JP3260655B2 - エレクトロルミネッセントデバイス及びエレクトロルミネッセントディスプレイ - Google Patents
エレクトロルミネッセントデバイス及びエレクトロルミネッセントディスプレイInfo
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は共鳴キャビティ有機
エレクトロルミネッセントデバイスに関する。
エレクトロルミネッセントデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】共鳴キャビティエレクトロルミネッセン
トデバイス（共鳴キャビティ発光デバイス、ＲＣＬＥＤ
とも呼称される）、特に、マイクロキャビティ有機発光
デバイスは当業者には公知である。ＲＣＬＥＤは、用い
られているエレクトロルミネッセント（”ＥＬ”）材料
が有機材料である場合に”有機”と呼称される。その名
称が示すように、マイクロキャビティ構造においては、
μｍオーダーのキャビティ構造が用いられる。
トデバイス（共鳴キャビティ発光デバイス、ＲＣＬＥＤ
とも呼称される）、特に、マイクロキャビティ有機発光
デバイスは当業者には公知である。ＲＣＬＥＤは、用い
られているエレクトロルミネッセント（”ＥＬ”）材料
が有機材料である場合に”有機”と呼称される。その名
称が示すように、マイクロキャビティ構造においては、
μｍオーダーのキャビティ構造が用いられる。
【０００３】一般的には、ある種の有機エレクトロルミ
ネッセント材料の蛍光スペクトルはブロードであり、時
として可視光範囲全体に亘っている。蛍光を発する系の
自然放出レートの操作は、そのような系を、それらの公
称自由空間密度及び光子状態を変化させる、マイクロキ
ャビティ構造などの構造物中に組み込むことによって実
現される。プレーナ（平面）型のマイクロキャビティ構
造は、有機薄膜の自然放出を調節することができる。よ
って、例えばプレーナ型のマイクロキャビティ構造中に
配置された有機材料よりなる単一の発光層が、赤、緑あ
るいは青の光放出器を構成するために用いられ得る。こ
の事実は公知であり、A. Dodabalapur,et al., "Microc
avity Effects In Organic Semiconductors", 64(19) A
ppl. Phys. Lett. 2486 (1994.5.9)("Dodabalapur I");
A. Dodabalapur, et al., "Electroluminescence From
Organic Semiconductors In Patterned Microcavitie
s", 30 Elect. Lett. 1000(1994)("Dodabalapur II");
A. Dodabalapur, et al.,"Color Variation With Elect
roluminescent Organic Semiconductors In Multimode
Resonant Cavities", 65(18) Appl. Phys. Lett. 2308
(1994.10.31)("Dodabalapur III"); 米国特許第５，４
０５，７１０号（"Dodabalapur特許"）に詳述されてい
る。これらは本発明の参照文献である。
ネッセント材料の蛍光スペクトルはブロードであり、時
として可視光範囲全体に亘っている。蛍光を発する系の
自然放出レートの操作は、そのような系を、それらの公
称自由空間密度及び光子状態を変化させる、マイクロキ
ャビティ構造などの構造物中に組み込むことによって実
現される。プレーナ（平面）型のマイクロキャビティ構
造は、有機薄膜の自然放出を調節することができる。よ
って、例えばプレーナ型のマイクロキャビティ構造中に
配置された有機材料よりなる単一の発光層が、赤、緑あ
るいは青の光放出器を構成するために用いられ得る。こ
の事実は公知であり、A. Dodabalapur,et al., "Microc
avity Effects In Organic Semiconductors", 64(19) A
ppl. Phys. Lett. 2486 (1994.5.9)("Dodabalapur I");
A. Dodabalapur, et al., "Electroluminescence From
Organic Semiconductors In Patterned Microcavitie
s", 30 Elect. Lett. 1000(1994)("Dodabalapur II");
A. Dodabalapur, et al.,"Color Variation With Elect
roluminescent Organic Semiconductors In Multimode
Resonant Cavities", 65(18) Appl. Phys. Lett. 2308
(1994.10.31)("Dodabalapur III"); 米国特許第５，４
０５，７１０号（"Dodabalapur特許"）に詳述されてい
る。これらは本発明の参照文献である。
【０００４】簡潔に述べれば、プレーナ型マイクロキャ
ビティ構造における、放出される光の帯域の”単一”色
へのナローイングは、そのデバイス構造に組み込まれて
いる反射層による増強に由来する。このことは、Nakaya
ma, et al., "Organic Photo- And Electroluminescent
Devices With Double Mirrors", 63(5) Appl. Phys.Le
tt. 594(1993.8.2)に記述されており、これも本発明の
参照文献である。放出される光の波長はキャビティの光
学的な厚さ（光学長とも呼称される）によってさらに決
定され、これはキャビティを構成している層の厚さを変
化させることによって操作され得る。層の屈折率、ある
いは反射表面として用いられるλ／４板の阻止帯域の中
心波長等のその他の光学的性質を変化させることによっ
ても同様の効果が得られる。Dodabalapur特許に記載さ
れているように、適切な厚さを有する充填層が、発光波
長を制御する目的でマイクロキャビティ内に組み込まれ
得る。プレーナ型マイクロキャビティ構造の相異なった
領域における充填層の層厚を変化させることにより、単
一の有機材料よりなる発光層が、相異なった領域におい
て赤、緑あるいは青の光を発する素子を構成する目的で
用いられ得る。
ビティ構造における、放出される光の帯域の”単一”色
へのナローイングは、そのデバイス構造に組み込まれて
いる反射層による増強に由来する。このことは、Nakaya
ma, et al., "Organic Photo- And Electroluminescent
Devices With Double Mirrors", 63(5) Appl. Phys.Le
tt. 594(1993.8.2)に記述されており、これも本発明の
参照文献である。放出される光の波長はキャビティの光
学的な厚さ（光学長とも呼称される）によってさらに決
定され、これはキャビティを構成している層の厚さを変
化させることによって操作され得る。層の屈折率、ある
いは反射表面として用いられるλ／４板の阻止帯域の中
心波長等のその他の光学的性質を変化させることによっ
ても同様の効果が得られる。Dodabalapur特許に記載さ
れているように、適切な厚さを有する充填層が、発光波
長を制御する目的でマイクロキャビティ内に組み込まれ
得る。プレーナ型マイクロキャビティ構造の相異なった
領域における充填層の層厚を変化させることにより、単
一の有機材料よりなる発光層が、相異なった領域におい
て赤、緑あるいは青の光を発する素子を構成する目的で
用いられ得る。
【０００５】従って、種々の充填層を用いたマイクロキ
ャビティ有機発光デバイス（ＬＥＤ）は、相異なった発
光材料を組み合わせることなくフルカラーディスプレイ
を構成することが可能であるという点で有利である。特
定の発光素子において特定の色を実現するためにどの層
あるいはどの性質を可変するべきであるかが決定されれ
ば、その層あるいはその性質のみが必要とされる色を実
現するために変化させられればよい。特定のマイクロキ
ャビティを構成している、有機ＥＬ層を含む他の全ての
層は、異なった色を呈する発光素子に関しても同一でよ
いことになる。
ャビティ有機発光デバイス（ＬＥＤ）は、相異なった発
光材料を組み合わせることなくフルカラーディスプレイ
を構成することが可能であるという点で有利である。特
定の発光素子において特定の色を実現するためにどの層
あるいはどの性質を可変するべきであるかが決定されれ
ば、その層あるいはその性質のみが必要とされる色を実
現するために変化させられればよい。特定のマイクロキ
ャビティを構成している、有機ＥＬ層を含む他の全ての
層は、異なった色を呈する発光素子に関しても同一でよ
いことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一般には共
鳴キャビティエレクトロルミネッセントデバイス、特
に、マイクロキャビティ有機発光デバイスが、それらデ
バイスを見る角度（視角）の関数として不必要に変化す
る発光スペクトルを有している、という認識に鑑みてな
されたものである。すなわち、デバイスの発光面の法線
から測定した視角が増大するに連れて、放出される光の
青方偏移（すなわち、より短い波長への偏移）が生ず
る。マイクロキャビティデバイスにおいては、入射波及
び反射波の定在波のノード（節）の間の距離が、視角の
増大と共に減少する。よって、キャビティの特性長に合
致するためには、より短い波長が必要となる。従って、
通常のマイクロキャビティ有機発光デバイスのピークは
長は、発光面の法線に対して４５゜の視角の場合には、
およそ２５から５０ｎｍほど減少する。この青方偏移
は、視覚認識及び印象が重要となる、例えばディスプレ
イ等の、種々の重要なアプリケーションにおけるマイク
ロキャビティＬＥＤの利用を制限してしまう。
鳴キャビティエレクトロルミネッセントデバイス、特
に、マイクロキャビティ有機発光デバイスが、それらデ
バイスを見る角度（視角）の関数として不必要に変化す
る発光スペクトルを有している、という認識に鑑みてな
されたものである。すなわち、デバイスの発光面の法線
から測定した視角が増大するに連れて、放出される光の
青方偏移（すなわち、より短い波長への偏移）が生ず
る。マイクロキャビティデバイスにおいては、入射波及
び反射波の定在波のノード（節）の間の距離が、視角の
増大と共に減少する。よって、キャビティの特性長に合
致するためには、より短い波長が必要となる。従って、
通常のマイクロキャビティ有機発光デバイスのピークは
長は、発光面の法線に対して４５゜の視角の場合には、
およそ２５から５０ｎｍほど減少する。この青方偏移
は、視覚認識及び印象が重要となる、例えばディスプレ
イ等の、種々の重要なアプリケーションにおけるマイク
ロキャビティＬＥＤの利用を制限してしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術に係
るマイクロキャビティＬＥＤに関する上述された問題点
を、視角の変化に伴う発光波長の偏移を低減すなわち最
小にするマイクロキャビティ有機発光デバイスを実現す
ることによって克服する。本発明の一実施例において
は、マイクロキャビティエレクトロルミネッセントデバ
イスが、少なくともその一部が非平面であるような表面
形状を有する、複数個の所定の領域からなる表面を有す
る基板、及び、前記非平面表面形状上に積層されたマイ
クロキャビティレイヤー構造から構成されている。この
マイクロキャビティレイヤー構造は、少なくとも、前記
非平面基板表面形状上の第一反射層、第二反射層及び前
記第一及び第二反射層の間に配置された、エレクトロル
ミネッセンスを発する有機材料からなる活性層を有して
いる。前記基板は、前記対称非平面表面形状の反対側に
平面表面を有しており、前記基板の前記対称非平面表面
は、反対側の平面表面から突き出している円錐である。
この円錐は、切り込み角が８゜から１５゜の間の正円錐
である。あるいは、前記非平面表面形状は、円錐台、ド
ーム状の表面、あるいはそれらの組み合わせである。非
平面表面に対向する領域からのエレクトロルミネッセン
スは、遠視野において、平面マイクロキャビティＬＥＤ
と比較した場合、視角に伴う発光波長の偏移を低減する
ように加算される。
るマイクロキャビティＬＥＤに関する上述された問題点
を、視角の変化に伴う発光波長の偏移を低減すなわち最
小にするマイクロキャビティ有機発光デバイスを実現す
ることによって克服する。本発明の一実施例において
は、マイクロキャビティエレクトロルミネッセントデバ
イスが、少なくともその一部が非平面であるような表面
形状を有する、複数個の所定の領域からなる表面を有す
る基板、及び、前記非平面表面形状上に積層されたマイ
クロキャビティレイヤー構造から構成されている。この
マイクロキャビティレイヤー構造は、少なくとも、前記
非平面基板表面形状上の第一反射層、第二反射層及び前
記第一及び第二反射層の間に配置された、エレクトロル
ミネッセンスを発する有機材料からなる活性層を有して
いる。前記基板は、前記対称非平面表面形状の反対側に
平面表面を有しており、前記基板の前記対称非平面表面
は、反対側の平面表面から突き出している円錐である。
この円錐は、切り込み角が８゜から１５゜の間の正円錐
である。あるいは、前記非平面表面形状は、円錐台、ド
ーム状の表面、あるいはそれらの組み合わせである。非
平面表面に対向する領域からのエレクトロルミネッセン
スは、遠視野において、平面マイクロキャビティＬＥＤ
と比較した場合、視角に伴う発光波長の偏移を低減する
ように加算される。
【０００８】本発明に従って、共通の基板上に複数個の
マイクロキャビティＬＥＤが形成され得る。前記基板
は、一方の表面が平面であり、対向する表面は、複数個
の突出した非平面表面構造を有している。ＬＥＤは、前
記突出した非平面表面構造上に、それらの各々がサブピ
クセルを構成するように形成される。当該ディスプレイ
の各々のピクセルは、例えば、相異なった色を有する少
なくとも３つの隣接するサブピクセルから構成される。
マイクロキャビティＬＥＤが形成され得る。前記基板
は、一方の表面が平面であり、対向する表面は、複数個
の突出した非平面表面構造を有している。ＬＥＤは、前
記突出した非平面表面構造上に、それらの各々がサブピ
クセルを構成するように形成される。当該ディスプレイ
の各々のピクセルは、例えば、相異なった色を有する少
なくとも３つの隣接するサブピクセルから構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、従来技術に係る通常のマ
イクロキャビティ有機発光デバイス１０を模式的に示す
鳥瞰図である。発光デバイス１０は、一般には固体で直
方体形状を有しており、平面ディスプレイのサブピクセ
ルあるいはピクセルとして用いられる。この種の発光デ
バイスは、前掲のDodabalapur I-III及びDodabalapur特
許にも記載されている。種々の堆積、スピンコーティン
グ及びマスク工程によってこの種の発光デバイスを形成
する方法は公知であり、前述の参照文献にも記載されて
いる。選択された波長を有する発光デバイスを形成する
ための、層系の数学的なモデリングも記述されている。
イクロキャビティ有機発光デバイス１０を模式的に示す
鳥瞰図である。発光デバイス１０は、一般には固体で直
方体形状を有しており、平面ディスプレイのサブピクセ
ルあるいはピクセルとして用いられる。この種の発光デ
バイスは、前掲のDodabalapur I-III及びDodabalapur特
許にも記載されている。種々の堆積、スピンコーティン
グ及びマスク工程によってこの種の発光デバイスを形成
する方法は公知であり、前述の参照文献にも記載されて
いる。選択された波長を有する発光デバイスを形成する
ための、層系の数学的なモデリングも記述されている。
【００１０】発光デバイス１０は、基板１２の第一平面
表面１７上に形成された有機マイクロキャビティ層構造
１５から構成されている。基板１２は、平面表面１７に
対向する第二平面表面１３を有しており、マイクロキャ
ビティ構造１５によって生成された光がこの第二平面表
面１３を介して放出される。以下に記述されている、本
発明に係る実施例と発光デバイス１０との間の著しい差
異は、基板１２が非平面表面を有する基板によって置換
されており、この表面上にマイクロキャビティ構造が形
成されるという点である。本発明に係る実施例において
は、マイクロキャビティ層構造は、基板の非平面表面全
体に亘って概して一様な厚さを有している。マイクロキ
ャビティ構造１５の層構造に関する以下の議論は、従来
技術に係る平面発光デバイス１０と後に記述されてい
る、本発明に係る発光デバイスの双方に適用され得る。
表面１７上に形成された有機マイクロキャビティ層構造
１５から構成されている。基板１２は、平面表面１７に
対向する第二平面表面１３を有しており、マイクロキャ
ビティ構造１５によって生成された光がこの第二平面表
面１３を介して放出される。以下に記述されている、本
発明に係る実施例と発光デバイス１０との間の著しい差
異は、基板１２が非平面表面を有する基板によって置換
されており、この表面上にマイクロキャビティ構造が形
成されるという点である。本発明に係る実施例において
は、マイクロキャビティ層構造は、基板の非平面表面全
体に亘って概して一様な厚さを有している。マイクロキ
ャビティ構造１５の層構造に関する以下の議論は、従来
技術に係る平面発光デバイス１０と後に記述されてい
る、本発明に係る発光デバイスの双方に適用され得る。
【００１１】マイクロキャビティ構造１５は、少なくと
も、多層構造積層誘電体よりなる底部反射層１４、有機
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層２２（”活性”
層）、頂部金属反射層２４、及び底部反射層１４を介し
て発光させるためにＥＬ層２２に対して電界を印加する
ことを可能にするある種の手段を有している。しかしな
がら、活性層が、ＥＬ層２２及び頂部反射層２４との間
に、有機ＥＬ層２２だけではなく、例えば正孔伝達層２
０及び／あるいは電子／正孔障壁層（図示せず）等の単
一あるいは複数個の付加層を有する構造であることも可
能である。層２２を構成するＥＬ材料は、単一材料層
か、あるいは発光特性の異なった２つあるいはそれ以上
の個数の層である。ＥＬ材料層は、各々、ドーピングが
なされていてもなされていなくてもよい。
も、多層構造積層誘電体よりなる底部反射層１４、有機
エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層２２（”活性”
層）、頂部金属反射層２４、及び底部反射層１４を介し
て発光させるためにＥＬ層２２に対して電界を印加する
ことを可能にするある種の手段を有している。しかしな
がら、活性層が、ＥＬ層２２及び頂部反射層２４との間
に、有機ＥＬ層２２だけではなく、例えば正孔伝達層２
０及び／あるいは電子／正孔障壁層（図示せず）等の単
一あるいは複数個の付加層を有する構造であることも可
能である。層２２を構成するＥＬ材料は、単一材料層
か、あるいは発光特性の異なった２つあるいはそれ以上
の個数の層である。ＥＬ材料層は、各々、ドーピングが
なされていてもなされていなくてもよい。
【００１２】基板１２は、以下に記述されている本発明
に係る実施例における非平面表面を有する基板と同様、
関連する波長での放射に対して実質的に透明である。”
実質的に透明”とは、本明細書においては、関連する波
長における放射に対する関連する距離に亘る減衰が、通
常２５％未満であることを意味している。基板材料は、
例えば溶融石英、ガラス、サファイア、水晶、あるいは
ポリエチルスルフォン等の透明なプラスチックである。
に係る実施例における非平面表面を有する基板と同様、
関連する波長での放射に対して実質的に透明である。”
実質的に透明”とは、本明細書においては、関連する波
長における放射に対する関連する距離に亘る減衰が、通
常２５％未満であることを意味している。基板材料は、
例えば溶融石英、ガラス、サファイア、水晶、あるいは
ポリエチルスルフォン等の透明なプラスチックである。
【００１３】多層反射層１４は、適切に選択された厚さ
（通常λ／４）を有する実質的に吸収の無い材料よりな
る互層から構成されている。この種の反射鏡は公知であ
る。その反射率は、層対の個数と用いられている材料の
屈折率に依存するが、このことも公知である。材料対
は、例えば、ＳｉＯ2とＳｉxＮy、ＳｉＯ2とＳｉＮx、
あるいはＳｉＯ2とＴｉＯ2である。図１においては、反
射層１４は、一例として、ＳｉＯ2とＳｉxＮyとの互層
１４ａ−１４ｆ、すなわち３層対、よりなるように描か
れている。より多くの、あるいはより少ない数の層対も
用いられ得ることに留意されたい。
（通常λ／４）を有する実質的に吸収の無い材料よりな
る互層から構成されている。この種の反射鏡は公知であ
る。その反射率は、層対の個数と用いられている材料の
屈折率に依存するが、このことも公知である。材料対
は、例えば、ＳｉＯ2とＳｉxＮy、ＳｉＯ2とＳｉＮx、
あるいはＳｉＯ2とＴｉＯ2である。図１においては、反
射層１４は、一例として、ＳｉＯ2とＳｉxＮyとの互層
１４ａ−１４ｆ、すなわち３層対、よりなるように描か
れている。より多くの、あるいはより少ない数の層対も
用いられ得ることに留意されたい。
【００１４】有機ＥＬ層は、光放射源である。ＥＬ材料
は、例えば、（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム
（Ａｌｑ）の三量体、ペリレン誘導体、アントラセン、
ポリ（フェニレンビニレン）、オキサジアゾル、あるい
はスチルベン誘導体等である。ＥＬ材料は、例えばクマ
リン、ＤＣＭ、あるいはローダミン誘導体等によって、
材料のＥＬスペクトルを調節する目的、及び／あるいは
デバイスの効率を向上させる目的でドーピングされるこ
とも可能である。ＥＬ材料は、Jordan等によってAppl.P
hys.Lett. 68, 1192(1996)に記載されているようにドー
ピングされた層を含む、複数個の層から構成されること
も可能である。
は、例えば、（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム
（Ａｌｑ）の三量体、ペリレン誘導体、アントラセン、
ポリ（フェニレンビニレン）、オキサジアゾル、あるい
はスチルベン誘導体等である。ＥＬ材料は、例えばクマ
リン、ＤＣＭ、あるいはローダミン誘導体等によって、
材料のＥＬスペクトルを調節する目的、及び／あるいは
デバイスの効率を向上させる目的でドーピングされるこ
とも可能である。ＥＬ材料は、Jordan等によってAppl.P
hys.Lett. 68, 1192(1996)に記載されているようにドー
ピングされた層を含む、複数個の層から構成されること
も可能である。
【００１５】ある場合には、正孔伝達層２０が含まれ
る。これは、実質的に透明な材料であって、電子−正孔
再結合が生ずるＥＬ層２２への正孔の伝達を容易にする
ものである。この目的に適した材料は、例えば、ジアミ
ン（例えばトリフェニルジアミンすなわちＴＡＤ）及び
ポリ（チエニレンビニレン）等である。
る。これは、実質的に透明な材料であって、電子−正孔
再結合が生ずるＥＬ層２２への正孔の伝達を容易にする
ものである。この目的に適した材料は、例えば、ジアミ
ン（例えばトリフェニルジアミンすなわちＴＡＤ）及び
ポリ（チエニレンビニレン）等である。
【００１６】ＥＬ層２２と頂部反射層２４との間に電子
伝達層（図示せず）が用いられる場合がある。電子伝達
層は実質的に透明な材料であって、頂部反射層からＥＬ
層への電子の伝達を容易にするものである。この種の材
料は、例えば、２−（４−ビフェニル）−５−フェニル
−１，３，４−オキサジアゾル（ＰＢＤ）、ブチルＰＢ
Ｄ、あるいはこれらのいずれかがポリメチルメタクレー
ト（ＰＭＭＡ）あるいはポリカーボネート等の不活性ポ
リマーにドーピングされたものである。
伝達層（図示せず）が用いられる場合がある。電子伝達
層は実質的に透明な材料であって、頂部反射層からＥＬ
層への電子の伝達を容易にするものである。この種の材
料は、例えば、２−（４−ビフェニル）−５−フェニル
−１，３，４−オキサジアゾル（ＰＢＤ）、ブチルＰＢ
Ｄ、あるいはこれらのいずれかがポリメチルメタクレー
ト（ＰＭＭＡ）あるいはポリカーボネート等の不活性ポ
リマーにドーピングされたものである。
【００１７】頂部金属反射層２４は、電子を隣接する層
に注入する。反射層材料は、例えばＡｌ、Ａｇあるいは
Ａｕ、あるいはＭｇ／Ａｌ、Ｍｇ／ＡｇもしくはＬｉ／
Ａｌ等の合金である。反射層２４は、ディスプレイ応用
に関しては、従来技術に係る場合及び本発明に係る場合
の双方とも、隣接した、互いに個別の発光デバイスを実
現するようにパターニングされる。このような場合に
は、エレクトロルミネッセンスを実現するために、個々
の発光デバイスの頂部反射層に対して選択的に電圧が印
加される。
に注入する。反射層材料は、例えばＡｌ、Ａｇあるいは
Ａｕ、あるいはＭｇ／Ａｌ、Ｍｇ／ＡｇもしくはＬｉ／
Ａｌ等の合金である。反射層２４は、ディスプレイ応用
に関しては、従来技術に係る場合及び本発明に係る場合
の双方とも、隣接した、互いに個別の発光デバイスを実
現するようにパターニングされる。このような場合に
は、エレクトロルミネッセンスを実現するために、個々
の発光デバイスの頂部反射層に対して選択的に電圧が印
加される。
【００１８】ＥＬ材料を適切に選択することにより、正
孔伝達層及び電子伝達層のいずれか（あるいは双方と
も）を省略することが可能になる。例えば、ＡｌｑはＥ
Ｌ材料と電子伝達媒体の双方として機能し、ポリ（フェ
ニレンビニレン）はＥＬ材料と正孔伝達媒体の双方とし
て機能する。
孔伝達層及び電子伝達層のいずれか（あるいは双方と
も）を省略することが可能になる。例えば、ＡｌｑはＥ
Ｌ材料と電子伝達媒体の双方として機能し、ポリ（フェ
ニレンビニレン）はＥＬ材料と正孔伝達媒体の双方とし
て機能する。
【００１９】（オプションである）フィラー層１６は、
製造及び動作条件下で化学的に安定であって適切な技法
によってパターニングされることが可能な、実質的に透
明なあらゆる材料から構成され得る。フィラー材料は、
例えば透明なポリマー（例えばポリイミド）あるいは透
明な誘電体（例えばＳｉxＮyあるいはＳｉＯ2）であ
る。
製造及び動作条件下で化学的に安定であって適切な技法
によってパターニングされることが可能な、実質的に透
明なあらゆる材料から構成され得る。フィラー材料は、
例えば透明なポリマー（例えばポリイミド）あるいは透
明な誘電体（例えばＳｉxＮyあるいはＳｉＯ2）であ
る。
【００２０】活性層に対して電界を印加することを容易
にする手段として、透明（あるいは半透明）な電極層１
８が用いられることが望ましい。電極層１８は、例え
ば、インジウムチタン酸化物（ＩＴＯ）；ＧａＩｎＯ3
あるいはＺｎ1.2Ｉｎ1.9Ｓｎ0.1Ｏx等の透明な酸化物；
ポリアニリン等の導電性ポリマー；あるいは金属（例え
ばＡｕあるいはＡｌ）等の（例えばおよそ１０オングス
トローム厚の）薄膜；等から選択される。
にする手段として、透明（あるいは半透明）な電極層１
８が用いられることが望ましい。電極層１８は、例え
ば、インジウムチタン酸化物（ＩＴＯ）；ＧａＩｎＯ3
あるいはＺｎ1.2Ｉｎ1.9Ｓｎ0.1Ｏx等の透明な酸化物；
ポリアニリン等の導電性ポリマー；あるいは金属（例え
ばＡｕあるいはＡｌ）等の（例えばおよそ１０オングス
トローム厚の）薄膜；等から選択される。
【００２１】エレクトロルミネッセンスを生ずるＥＬ層
に対して印加される電界は、頂部反射層２４と電極層１
８との間に電圧を印加することによって生成されること
が望ましい。エレクトロルミネッセンスは、これらの層
の間におよそ１０ボルトの電圧が印加される場合に観察
される。このようなデバイスは、およそ１０％の内部量
子効率（すなわち、注入された電子１個あたりのフォト
ン数）で機能する。
に対して印加される電界は、頂部反射層２４と電極層１
８との間に電圧を印加することによって生成されること
が望ましい。エレクトロルミネッセンスは、これらの層
の間におよそ１０ボルトの電圧が印加される場合に観察
される。このようなデバイスは、およそ１０％の内部量
子効率（すなわち、注入された電子１個あたりのフォト
ン数）で機能する。
【００２２】例えばディスプレイ応用の場合のような、
共通の基板上への複数（例えば３つ）の選択された色を
有する多数の発光デバイスを形成することを容易にする
目的で、フィラー層１６が発光される色を制御する層と
して用いられることが望ましい。この場合には、同一の
ＥＬ材料が、相異なった発色を有するディスプレイ全体
に亘って用いられ得る。この技法はDodabalapur特許に
記述されており、以下に記述されている本発明に係る発
光デバイスに対しても同様に適用可能である。基本的に
は、フィラー層の層厚が、キャビティの全光学長を操作
して、基本発光波長を制御するために用いられる。（Do
dabalapur特許に記載されているように、マイクロキャ
ビティ層構造１５を構成している他の層の厚さ及び屈折
率も、キャビティの全光学長を調節する目的で設定され
得る。”キャビティ”それ自体はその光学長によって規
定される。）
共通の基板上への複数（例えば３つ）の選択された色を
有する多数の発光デバイスを形成することを容易にする
目的で、フィラー層１６が発光される色を制御する層と
して用いられることが望ましい。この場合には、同一の
ＥＬ材料が、相異なった発色を有するディスプレイ全体
に亘って用いられ得る。この技法はDodabalapur特許に
記述されており、以下に記述されている本発明に係る発
光デバイスに対しても同様に適用可能である。基本的に
は、フィラー層の層厚が、キャビティの全光学長を操作
して、基本発光波長を制御するために用いられる。（Do
dabalapur特許に記載されているように、マイクロキャ
ビティ層構造１５を構成している他の層の厚さ及び屈折
率も、キャビティの全光学長を調節する目的で設定され
得る。”キャビティ”それ自体はその光学長によって規
定される。）
【００２３】図２は、図１の発光デバイス１０の種々の
層に用いられる材料と層厚の例を示した表である。各々
の層に対する屈折率の代表的な値も表示してある。ここ
に示された値を用いることにより、基板１２の底部平面
表面１３に垂直な方向（すなわち図１のｚ軸方向）に黄
色の光が放射される。
層に用いられる材料と層厚の例を示した表である。各々
の層に対する屈折率の代表的な値も表示してある。ここ
に示された値を用いることにより、基板１２の底部平面
表面１３に垂直な方向（すなわち図１のｚ軸方向）に黄
色の光が放射される。
【００２４】図３は、図２に示された特性を持つ層を有
する図１の平面マイクロキャビティ発光デバイス１０か
ら放出されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）の実測
強度を示すグラフである。エレクトロルミネッセンス
は、種々の視角Θに対して波長の関数として示されてい
る。ここで、Θは、基板１２に対して垂直なｚ軸からの
角度である（図１を参照）。基板１２に垂直な方向（Θ
＝０゜）では、およそ５９０ｎｍのところにスペクトル
幅約２５ｎｍの狭いピークが観測される。ピーク発光波
長は、視角Θが増大するに連れて短波長側へシフトす
る。よって、この例においては、ピーク発光波長は、Θ
＝０゜における５９０ｎｍからΘ＝４５゜における５６
５ｎｍへと、２５ｎｍ分”青方偏移”する。さらに、視
角の増大と共に波長の帯域が増大し、ピーク強度が減少
する。Θ＝４５゜におけるピークＥＬ強度は、Θ＝０゜
において観測される値のおよそ１／３である。ここで、
ＥＬ強度及び発光波長の近似を解析的に導出することが
可能であって、図３に示された観測結果と良く一致す
る、ということに留意されたい。この解析に関しては、
以下に詳細に記述される。
する図１の平面マイクロキャビティ発光デバイス１０か
ら放出されるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）の実測
強度を示すグラフである。エレクトロルミネッセンス
は、種々の視角Θに対して波長の関数として示されてい
る。ここで、Θは、基板１２に対して垂直なｚ軸からの
角度である（図１を参照）。基板１２に垂直な方向（Θ
＝０゜）では、およそ５９０ｎｍのところにスペクトル
幅約２５ｎｍの狭いピークが観測される。ピーク発光波
長は、視角Θが増大するに連れて短波長側へシフトす
る。よって、この例においては、ピーク発光波長は、Θ
＝０゜における５９０ｎｍからΘ＝４５゜における５６
５ｎｍへと、２５ｎｍ分”青方偏移”する。さらに、視
角の増大と共に波長の帯域が増大し、ピーク強度が減少
する。Θ＝４５゜におけるピークＥＬ強度は、Θ＝０゜
において観測される値のおよそ１／３である。ここで、
ＥＬ強度及び発光波長の近似を解析的に導出することが
可能であって、図３に示された観測結果と良く一致す
る、ということに留意されたい。この解析に関しては、
以下に詳細に記述される。
【００２５】本発明に従って、視角に関する発光波長の
変化が、基板の対称非平面表面上にマイクロキャビティ
構造を実現することによって低減される。非平面表面
は、この種の発光波長の変化を低減すなわち最小化する
目的で選択される。
変化が、基板の対称非平面表面上にマイクロキャビティ
構造を実現することによって低減される。非平面表面
は、この種の発光波長の変化を低減すなわち最小化する
目的で選択される。
【００２６】本発明に係る第一の実施例においては、こ
の非平面表面は円錐形である。図４は、本発明に従う円
錐形マイクロキャビティ発光デバイス４０の鳥瞰図であ
る。基板４２は、例えば溶融石英よりなり、円錐形部分
と一体になった直方体基底部を有している。発光デバイ
スの一様なマイクロキャビティ層構造１５は、基板４２
の円錐形部分の上に形成される。円錐形部分は、正円錐
であることが望ましい。この場合には、発光デバイス４
０は、円錐の頂点の回りでＺ軸に関して対称である。図
４のＡＡの部分の断面図である図５に示されているよう
に、基板４２の基底部及び円錐部はそれぞれ４２ａ及び
４２ｂとして示されている。光は、基底部４２ａの底部
平面表面４３を介して放出される。円錐部４２ｂは、８
−１５゜の範囲の浅いウェッジ角ψを有している。（表
面４３に垂直な）ｚ軸からの視角Θ’は、前述された平
面発光デバイス１０の視角Θ（図１）と同様である。
の非平面表面は円錐形である。図４は、本発明に従う円
錐形マイクロキャビティ発光デバイス４０の鳥瞰図であ
る。基板４２は、例えば溶融石英よりなり、円錐形部分
と一体になった直方体基底部を有している。発光デバイ
スの一様なマイクロキャビティ層構造１５は、基板４２
の円錐形部分の上に形成される。円錐形部分は、正円錐
であることが望ましい。この場合には、発光デバイス４
０は、円錐の頂点の回りでＺ軸に関して対称である。図
４のＡＡの部分の断面図である図５に示されているよう
に、基板４２の基底部及び円錐部はそれぞれ４２ａ及び
４２ｂとして示されている。光は、基底部４２ａの底部
平面表面４３を介して放出される。円錐部４２ｂは、８
−１５゜の範囲の浅いウェッジ角ψを有している。（表
面４３に垂直な）ｚ軸からの視角Θ’は、前述された平
面発光デバイス１０の視角Θ（図１）と同様である。
【００２７】層構造１５は、連続する層の蒸着昇華によ
って円錐部４２ｂ上に形成されることが望ましい。この
プロセスにより、各々の層が、円錐形表面全体に亘って
実質的に一様な厚みを有して形成されることが可能にな
る。（円錐部４２ｂ上への層構造１５の形成が、溶液か
らのスピンコーティングによっても可能であることに留
意されたい。）よって、層構造１５は、図１の平面発光
デバイスにおいて用いられたものと同様であり、各々の
層の厚み並びに屈折率がマイクロキャビティ構造１５の
各々の領域に対して垂直な方向の発光スペクトルに影響
を与える。
って円錐部４２ｂ上に形成されることが望ましい。この
プロセスにより、各々の層が、円錐形表面全体に亘って
実質的に一様な厚みを有して形成されることが可能にな
る。（円錐部４２ｂ上への層構造１５の形成が、溶液か
らのスピンコーティングによっても可能であることに留
意されたい。）よって、層構造１５は、図１の平面発光
デバイスにおいて用いられたものと同様であり、各々の
層の厚み並びに屈折率がマイクロキャビティ構造１５の
各々の領域に対して垂直な方向の発光スペクトルに影響
を与える。
【００２８】発光デバイス４０の視角Θ’の関数として
の発光波長の変化は、図１に示されているような平面発
光デバイスにおいて観測される変化と比較して低減され
ている。この発光波長の変化の低減は、円錐形構造の種
々の領域から発する光のスペクトルの遠視野における加
算の結果である。図５において、ｘ−ｚ平面における各
々の角Θ’での遠視野から見た発光は、層構造１５の対
向する半分である１５ａ及び１５ｂからの発光の加算に
よって近似される。よって、例えば、部分１５ａ及び１
５ｂは、各々図３に示されたような発光特性を有する、
互いに斜めになるように配置された２つの平面マイクロ
キャビティ発光デバイスとして見なすことができる。こ
のような場合には、その形状から、スペクトルの加算に
よって視角に伴う波長の変化が低減されることが理解さ
れる。デバイスの対称性のため、（ｘ−ｚ平面を含む）
全ての平面における遠視野スペクトルは本質的に同一で
ある。円錐形の場合は解析的にモデリングすることが比
較的容易である。なぜなら、遠視野パターンが、各平面
における円錐の２つの半分の双方からの寄与を平均する
ことによって本質的に得られるからである。
の発光波長の変化は、図１に示されているような平面発
光デバイスにおいて観測される変化と比較して低減され
ている。この発光波長の変化の低減は、円錐形構造の種
々の領域から発する光のスペクトルの遠視野における加
算の結果である。図５において、ｘ−ｚ平面における各
々の角Θ’での遠視野から見た発光は、層構造１５の対
向する半分である１５ａ及び１５ｂからの発光の加算に
よって近似される。よって、例えば、部分１５ａ及び１
５ｂは、各々図３に示されたような発光特性を有する、
互いに斜めになるように配置された２つの平面マイクロ
キャビティ発光デバイスとして見なすことができる。こ
のような場合には、その形状から、スペクトルの加算に
よって視角に伴う波長の変化が低減されることが理解さ
れる。デバイスの対称性のため、（ｘ−ｚ平面を含む）
全ての平面における遠視野スペクトルは本質的に同一で
ある。円錐形の場合は解析的にモデリングすることが比
較的容易である。なぜなら、遠視野パターンが、各平面
における円錐の２つの半分の双方からの寄与を平均する
ことによって本質的に得られるからである。
【００２９】図６は、円錐形発光デバイス４０が図２に
示されたものと同様の層特性を有している場合、すなわ
ち、ＥＬ層２２として９０ｎｍ厚のＡｌｑ層が用いられ
ている等々の場合に、発光デバイス４０からのＥＬ強度
を０゜、１５．８゜、２５．２゜及び４５゜の視角Θ’
に関して計算した結果を示すグラフである。基板４２
は、屈折率１．５の溶融石英よりなり、基底部４２ａの
厚さは１−１０ミリメートルである。円錐形部のウェッ
ジ角ψはこの場合には１２゜である。図に示された曲線
は、視角の変化に伴う発光波長の変化が図１に示された
発光デバイス１０の場合よりも低減されていることを示
している。Θ’＝０゜の場合の基本発光波長はおよそ５
８８ｎｍである。この基本発光波長は、Θ’が２５．２
゜に近づくにつれてわずかに長波長側にシフトしておよ
そ５９４ｎｍに達し、その後、Θ’が４５゜の場合にお
よそ５８３ｎｍとわずかに短波長側にシフトする。よっ
て、発光デバイス４０は、視角Θ’が０゜から４５゜の
間でピーク発光波長が＋６／−５ｎｍだけシフトする
が、図１から３に示された従来技術に係る発光デバイス
では、−２５ｎｍのシフトが観測されている。図７に示
されているように、発光デバイス４０における視角の変
化に伴うピークＥＬ強度の変化は、デバイスに垂直な方
向でのＥＬ強度の低下は見られるものの、従来技術に係
る発光デバイス１０と比較して低減されている。曲線５
４は、図１−３に示された発光デバイス１０のピークＥ
Ｌ強度の視角に変化を示しており、曲線５２は、同一の
マイクロキャビティ層構造を有する円錐形発光デバイス
４０に関する曲線を示している。
示されたものと同様の層特性を有している場合、すなわ
ち、ＥＬ層２２として９０ｎｍ厚のＡｌｑ層が用いられ
ている等々の場合に、発光デバイス４０からのＥＬ強度
を０゜、１５．８゜、２５．２゜及び４５゜の視角Θ’
に関して計算した結果を示すグラフである。基板４２
は、屈折率１．５の溶融石英よりなり、基底部４２ａの
厚さは１−１０ミリメートルである。円錐形部のウェッ
ジ角ψはこの場合には１２゜である。図に示された曲線
は、視角の変化に伴う発光波長の変化が図１に示された
発光デバイス１０の場合よりも低減されていることを示
している。Θ’＝０゜の場合の基本発光波長はおよそ５
８８ｎｍである。この基本発光波長は、Θ’が２５．２
゜に近づくにつれてわずかに長波長側にシフトしておよ
そ５９４ｎｍに達し、その後、Θ’が４５゜の場合にお
よそ５８３ｎｍとわずかに短波長側にシフトする。よっ
て、発光デバイス４０は、視角Θ’が０゜から４５゜の
間でピーク発光波長が＋６／−５ｎｍだけシフトする
が、図１から３に示された従来技術に係る発光デバイス
では、−２５ｎｍのシフトが観測されている。図７に示
されているように、発光デバイス４０における視角の変
化に伴うピークＥＬ強度の変化は、デバイスに垂直な方
向でのＥＬ強度の低下は見られるものの、従来技術に係
る発光デバイス１０と比較して低減されている。曲線５
４は、図１−３に示された発光デバイス１０のピークＥ
Ｌ強度の視角に変化を示しており、曲線５２は、同一の
マイクロキャビティ層構造を有する円錐形発光デバイス
４０に関する曲線を示している。
【００３０】図８は、本明細書に記載された種々の発光
デバイスのＣＩＥ色度の角度依存性を示すグラフであ
る。色の知覚を定量化するために用いられたシステム
は、人間の視細胞色素の応答を近似するように設定され
た色度座標Ｘ、Ｙ及びＺによるＣＩＥ表現である。例え
ば、比色分析（Colorimetry）第２版（CIE Publication
15.2, Vienna, Austria (1986)）という書籍を参照。
あらゆるスペクトルに対する応答はこれらの座標軸に還
元することが可能であり、２組のスペクトル間の類似性
が測定され得る。
デバイスのＣＩＥ色度の角度依存性を示すグラフであ
る。色の知覚を定量化するために用いられたシステム
は、人間の視細胞色素の応答を近似するように設定され
た色度座標Ｘ、Ｙ及びＺによるＣＩＥ表現である。例え
ば、比色分析（Colorimetry）第２版（CIE Publication
15.2, Vienna, Austria (1986)）という書籍を参照。
あらゆるスペクトルに対する応答はこれらの座標軸に還
元することが可能であり、２組のスペクトル間の類似性
が測定され得る。
【００３１】図８に示されたＣＩＥプロットにおいて
は、規格化されたｘ及びｙ座標が、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１とい
う規格化によって決定されたｚの値と共にプロットされ
ている。純粋に単色な色は、プロットされた軌跡５９上
に射影され、それゆえ複数個の色の重ね合わせは、軌跡
５９によって規定された領域５８内に射影される。図１
−３に示された平面発光デバイスのスペクトルは、黒の
四角５５によって示されている。分散は、角度と共に知
覚される色の変化を反映している。フィラー層厚のみが
異なる同一構造の緑色Ａｌｑマイクロキャビティデバイ
スに対応する点はより近接しており、この場合には角度
の変化に伴う発光波長の変化がより問題にはならないこ
とを意味している。このことは、人間の知覚に関する実
験によってまとめられているように、人間の目がＣＩＥ
位相空間の上側における波長変化に対してより敏感では
ないためである。例えば、D.L.MacAdam, J.Opt.Soc.Am.
32,247(1942)を参照。
は、規格化されたｘ及びｙ座標が、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１とい
う規格化によって決定されたｚの値と共にプロットされ
ている。純粋に単色な色は、プロットされた軌跡５９上
に射影され、それゆえ複数個の色の重ね合わせは、軌跡
５９によって規定された領域５８内に射影される。図１
−３に示された平面発光デバイスのスペクトルは、黒の
四角５５によって示されている。分散は、角度と共に知
覚される色の変化を反映している。フィラー層厚のみが
異なる同一構造の緑色Ａｌｑマイクロキャビティデバイ
スに対応する点はより近接しており、この場合には角度
の変化に伴う発光波長の変化がより問題にはならないこ
とを意味している。このことは、人間の知覚に関する実
験によってまとめられているように、人間の目がＣＩＥ
位相空間の上側における波長変化に対してより敏感では
ないためである。例えば、D.L.MacAdam, J.Opt.Soc.Am.
32,247(1942)を参照。
【００３２】図８には、１２゜のウェッジ角を有する円
錐形発光デバイス４０に関するＣＩＥ空間における計算
された結果（データ点５６）も示されている。円錐形構
造に係る視角０゜でのわずかな青方偏移を補償するため
に３ｎｍ厚のフィラー層が付加されていることを除い
て、平面発光デバイス１０と同一のマイクロキャビティ
層構造１５が用いられている。プロットされたデータ点
は、視角Θ（円錐形デバイスの場合にはΘ’）がそれぞ
れ０゜、１５．８゜、２５．２゜及び４５゜に対するも
のである。
錐形発光デバイス４０に関するＣＩＥ空間における計算
された結果（データ点５６）も示されている。円錐形構
造に係る視角０゜でのわずかな青方偏移を補償するため
に３ｎｍ厚のフィラー層が付加されていることを除い
て、平面発光デバイス１０と同一のマイクロキャビティ
層構造１５が用いられている。プロットされたデータ点
は、視角Θ（円錐形デバイスの場合にはΘ’）がそれぞ
れ０゜、１５．８゜、２５．２゜及び４５゜に対するも
のである。
【００３３】図９は、例えば溶融石英等の共通の基板６
２上に形成された複数個のマイクロキャビティ構造発光
デバイス１５1−１５4よりなるディスプレイ６０の一部
を示している。基板６２は直方体の基底部６２ａと基底
部６２ａ上に形成された複数個の円錐形部分とから構成
されている。各々の発光デバイス構造１５iは、それぞ
れ関連する円錐形部分を有している。このことは、ＢＢ
に沿った断面を示す図１０（マイクロキャビティ構造１
５2及び１５3に係る円錐の双方を切断する方向の断面
図）により明確に示されている。図１０には、基板６２
の円錐形部分６２ｂ2及び６２ｂ3が示されている。基板
６２には、石英を鋳型によって圧断することによってこ
の種の円錐形を形成することが可能である。圧断するた
めの鋳型は、例えば、半導体を逆円錐形にエッチングし
てそれを金属被覆することによって形成され得る。ある
いは、比較的大きな円錐形もしくは他の非平面構造の場
合には、基板を直接機械加工することによってそれらの
構造を形成することが可能である。マイクロレンズアレ
イは適切な基板であり、市販されている。
２上に形成された複数個のマイクロキャビティ構造発光
デバイス１５1−１５4よりなるディスプレイ６０の一部
を示している。基板６２は直方体の基底部６２ａと基底
部６２ａ上に形成された複数個の円錐形部分とから構成
されている。各々の発光デバイス構造１５iは、それぞ
れ関連する円錐形部分を有している。このことは、ＢＢ
に沿った断面を示す図１０（マイクロキャビティ構造１
５2及び１５3に係る円錐の双方を切断する方向の断面
図）により明確に示されている。図１０には、基板６２
の円錐形部分６２ｂ2及び６２ｂ3が示されている。基板
６２には、石英を鋳型によって圧断することによってこ
の種の円錐形を形成することが可能である。圧断するた
めの鋳型は、例えば、半導体を逆円錐形にエッチングし
てそれを金属被覆することによって形成され得る。ある
いは、比較的大きな円錐形もしくは他の非平面構造の場
合には、基板を直接機械加工することによってそれらの
構造を形成することが可能である。マイクロレンズアレ
イは適切な基板であり、市販されている。
【００３４】各々の発光デバイス構造１５iは、基板の
関連する円錐形部分６２ｂi上に成長させられてサブピ
クセルを構成する。各発光デバイス構造１５iは、特定
の色を有する光を放射するように設計されている。この
ことは、各発光デバイス構造１５i毎に相異なったＳｉx
Ｎyフィラー層１６iを用いることによって実現される。
相異なった色を有するサブピクセルを実現するためにフ
ィラー層のみを変更することの利点は、各サブピクセル
に対して同一の有機活性層を用いることができるという
点である。例えば、３個のまとまった発光デバイス１５
1−１５3が１つのピクセルを構成し、各々のサブピクセ
ルが赤、緑あるいは青の３原色のうちのいずれかを放射
するように設計されている場合を考える。この場合に
は、３原色の適切な強度差と重ね合わせによって、ピク
セル全体としてあらゆる色を実現することが可能にな
る。ここで、各サブピクセルタイプ（それぞれが与えら
れた色に関連している）毎に相異なったウェッジ角ψi
が用いられ得ることに留意されたい。視角の変化に伴う
発光波長の偏移の度合は平面マイクロキャビティ発光デ
バイスにおいては一般的には各色毎に異なっており、そ
れゆえウェッジ角はその偏移を最小にするために各々の
サブピクセルタイプ毎に調節され得る。各々のサブピク
セルは、関連する円錐形部分１５iの円形の基部あるい
は一つの円錐形部分１５iを含む、大きさＳの四角の部
分（図９において破線６５によって規定されている部
分）のいずれかによって規定される。例えば、大きさＳ
は１００μｍのオーダーである。通常のディスプレイ
は、各々のピクセルが３つあるいは４つのサブピクセル
からなり、数千個以上のピクセルを有している。
関連する円錐形部分６２ｂi上に成長させられてサブピ
クセルを構成する。各発光デバイス構造１５iは、特定
の色を有する光を放射するように設計されている。この
ことは、各発光デバイス構造１５i毎に相異なったＳｉx
Ｎyフィラー層１６iを用いることによって実現される。
相異なった色を有するサブピクセルを実現するためにフ
ィラー層のみを変更することの利点は、各サブピクセル
に対して同一の有機活性層を用いることができるという
点である。例えば、３個のまとまった発光デバイス１５
1−１５3が１つのピクセルを構成し、各々のサブピクセ
ルが赤、緑あるいは青の３原色のうちのいずれかを放射
するように設計されている場合を考える。この場合に
は、３原色の適切な強度差と重ね合わせによって、ピク
セル全体としてあらゆる色を実現することが可能にな
る。ここで、各サブピクセルタイプ（それぞれが与えら
れた色に関連している）毎に相異なったウェッジ角ψi
が用いられ得ることに留意されたい。視角の変化に伴う
発光波長の偏移の度合は平面マイクロキャビティ発光デ
バイスにおいては一般的には各色毎に異なっており、そ
れゆえウェッジ角はその偏移を最小にするために各々の
サブピクセルタイプ毎に調節され得る。各々のサブピク
セルは、関連する円錐形部分１５iの円形の基部あるい
は一つの円錐形部分１５iを含む、大きさＳの四角の部
分（図９において破線６５によって規定されている部
分）のいずれかによって規定される。例えば、大きさＳ
は１００μｍのオーダーである。通常のディスプレイ
は、各々のピクセルが３つあるいは４つのサブピクセル
からなり、数千個以上のピクセルを有している。
【００３５】基板の各々の円錐形部分６２ｂiの直径
は、通常関連する大きさＳよりもわずかに小さい。円錐
形発光デバイス間の領域６７には少なくとも頂部反射層
２４は存在せず、個々のマイクロキャビティ構造１５i
が電気的に分離されている。このことは、例えば領域６
７を反射層２４の堆積より前にマスクしておくか、ある
いは反射層２４を光リソグラフィを利用してエッチング
して除去するかのいずれかの方法を用いて反射層２４を
パターニングすることによって実現される。
は、通常関連する大きさＳよりもわずかに小さい。円錐
形発光デバイス間の領域６７には少なくとも頂部反射層
２４は存在せず、個々のマイクロキャビティ構造１５i
が電気的に分離されている。このことは、例えば領域６
７を反射層２４の堆積より前にマスクしておくか、ある
いは反射層２４を光リソグラフィを利用してエッチング
して除去するかのいずれかの方法を用いて反射層２４を
パターニングすることによって実現される。
【００３６】各々のサブピクセルへのバイアス印加を容
易にするために、少なくとも透明電極層１８が領域６７
に残存していることが望ましい。よって、ディスプレイ
全体あるいはディスプレイ内のストライプ状の大きな範
囲を含む領域においてＩＴＯからなる大きなシートが用
いられ得る。このシート、あるいは複数個のストライプ
は、数百個あるいは数千個のサブピクセルに対するＩＴ
Ｏ層１８を構成しており、バイアスを印加するために一
定の参照電位に保たれる。製造を容易にするために、
（頂部反射層以外の）発光デバイス１５iの各種層が領
域６７にも存在しており、大きなシートとして堆積され
る。この状況が図１０に示されており、頂部反射層２４
2及び２４3のみがマイクロキャビティ構造１５2及び１
５3との間で領域６７において不連続である。さらに、
この例においては、フィラー層１６2及び１６3は相異な
った層厚を有している。よって、他の層が本質的に同一
の材料及び層厚から構成されている場合においても、こ
の２つのマイクロキャビティ構造１５2及び１５3は相異
なった色を有する光を発する。（図１０においては、説
明をより明瞭にするために、マイクロキャビティ構造１
５2及び１５3の各層の層厚が円錐形部分の大きさに対し
て誇張されていることに留意されたい。）
易にするために、少なくとも透明電極層１８が領域６７
に残存していることが望ましい。よって、ディスプレイ
全体あるいはディスプレイ内のストライプ状の大きな範
囲を含む領域においてＩＴＯからなる大きなシートが用
いられ得る。このシート、あるいは複数個のストライプ
は、数百個あるいは数千個のサブピクセルに対するＩＴ
Ｏ層１８を構成しており、バイアスを印加するために一
定の参照電位に保たれる。製造を容易にするために、
（頂部反射層以外の）発光デバイス１５iの各種層が領
域６７にも存在しており、大きなシートとして堆積され
る。この状況が図１０に示されており、頂部反射層２４
2及び２４3のみがマイクロキャビティ構造１５2及び１
５3との間で領域６７において不連続である。さらに、
この例においては、フィラー層１６2及び１６3は相異な
った層厚を有している。よって、他の層が本質的に同一
の材料及び層厚から構成されている場合においても、こ
の２つのマイクロキャビティ構造１５2及び１５3は相異
なった色を有する光を発する。（図１０においては、説
明をより明瞭にするために、マイクロキャビティ構造１
５2及び１５3の各層の層厚が円錐形部分の大きさに対し
て誇張されていることに留意されたい。）
【００３７】フィラー層の層厚は、通常５０−２０００
ｎｍの範囲である。実際には、フィラー層は各ピクセル
のマイクロキャビティ発光デバイスのうちの一つにおい
ては存在しない（すなわち、マイクロキャビティのうち
の一つにおいてはフィラー層の層厚はゼロである）場合
もある。通常、本質的に一定の層厚を有するフィラー層
が底部反射層１４上に、例えばポリイミドのスピンコー
ティング及びベークによって形成され、その後例えば光
リソグラフィ及びエッチング等の適切な手段によってパ
ターニングされる。パターニングの目的は、相異なった
発光波長を実現するために、光学長の異なった光キャビ
ティを構成することである。
ｎｍの範囲である。実際には、フィラー層は各ピクセル
のマイクロキャビティ発光デバイスのうちの一つにおい
ては存在しない（すなわち、マイクロキャビティのうち
の一つにおいてはフィラー層の層厚はゼロである）場合
もある。通常、本質的に一定の層厚を有するフィラー層
が底部反射層１４上に、例えばポリイミドのスピンコー
ティング及びベークによって形成され、その後例えば光
リソグラフィ及びエッチング等の適切な手段によってパ
ターニングされる。パターニングの目的は、相異なった
発光波長を実現するために、光学長の異なった光キャビ
ティを構成することである。
【００３８】サブピクセルは、電極層１８が共通の参照
電位に保たれており、各々のマイクロキャビティ構造１
５iの頂部反射層２４iに対して電圧が選択的に印加され
る、という従来技術にかかる方法によってバイアスされ
る。よって、サブピクセルは適切な時刻において励起さ
れてディスプレイ上に希望されるあらゆる画像が生成さ
れる。サブピクセルを駆動するためにはあらゆる適切な
回路が用いられ得る。例えば、K.Murata, Display Devi
ces, pp.47-50, 1992を参照。当該文献は本発明の参照
文献である。この参照文献の第４９頁の図９ａにおいて
は、本発明に従ったディスプレイにおいて用いられ得る
マトリクス駆動回路が記載されている。
電位に保たれており、各々のマイクロキャビティ構造１
５iの頂部反射層２４iに対して電圧が選択的に印加され
る、という従来技術にかかる方法によってバイアスされ
る。よって、サブピクセルは適切な時刻において励起さ
れてディスプレイ上に希望されるあらゆる画像が生成さ
れる。サブピクセルを駆動するためにはあらゆる適切な
回路が用いられ得る。例えば、K.Murata, Display Devi
ces, pp.47-50, 1992を参照。当該文献は本発明の参照
文献である。この参照文献の第４９頁の図９ａにおいて
は、本発明に従ったディスプレイにおいて用いられ得る
マトリクス駆動回路が記載されている。
【００３９】図１１には、本発明に係る別の実施例であ
る発光デバイス７０の断面図が示されている。基板７２
は、直方体の基底部７２ａと先端が切り取られた円錐形
（円錐台）の頂部７２ｂとから構成されている。発光デ
バイス層構造１５は頂部７２ｂ上に形成されており、平
坦な頂部面７４を有する円錐台に発光デバイスが形成さ
れている。層構造１５の発光層は、円錐発光デバイス４
０において用いられているものと本質的に同一である。
円錐台のウェッジ角ψは、８−１５゜の範囲である。円
錐形の場合と同様に、視角Θ’の変化に伴う発光波長の
偏移は、図１に示された平面発光デバイスの場合と比較
して低減されている。頂部面７４を規定する円錐台の切
り取り点は、実験的あるいは解析的に最適化され得る。
る発光デバイス７０の断面図が示されている。基板７２
は、直方体の基底部７２ａと先端が切り取られた円錐形
（円錐台）の頂部７２ｂとから構成されている。発光デ
バイス層構造１５は頂部７２ｂ上に形成されており、平
坦な頂部面７４を有する円錐台に発光デバイスが形成さ
れている。層構造１５の発光層は、円錐発光デバイス４
０において用いられているものと本質的に同一である。
円錐台のウェッジ角ψは、８−１５゜の範囲である。円
錐形の場合と同様に、視角Θ’の変化に伴う発光波長の
偏移は、図１に示された平面発光デバイスの場合と比較
して低減されている。頂部面７４を規定する円錐台の切
り取り点は、実験的あるいは解析的に最適化され得る。
【００４０】図１２は、本発明に従った、視角の変化に
伴う発光波長の偏移を改善したさらに別の発光デバイス
８０が示されている。発光デバイス８０は、平面頂部７
４をドーム状の頂部８４によって置換した、という点を
除いて円錐台発光デバイス７４と同様である。基板８２
は、基底部８２ａ、円錐台部８２ｂ、及び円錐台部上に
形成されたドーム部８２ｃとから構成されている。ドー
ム部８２ｃは球面であることが望ましい。しかしなが
ら、その他の対称形状も可能である。発光デバイス層構
造１５は、基板の円錐台部及びドーム部の上に成長させ
られる。円錐台部８２ｂの切り取り点、ドーム部８２ｃ
の形状、及び円錐台のウェッジ角ψ（通常８−１５゜の
範囲）は、与えられた発光デバイス層構造１５に関して
視角の変化に伴う発光波長を最適化する目的で、実験的
あるいは解析的に変化させられ得る。
伴う発光波長の偏移を改善したさらに別の発光デバイス
８０が示されている。発光デバイス８０は、平面頂部７
４をドーム状の頂部８４によって置換した、という点を
除いて円錐台発光デバイス７４と同様である。基板８２
は、基底部８２ａ、円錐台部８２ｂ、及び円錐台部上に
形成されたドーム部８２ｃとから構成されている。ドー
ム部８２ｃは球面であることが望ましい。しかしなが
ら、その他の対称形状も可能である。発光デバイス層構
造１５は、基板の円錐台部及びドーム部の上に成長させ
られる。円錐台部８２ｂの切り取り点、ドーム部８２ｃ
の形状、及び円錐台のウェッジ角ψ（通常８−１５゜の
範囲）は、与えられた発光デバイス層構造１５に関して
視角の変化に伴う発光波長を最適化する目的で、実験的
あるいは解析的に変化させられ得る。
【００４１】図１３は、本発明の別の実施例である発光
デバイス９０を示す断面図である。基板９２は、直方体
の基底部９２ａと、球面の一部を浅く切り取った形状を
有するドーム部９２ｂから構成されている。例えば、ド
ーム部９２の幅Ｗは１００μｍ、高さＨは２０μｍであ
る。発光デバイス層構造１５は、ドーム部上に一様に成
長させられる。与えられた発光デバイス層の構成及び層
厚に対して、ドーム部９２ｂの形状は、発光波長の視角
依存性の感度を平面発光デバイスの場合と比較して低下
させるように変化させられ得る。
デバイス９０を示す断面図である。基板９２は、直方体
の基底部９２ａと、球面の一部を浅く切り取った形状を
有するドーム部９２ｂから構成されている。例えば、ド
ーム部９２の幅Ｗは１００μｍ、高さＨは２０μｍであ
る。発光デバイス層構造１５は、ドーム部上に一様に成
長させられる。与えられた発光デバイス層の構成及び層
厚に対して、ドーム部９２ｂの形状は、発光波長の視角
依存性の感度を平面発光デバイスの場合と比較して低下
させるように変化させられ得る。
【００４２】図１１から図１３に示された発光デバイス
７０、８０及び９０のいずれもが、共通の基板上に複数
個形成され得るものであって、図９及び図１０に関連し
て記述されたものと同様に、ディスプレイを構成するこ
とが可能であることに留意されたい。さらに、各ピクセ
ルを相異なった形状を有するサブピクセルから構成する
ことも可能である。例えば、発光デバイス８０をある色
を放射するために用いて発光デバイス７０を別の色を放
射するために用いることが可能であり、その場合には各
々のピクセルが発光デバイス７０よりなる少なくとも一
つのサブピクセル及び発光デバイス８０よりなる少なく
とも一つのサブピクセルから構成されることになる。
７０、８０及び９０のいずれもが、共通の基板上に複数
個形成され得るものであって、図９及び図１０に関連し
て記述されたものと同様に、ディスプレイを構成するこ
とが可能であることに留意されたい。さらに、各ピクセ
ルを相異なった形状を有するサブピクセルから構成する
ことも可能である。例えば、発光デバイス８０をある色
を放射するために用いて発光デバイス７０を別の色を放
射するために用いることが可能であり、その場合には各
々のピクセルが発光デバイス７０よりなる少なくとも一
つのサブピクセル及び発光デバイス８０よりなる少なく
とも一つのサブピクセルから構成されることになる。
【００４３】計算手続き 有機マイクロキャビティ構造から放射される光のＥＬ強
度及びスペクトルは、以下に設定される複数個のファク
タに基づいて計算され得る。計算は、図１に示されてい
るような平面基板上に配置されたマイクロキャビティ構
造に係るものである。図４から図１３において示されて
いるような本発明に係る実施例等の対称非平面基板上に
形成された、同一マイクロキャビティ構造を有する発光
デバイスのＥＬ強度及びスペクトルは、その対称構造の
それぞれの面の双方からの寄与を計算して加算すること
によって、あらゆる平面において決定され得る。例え
ば、図６から図８に示された円錐形タイプの発光デバイ
スの場合の結果は、この方法によって得られたものであ
る。
度及びスペクトルは、以下に設定される複数個のファク
タに基づいて計算され得る。計算は、図１に示されてい
るような平面基板上に配置されたマイクロキャビティ構
造に係るものである。図４から図１３において示されて
いるような本発明に係る実施例等の対称非平面基板上に
形成された、同一マイクロキャビティ構造を有する発光
デバイスのＥＬ強度及びスペクトルは、その対称構造の
それぞれの面の双方からの寄与を計算して加算すること
によって、あらゆる平面において決定され得る。例え
ば、図６から図８に示された円錐形タイプの発光デバイ
スの場合の結果は、この方法によって得られたものであ
る。
【００４４】ファクタＩ： 分子発光の波長依存性 これは、フォトルミネッセンスを測定することあるいは
有機層がキャビティではない発光デバイスにおいて発生
する発光を測定することによって得られる。一般に、分
子発光は、波長の関数として非常に広い分布を有してい
る。（例えば１０ｎｍ未満の狭い分子発光を有する有機
材料に関しては、本明細書に記載された角度に関する補
正は有効ではない。なぜなら、この場合にはいずれにし
ろ視角と共に色が変化しないからである。）
有機層がキャビティではない発光デバイスにおいて発生
する発光を測定することによって得られる。一般に、分
子発光は、波長の関数として非常に広い分布を有してい
る。（例えば１０ｎｍ未満の狭い分子発光を有する有機
材料に関しては、本明細書に記載された角度に関する補
正は有効ではない。なぜなら、この場合にはいずれにし
ろ視角と共に色が変化しないからである。）
【００４５】ファクタＩＩ： キャビティ内における状
態密度の自由空間の場合と比較した際の増大度合 これは、自由スペクトル範囲（モード間隔）をキャビテ
ィのモード幅で除したものとして定義されるキャビティ
のフィネスの大きさ及び周波数依存性によって記述され
る。例えば、視角が０゜（デバイスに垂直方向）の場合
のフィネスは以下の式によって計算される：
態密度の自由空間の場合と比較した際の増大度合 これは、自由スペクトル範囲（モード間隔）をキャビテ
ィのモード幅で除したものとして定義されるキャビティ
のフィネスの大きさ及び周波数依存性によって記述され
る。例えば、視角が０゜（デバイスに垂直方向）の場合
のフィネスは以下の式によって計算される：
【数１】 ここで、キャビティの反射層の反射率Ｒ1及びＲ2は、M.
Born and E.Wolf, "Principles of Optics", Pergamon
Press, Norwich 1975 (5th Edition) pps. 40-49, 55-7
0に与えられているフレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）の式を
用いて決定される。周波数依存性はローレンツ型であ
り、スペクトル幅及び中心波長はキャビティのモード幅
と共鳴位置によって与えられる。これらは、転送行列を
用いた式を発光デバイス多層構造全体に対して適用する
ことによって計算される。転送行列を用いた定式化は、
G.Bjork and O.Nilsson, "New Matrix Theory of Compl
icatedLaser Structures", J. of Lightwave Technolog
y, Vol.LT-5, No.1, Jan. 1987, pp.143-146に記載され
ている。状態密度の増大は、波長のみならず光が放射さ
れる方向にも依存することに留意されたい。
Born and E.Wolf, "Principles of Optics", Pergamon
Press, Norwich 1975 (5th Edition) pps. 40-49, 55-7
0に与えられているフレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）の式を
用いて決定される。周波数依存性はローレンツ型であ
り、スペクトル幅及び中心波長はキャビティのモード幅
と共鳴位置によって与えられる。これらは、転送行列を
用いた式を発光デバイス多層構造全体に対して適用する
ことによって計算される。転送行列を用いた定式化は、
G.Bjork and O.Nilsson, "New Matrix Theory of Compl
icatedLaser Structures", J. of Lightwave Technolog
y, Vol.LT-5, No.1, Jan. 1987, pp.143-146に記載され
ている。状態密度の増大は、波長のみならず光が放射さ
れる方向にも依存することに留意されたい。
【００４６】ファクタＩＩＩ： キャビティモードにお
ける光の電界のピークと谷とに関する発光領域の位置 与えられた波長及び与えられた放射方向に関する電界パ
ターンも転送行列を用いた式によって計算される。電界
の谷に対する発光層の値は容易に決定される。
ける光の電界のピークと谷とに関する発光領域の位置 与えられた波長及び与えられた放射方向に関する電界パ
ターンも転送行列を用いた式によって計算される。電界
の谷に対する発光層の値は容易に決定される。
【００４７】ファクタＩＶ： 放射された光のうちの実
際に発光デバイスから出力される（すなわち、誘電体多
層膜反射層を透過してくる）光の割合 これは、
際に発光デバイスから出力される（すなわち、誘電体多
層膜反射層を透過してくる）光の割合 これは、
【数２】 によって表現される。この表式は、ファクタＩＩのフィ
ネスを含むものである。E.F.Schubertらによる以下の参
考文献を参照。
ネスを含むものである。E.F.Schubertらによる以下の参
考文献を参照。
【００４８】ファクタＶ： キャビティによる分子の励
起寿命の低減の度合 これは、実験的にかなり小さいことが確認されている。
この結果は、サンプル内の分子が変化するような発光ス
ペクトルを有する場合にわずかに変化し得る。計算は、
分子の発光レートを、光が完全に内部に反射してデバイ
スから出射しない方向を含む全ての方向に関して平均す
ることによって実行され得る。（例えば、Vredenberg e
t al., Phys. Rev. Lett. 71, 517(1993)を参照。）
起寿命の低減の度合 これは、実験的にかなり小さいことが確認されている。
この結果は、サンプル内の分子が変化するような発光ス
ペクトルを有する場合にわずかに変化し得る。計算は、
分子の発光レートを、光が完全に内部に反射してデバイ
スから出射しない方向を含む全ての方向に関して平均す
ることによって実行され得る。（例えば、Vredenberg e
t al., Phys. Rev. Lett. 71, 517(1993)を参照。）
【００４９】上記５つのファクタに基づく、ＥＬ強度及
びスペクトルの平面マイクロキャビティデバイスからの
視角の関数としての計算結果は、測定結果とよく一致す
ることが確認されている。例えば、図１４は、図２に示
された層特性を有する図１に示された発光デバイス１０
のＥＬ強度及びスペクトルの計算結果を示している。こ
こでは、Ａｌ層２４の反射率は０．８２６＋ｉ１．５と
仮定している。この結果は、図３に示された測定結果と
よく一致している。前述されているように、本発明に従
って非平面基板上に形成されたマイクロキャビティ発光
デバイスに関する計算結果は、デバイスの種々の領域か
らの結果を加算することによって得られる。円錐形の場
合には、あらゆる平面において円錐の双方の面を平面デ
バイスとして近似し得るという点で、最も解析し易い。
図６に示された結果はこのアプローチに基づくものであ
る。ドーム状の基板上に形成されたマイクロキャビティ
構造に関しては、あらゆる平面において、ドーム状表面
の曲面の各々の領域からの遠視野における寄与を積分す
ることによって解析され得る。
びスペクトルの平面マイクロキャビティデバイスからの
視角の関数としての計算結果は、測定結果とよく一致す
ることが確認されている。例えば、図１４は、図２に示
された層特性を有する図１に示された発光デバイス１０
のＥＬ強度及びスペクトルの計算結果を示している。こ
こでは、Ａｌ層２４の反射率は０．８２６＋ｉ１．５と
仮定している。この結果は、図３に示された測定結果と
よく一致している。前述されているように、本発明に従
って非平面基板上に形成されたマイクロキャビティ発光
デバイスに関する計算結果は、デバイスの種々の領域か
らの結果を加算することによって得られる。円錐形の場
合には、あらゆる平面において円錐の双方の面を平面デ
バイスとして近似し得るという点で、最も解析し易い。
図６に示された結果はこのアプローチに基づくものであ
る。ドーム状の基板上に形成されたマイクロキャビティ
構造に関しては、あらゆる平面において、ドーム状表面
の曲面の各々の領域からの遠視野における寄与を積分す
ることによって解析され得る。
【００５０】本発明に従ったマイクロキャビティ発光デ
バイスは特にカラーディスプレイにおいて有用である
が、その他のアプリケーションにおいても有用である。
例えば、本発明に係る発光デバイスは、光相互接続手段
すなわち光ファイバ通信手段におけるトランスミッタ
や、レーザープリンタ手段などのプリントヘッドにおい
ても用いられ得る。この種の手段は、従来技術に係る対
応する手段と実質的に光源に関してのみ異なっている。
バイスは特にカラーディスプレイにおいて有用である
が、その他のアプリケーションにおいても有用である。
例えば、本発明に係る発光デバイスは、光相互接続手段
すなわち光ファイバ通信手段におけるトランスミッタ
や、レーザープリンタ手段などのプリントヘッドにおい
ても用いられ得る。この種の手段は、従来技術に係る対
応する手段と実質的に光源に関してのみ異なっている。
【００５１】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。例えば、前述されているように、
マイクロキャビティエレクトロルミネッセントデバイス
の青方偏移を最小化する目的で、基板表面の種々の形状
配置が企図されている。さらに、マイクロキャビティエ
レクトロルミネッセントデバイスを構成する層数、材
料、及び材料の性質についての広い範囲の選択肢が存在
する。それらの全ての組み合わせは本発明の範疇に属す
るものである。同様に、本発明に係る方法に対する種々
の修正もなされ得るがそれらは本発明の範疇に属するも
のである。前述されているように、デバイスの数学的な
モデルが、青方偏移を最小化することを企図したマイク
ロキャビティＥＬデバイスの設計を改良及び／あるいは
確認するために、あるいは新たな設計そのものを生成す
るために利用され得る。
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。例えば、前述されているように、
マイクロキャビティエレクトロルミネッセントデバイス
の青方偏移を最小化する目的で、基板表面の種々の形状
配置が企図されている。さらに、マイクロキャビティエ
レクトロルミネッセントデバイスを構成する層数、材
料、及び材料の性質についての広い範囲の選択肢が存在
する。それらの全ての組み合わせは本発明の範疇に属す
るものである。同様に、本発明に係る方法に対する種々
の修正もなされ得るがそれらは本発明の範疇に属するも
のである。前述されているように、デバイスの数学的な
モデルが、青方偏移を最小化することを企図したマイク
ロキャビティＥＬデバイスの設計を改良及び／あるいは
確認するために、あるいは新たな設計そのものを生成す
るために利用され得る。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、視
角の変化に伴う発光波長の偏移を低減すなわち最小にす
るマイクロキャビティ有機発光デバイスが提供される。
角の変化に伴う発光波長の偏移を低減すなわち最小にす
るマイクロキャビティ有機発光デバイスが提供される。
【図１】 従来技術に係るマイクロキャビティ発光デバ
イスを構成する種々の層の一例を模式的に示す図。
イスを構成する種々の層の一例を模式的に示す図。
【図２】 マイクロキャビティ層の材料及び厚さの具体
例を示す表。
例を示す表。
【図３】 図１及び２に示された発光デバイスからの発
光強度の波長依存性を種々の視角に関して測定した結果
を示すグラフ。
光強度の波長依存性を種々の視角に関して測定した結果
を示すグラフ。
【図４】 本発明に係る円錐タイプの発光デバイスの鳥
瞰図。
瞰図。
【図５】 本発明に係る円錐タイプの発光デバイスの断
面図。
面図。
【図６】 図２及び４によって規定された発光デバイス
からの発光強度の波長依存性を種々の視角に関して計算
した結果を示すグラフ。
からの発光強度の波長依存性を種々の視角に関して計算
した結果を示すグラフ。
【図７】 平面ＬＥＤと円錐ＬＥＤとのＥＬ性能比較を
示す図。
示す図。
【図８】 平面ＬＥＤと円錐ＬＥＤとのＥＬ性能比較を
示す図。
示す図。
【図９】 本発明に係るディスプレイの一部の鳥瞰図。
【図１０】 図９のＢＢに関する断面を示す図。
【図１１】 本発明に係る別の実施例の断面図。
【図１２】 本発明に係る別の実施例の断面図。
【図１３】 本発明に係る別の実施例の断面図。
【図１４】 図１及び２によって規定された発光デバイ
スからの発光強度の波長依存性を種々の視角に関して計
算した結果を示すグラフ。
スからの発光強度の波長依存性を種々の視角に関して計
算した結果を示すグラフ。
１０ 発光デバイス １２ 基板 １３ 第二平面表面 １４ 底部反射層 １５ 発光デバイス層構造 １６ フィラー層 １７ 第一平面表面 １８ 透明電極層 ２０ 正孔伝達層 ２２ 有機ＥＬ層 ２４ 頂部反射層 ４０ 発光デバイス ４２ 基板 ４３ 平面表面 ６０ 発光デバイス ６２ 基板 ７０ 発光デバイス ７２ 基板 ７４ 平面頂部 ８０ 発光デバイス ８２ 基板 ８４ ドーム状頂部 ９０ 発光デバイス ９２ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊ ｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ティモシー マーク ミラー アメリカ合衆国，08816 ニュージャー ジー，イースト ブランズウィック，テ ィンバー ロード ７ (72)発明者 ルイス ジョシアー ロスバーグ アメリカ合衆国，07960 ニュージャー ジー，モーリスタウン，ウェスタン ア ヴェニュー 207 (56)参考文献 特開 平８−8061（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−3079（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315992（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−38998（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−94994（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28
Claims (22)
- 【請求項１】 エレクトロルミネッセントデバイスにお
いて、 少なくともそのうちの一つの領域が対称非平面表面構造
を有する複数個の所定の領域よりなる表面を有する基板
（６２）と、 前記非平面表面構造上に配置された反射材料よりなる第
一層（２４）と、 反射材料よりなる第二層（１４）と、 前記第一層及び第二層の間に配置されたエレクトロルミ
ネッセンスを有する有機材料よりなる活性層（２３）と
を有しており、 前記活性層及び前記反射層がマイクロキャビティ構造を
形成していることを特徴とするエレクトロルミネッセン
トデバイス。 - 【請求項２】 前記基板が、前記対称非平面表面構造に
対向した平面表面を有していることを特徴とする請求項
第１項に記載のデバイス。 - 【請求項３】 前記基板の前記対称非平面表面構造が前
記基板の前記対向平面表面から延在した頂点を有する円
錐であることを特徴とする請求項第２項に記載のデバイ
ス。 - 【請求項４】 前記円錐がおよそ８゜からおよそ１５゜
の間のウェッジ角を有することを特徴とする請求項第３
項に記載のデバイス。 - 【請求項５】 前記エレクトロルミネッセントデバイス
が、さらに、前記マイクロキャビティ構造が前記基板を
介して光を放射するようにさせる目的で前記活性層に電
界を印加する手段を有することを特徴とする請求項第１
項に記載のデバイス。 - 【請求項６】 前記基板の前記対称非平面表面構造が前
記基板の前記対向平面表面から延在した円錐台であるこ
とを特徴とする請求項第２項に記載のデバイス。 - 【請求項７】 前記対称非平面表面構造が、前記基板の
前記対向平面表面から延在した円錐台部と、 前記円錐台部の上部にドーム状の部分とを有することを
特徴とする請求項第２項に記載のデバイス。 - 【請求項８】 前記ドーム状部分が球面であることを特
徴とする請求項第７項に記載のデバイス。 - 【請求項９】 前記対称非平面表面構造が前記基板の前
記対向平面表面に関して凹部となるドーム状表面を有す
ることを特徴とする請求項第２項に記載のデバイス。 - 【請求項１０】 前記ドーム状表面が球面であることを
特徴とする請求項第９項に記載のデバイス。 - 【請求項１１】 前記対称非平面表面構造の形状が前記
デバイスからの発光波長の視角の関数としての偏移を同
一の組成及び層厚のマイクロキャビティ層構造を有する
平面マイクロキャビティ発光デバイスと比較して低減す
るように形成されていることを特徴とする請求項第１項
に記載のデバイス。 - 【請求項１２】 前記基板が石英、ガラス、サファイ
ア、水晶及び透明プラスチックよりなるグループから選
択されており、 反射材料よりなる前記第一層（２４）が、二酸化シリコ
ン及びシリコン窒化物の互層あるいは二酸化シリコン及
び二酸化チタンの互層からなる誘電体積層物であり、 前記第二反射層（１４）が、Ａｌ、Ａｇ、ＭｇとＡｇの
合金、ＭｇとＡｌの合金、及びＬｉとＡｌの合金からな
るグループから選択されており、 活性層への電界印加する前記手段が、インジウム錫酸化
物あるいはポリアニリン層からなることを特徴とする請
求項第５項に記載のデバイス。 - 【請求項１３】 前記活性層と前記誘電体積層物との間
に配置されたフィラー層（１６）と正孔伝達層（２
０）、電子伝達層を有することを特徴とする請求項第１
２項に記載のデバイス。 - 【請求項１４】 前記マイクロキャビティエレクトロル
ミネッセントデバイスによって前記基板の平面表面に垂
直な方向に放出されるピーク波長が、前記基板の前記平
面表面に垂直な方向から４５゜の方向に放出されるピー
ク波長からおよそ６ｎｍ未満変化していることを特徴と
する請求項第３項に記載のデバイス。 - 【請求項１５】 前記エレクトロルミネッセンスを発す
る有機材料（２３）が、Ａｌｑ、ペリレン誘導体、アン
トラセン、ポリ（フェニレンビニレン）、オキサジアゾ
ルもしくはスチルベン誘導体、及び、前記材料のいずれ
かに対してクマリン、ＤＣＭ、及びローダミン誘導体よ
りなるグループから選択されたドーパントがドーピング
されたもの、よりなるグループから選択されていること
を特徴とする請求項第１項に記載のエレクトロルミネッ
センスデバイス。 - 【請求項１６】 一方が平面表面であって対向する表面
が複数個の非平面対称突出表面構造を有する基板（６
２）と、 各々が前記突出表面構造のそれぞれの上に形成されて各
々発光デバイス（ＬＥＤ）を規定する複数個の有機マイ
クロキャビティ層構造（１５）と、 からなり、 前記層構造は、前記関連する突出表面上に配置された反
射材料よりなる第一層、 反射材料よりなる第二層、 前記第一反射層と前記第二反射層との間に配置されたエ
レクトロルミネッセンスを発する有機材料よりなる活性
層を有していることを特徴とするエレクトロルミネッセ
ンスディスプレイ。 - 【請求項１７】 前記突出表面構造のうちの少なくとも
複数個が円錐であることを特徴とする請求項第１６項に
記載のディスプレイ。 - 【請求項１８】 前記活性層及び前記第一反射層が前記
ディスプレイ全体に亘って実質的に連続であり、前記第
二反射層が前記ＬＥＤの個々のものを規定するようにパ
ターニングされていることを特徴とする請求項第１６項
に記載のディスプレイ。 - 【請求項１９】 前記ＬＥＤのうちの少なくとも隣接す
る３つが前記ディスプレイのピクセルを構成しており、 一つのピクセルの前記隣接するＬＥＤの各々は相異なっ
た色の光を発することが可能であり、 一つのピクセルの前記隣接するＬＥＤの各々は当該ピク
セルの隣接する他のＬＥＤとは相異なった層厚を有する
色調節フィラー層を有しており一つのピクセルの前記隣
接するＬＥＤの各々の前記活性層は実質的に同一の材料
であってかつ同一の層厚を有していて、バイアス電圧が
印加されると一つのピクセルの前記隣接するＬＥＤの各
々によって異なった色の光が放射されることを特徴とす
る請求項第１８項に記載のディスプレイ。 - 【請求項２０】 前記対称非平面突出表面構造の各々の
形状が前記突出表面構造からの発光波長の視角の関数と
しての偏移を同一の組成及び層厚のマイクロキャビティ
層構造を有する平面マイクロキャビティ発光デバイスと
比較して低減するように形成されていることを特徴とす
る請求項第１６項に記載のディスプレイ。 - 【請求項２１】 前記対称非平面構造は、前記非平面構
造の中心を通るＺ軸に関して対称であることを特徴とす
る請求項第１項に記載のエレクトロルミネッセントデバ
イス。 - 【請求項２２】 前記対称突出表面構造は、前記対称突
出表面構造の中心を通るそれぞれのＺ軸に関しておのお
の対称であることを特徴とする請求項第１６項に記載の
ディスプレイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US630237 | 1996-04-10 | ||
| US08/630,237 US5814416A (en) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | Wavelength compensation for resonant cavity electroluminescent devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041071A JPH1041071A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3260655B2 true JP3260655B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=24526361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08633697A Expired - Fee Related JP3260655B2 (ja) | 1996-04-10 | 1997-04-04 | エレクトロルミネッセントデバイス及びエレクトロルミネッセントディスプレイ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5814416A (ja) |
| EP (1) | EP0801429B1 (ja) |
| JP (1) | JP3260655B2 (ja) |
| KR (1) | KR100255899B1 (ja) |
| DE (1) | DE69724690T2 (ja) |
| TW (1) | TW400683B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7903055B2 (en) | 2004-04-30 | 2011-03-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Light-emitting display |
Families Citing this family (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW359765B (en) | 1996-05-10 | 1999-06-01 | Seiko Epson Corp | Projection type liquid crystal display apparatus |
| FR2759495B1 (fr) * | 1997-02-10 | 1999-03-05 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif semiconducteur en polymere comportant au moins une fonction redresseuse et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| US6362566B2 (en) * | 1998-09-11 | 2002-03-26 | Motorola, Inc. | Organic electroluminescent apparatus |
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