカソード１３４０、１３６０、および１３７０を介し、上方に伝播して、透明カソード１３７０を介してデバイス１３００を出る。
【００９２】
従って、図８Ａ〜図８Ｃ、図９Ａ〜図９Ａ、図９Ｂ〜図１１Ｂ、図１２、および図１３は全て、デバイスに、そのデバイスの片側から優先的に発光させる光学活性の反射性層を備える透明デバイスを示す。発された光のスペクトル成分は、光学活性の層またはその複数の層の反射帯域の調節を通じて制御可能である。ユーザは、従ってディスプレイだけでなく、そのようなデバイスをも、透かして見ることができ、画素化された光学活性のリフレクタが用いられる実施において、または、単一のキラリティ（すなわち左旋回または右旋回）を有する光学活性の層が用いられる場合、これらのデバイスは、ユーザの見通しの利くところで配置されてよく、かつ、そのユーザの視野の領域を照らすために用いられる。
【００９３】
上述の標準のディスプレイにおいて用いられることに加えて、透明発光デバイスは、情報を表示するための、または、バーチャルリアリティ用途または拡張現実（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  ｒｅａｌｉｔｙ）用途のための透明ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）において用いられてもよい。ヘッドアップディスプレイは、ユーザの見通しの利くところで視覚情報を提示し、それによりユーザが通常の視点から目を逸らさす必要なくデータを閲覧し得る透明ディスプレイであってよい。上述のＴＯＵＰＬＥＤは、様々なヘッドアップディスプレイにおいて用いられてよい。例えば、ＴＯＵＰＬＥＤは、車両のＨＵＤ、ならびに、例えば、車両（例えば航空機、自動車、バイクなど）のフロントガラス、自動車のシグナルのライト、航空管制、および着陸支援の照明等、一般的な照明用途において用いられてよい。
【００９４】
ＴＯＵＰＬＥＤは、ヘルメットに搭載されたＨＵＤ用途、例えば、航空機パイロットのサンバイザーのＨＵＤ、戦闘兵のヘルメットに組み込まれたＨＵＤ、例えば、探査隊員やレスキュー隊員によって用いられる、組込み式の保護ヘルメットのサンバイザーでのＨＵＤ、フットボール用のヘルメットのサンバイザー等のアスリートによって用いられるサンバイザーにおいて用いられてよい。さらに、ＴＯＵＰＬＥＤは、建築ＨＵＤ用途、例えば、電子看板（例えば、広告板、ビルに設置される「華やかな」または建築ディスプレイ）、ナローキャスティングの、ウィンドウに搭載されるか、または組み込まれたディスプレイのために用いられる小売展示において用いられてよい。ＴＯＵＰＬＥＤはまた、パーソナル電子デバイスの用途、例えば、目に接近した（ｎｅａｒ−ｅｙｅ）ヘッドアップディスプレイに用いられてもよく、ここでＴＯＵＰＬＥＤディスプレイデバイスは、例えば、メガネ、サングラス、またはサンバイザー等の頭に付ける装置に一体化される。このようなデバイスはバーチャルリアリティ用途または拡張現実用途のために活用されてもよい。一部の実施において、ＴＯＵＰＬＥＤは、極めて目に接近したディスプレイの一部であってもよく、ここで、ＴＯＵＰＬＥＤディスプレイデバイスは、例えばコンタクトレンズ等の目と直接に接触することを念頭において、湾曲した表面に一体化される。ＴＯＵＰＬＥＤデバイスはまた、パーソナルコンピュータおよびラップトップコンピュータのディスプレイ、ポータブル電子デバイス、例えばＰＤＡ、携帯電話、デジタル音楽プレーヤ、デジタルゲームプレーヤ、ＧＰＳデバイス、および電子リーダーと共に用いられてもよい。
【００９５】
ＴＯＵＰＬＥＤはまた感光性のデバイスにおいて用いられてもよく、ここでＴＯＵＰＬＥＤ透明ディスプレイ・ピクセル・マトリクスは、例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）回路等の集積回路上の光検出器と組み合わされる。ＴＯＵＰＬＥＤはまた、電子画像の３次元閲覧のための立体表示において用いられてもよい。立体表示においては２つの画像が１つのＴＯＵＰＬＥＤディスプレイデバイスから生成される。各々の画像は、純粋な、またはほぼ純粋なヘリカルな偏光された光を発するスピン偏極されたＴＯＵＰＬＥＤピクセルで生成される。そのようなシステムは、各々の目が、ディスプレイによって生成された２つの別個の画像を知覚させることのできる、目に装着することのできる偏光・フィルタ処理レンズを装着するためのビューアを必要とする場合がある。
【００９６】
ＴＯＵＰＬＥＤはまた、両面透明ディスプレイ用途において用いられてもよい。このようなディスプレイにおいて、２つのＴＯＵＰＬＥＤデバイスが組み合わされて、各々のデバイスのそれぞれの光学活性遮断層が互いに隣接する。光は各デバイスから反対の方向において発されて、互いに対向する２つの側においてアクティブとなるディスプレイを生成する。ＴＯＵＰＬＥＤはまた、１つの領域を照らし、かつアクティブな電気光学カモフラージュシステムにおいて用いられてもよい。
【００９７】
ＴＯＵＰＬＥＤデバイスは、作業照明のための見通しの利く照明のために用いられてもよい。例えば、ＴＯＵＰＬＥＤは、頭部に取り付けられた照明を提供するために、頭部に取り付けられる装置において用いられてもよい。ＴＯＵＰＬＥＤは透明で片側から光を発するので、そうした頭部に搭載した装置は、ユーザの見通しの利くところで搭載されてよいので、そうしたユーザの見通しの利く領域が照らされ、同時にユーザはまたＴＯＵＰＬＥＤを介してその領域を閲覧する。ＴＯＵＰＬＥＤはまた、視覚的なフィードバックを使用および／または提供するシステムにおいて用いられてもよい。例えば、ＴＯＵＰＬＥＤは、産業用または医療用ボロスコープレンズ、顕微鏡レンズ、および他の検査装置に一体化されてもよい。ＴＯＵＰＬＥＤはまた、カメラと共に、またはカメラと一体化されて用いられてもよい。
【００９８】
他の変形もまた特許請求の範囲の請求項の範囲内にあることは理解される。例えば、赤色、青色、および緑色の光エミッタが上述されたが、他の色もまた用いられてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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