特表 2023-543025 複数の光波長を放出するバンドエッジ発光強化有機発光ダイオードベースのデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-12

(54)【発明の名称】複数の光波長を放出するバンドエッジ発光強化有機発光ダイオードベースのデバイス

(51)【国際特許分類】

   H10K 50/85 20230101AFI20231004BHJP

   H10K 50/11 20230101ALI20231004BHJP

【ＦＩ】

H10K50/85

H10K50/11

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023519207

(86)(22)【出願日】2021-09-24

(85)【翻訳文提出日】2023-05-25

(86)【国際出願番号】 US2021052013

(87)【国際公開番号】W WO2022067073

(87)【国際公開日】2022-03-31

(31)【優先権主張番号】63/083,450

(32)【優先日】2020-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/083,496

(32)【優先日】2020-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518319115

【氏名又は名称】レッド バンク テクノロジーズ リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】マグノ，ジョン エヌ．

(72)【発明者】

【氏名】コッホ，ジーン シー．

【テーマコード（参考）】

3K107

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107CC07

3K107DD06

3K107DD53

3K107DD66

3K107FF06

3K107FF15

(57)【要約】

有機発光ダイオードを含み、複数の波長の光を同時に放出することができる、発光フォトニック結晶、及びその製造方法が開示される。開示された発光フォトニック結晶は、ストップバンドの２つのエッジの波長で光を放出する。開示されたデバイスのストップバンド幅の調整方法も開示される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単一の発光フォトニック結晶であって、前記単一の発光フォトニック結晶は、前記単一のフォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有し、
前記有機電界発光エミッタ材料は、前記フォトニック結晶の光学的厚さの１０％未満を有するゾーンに局在する、有機発光材料を含み、
前記有機電界発光エミッタ材料は、前記フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し、
前記フォトニック結晶は、前記有機電界発光エミッタ材料が重なる、前記ストップバンドのエッジに対応する波長で光を放出し、
前記フォトニック結晶は、変化する屈折率の層の積み重ねを更に含み、
より低い屈折率の材料の層は、前記有機電界発光エミッタ材料を含む、単一の発光フォトニック結晶。

【請求項2】

前記層の積み重ねが、λ／２の変調周期を有する屈折率の（光学的厚さで測定された）周期的変調を有し、式中、λは、前記フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい、請求項１に記載の単一の発光フォトニック結晶。

【請求項3】

前記単一の発光フォトニック結晶によって構成された、変化する屈折率の前記層の積み重ねが、より高い屈折率を有する材料の第１の層、及びより低い屈折率を有する材料の第２の層を含む、異なる屈折率を有する材料の少なくとも１対の層を含み、
前記２つの層を合わせた全光学的厚さがλ／２に等しく、式中、λは、前記フォトニック結晶ストップバンドの前記中心波長に等しい、請求項１に記載の単一の発光フォトニック結晶。

【請求項4】

前記層の積み重ねを通る前記屈折率変調の前記周期が、（２ｎ＋１）λ／４に等しい光学的厚さを有する一定屈折率の層の挿入によって、１～７回中断され、式中、ｎは、１～３の整数であり、λは、前記フォトニック結晶の前記ストップバンドの前記中心波長である、請求項２に記載の単一の発光フォトニック結晶。

【請求項5】

前記層の積み重ねを通る前記屈折率変調の前記周期が、３λ／４の厚さを有する層によって１回中断され、前記層の積み重ねの前記屈折率変調を中断する前記層が、前記有機電界発光エミッタ材料を含む、請求項４に記載の単一の発光フォトニック結晶。

【請求項6】

前記ストップバンドの前記エッジは、前記有機電界発光エミッタ材料による自由空間発光性発光の測定放射輝度が、前記エミッタ材料の前記自由空間発光スペクトルのピーク放射輝度の４分の１よりも大きい波長で発生する、請求項１に記載の単一のフォトニック結晶。

【請求項7】

前記第１の材料層及び前記第２の材料層が、同じ光学的厚さを有しない、請求項３に記載の単一の発光フォトニック結晶。

【請求項8】

請求項１に記載の単一の発光フォトニック結晶を含み、前記単一のフォトニック結晶内に配置された光輝性材料を各々が有する、１つ以上の他の発光フォトニック結晶を更に含む、発光デバイスであって、
前記他の単一の発光フォトニック結晶の各々において、前記有機光輝性材料は、前記フォトニック結晶の前記ストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し、
前記他の単一の発光フォトニック結晶の各々は、ストップバンドの前記エッジに対応する波長で光を放出し、
前記他の単一の発光フォトニック結晶の各々は、周期的に変化する屈折率を有し、
第１の単一の発光フォトニック結晶からの光が、前記他の単一の発光フォトニック結晶内の前記光輝性エミッタ材料によって吸収され、前記他の単一の発光フォトニック結晶に光輝性発光をさせるときに、前記１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶からの発光が生成される、発光デバイス。

【請求項9】

前記フォトニック結晶が、前記ストップバンドの前記短波長エッジに対応する波長で光を放出し、
第２の有機電界発光エミッタ材料が、前記単一のフォトニック結晶内に配置され、
前記第２の有機電界発光エミッタ材料が、前記フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し、
前記フォトニック結晶がまた、前記第２の有機電界発光エミッタ材料が重なる、前記ストップバンドの前記長波長エッジに対応する波長で光を放出する、請求項１に記載の単一のフォトニック結晶。

【請求項10】

隣接層に対応する低屈折率を各々が有する前記電界発光材料及び追加の有機材料を含む、前記層が、金属製反射板に隣接して位置する、請求項１に記載の単一のフォトニック結晶。

【請求項11】

単一の発光フォトニック結晶であって、前記単一の発光フォトニック結晶は、前記単一のフォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有し、λ／２（式中、λは、前記フォトニック結晶ストップバンドの前記中心波長に等しい）の変調周期を有する屈折率の（光学的厚さで測定された）周期的変調を有する、層の積み重ねと、１つ以上のストップバンド内に光を放出し、それによって、前記単一の発光フォトニック結晶に、２つの別個の異なるストップバンドエッジと関連付けられた光を放出させるように構成された、エミッタと、を含む、単一の発光フォトニック結晶。

【請求項12】

単一の発光フォトニック結晶であって、前記単一の発光フォトニック結晶は、前記単一のフォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有し、λ／２（式中、λは、前記フォトニック結晶ストップバンドの前記中心波長に等しい）の変調周期を有する屈折率の（光学的厚さで測定された）周期的変調を有する、層の積み重ねを含み、前記層の積み重ねを通る前記屈折率変調の前記周期は、（２ｎ＋１）λ／４に等しい光学的厚さを有する一定屈折率の層の挿入によって、１～７回中断され、式中、ｎは、１～３の整数であり、λは、前記フォトニック結晶の前記ストップバンドの前記中心波長である、単一の発光フォトニック結晶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明者：Ｊｏｈｎ Ｎ． Ｍａｇｎｏ及びＧｅｎｅ Ｃ． Ｋｏｃｈ
優先権出願の相互参照
本出願は、２０２０年９月２５日に出願された米国仮特許出願第６３／０８３，４５０号（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）、及び２０２０年９月２５日に出願された米国仮特許出願第６３／０８３，４９６号（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）の、より早い出願日の米国特許法第１１９条（ｅ）下の利益を主張する。

【背景技術】

【0002】

米国特許第１１，１３９，４５６号として２０２１年１０月５日に発行される予定の、２０１７年１２月２０日に出願された米国特許出願第１５／７３８，２１４号は、単一の一次元フォトニック結晶内に、４分の１波の光学的厚さの単一のゾーン又は層として有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が埋設されている、（ＢＥ－ＯＬＥＤと呼ばれる）発光フォトニック結晶デバイスを開示している。通常、フォトニック結晶の低屈折率ゾーン／高屈折率ゾーン交互構造の、低屈折率ゾーンのうち１つは、ＯＬＥＤ構造を含む。ＢＥ－ＯＬＥＤデバイスの機能は、フォトニック結晶内の「ストップバンド」（バンドギャップとも称される）の形成に依存する。ストップバンドは、光の伝播に対する波動方程式の解が存在しない、光波長の範囲である。すなわち、これらの波長については、フォトニック結晶に埋設された発光分子は、フォトニック結晶構造内の屈折率交互の方向に、光を放出することができない。フォトニック結晶では、ストップバンドの中心波長は、フォトニック結晶内の高屈折率ゾーン及び低屈折率ゾーンの各々の光学的厚さの４倍である値を有する。

【図面の簡単な説明】

【0003】

以下の詳細な説明は、以下の図面を参照する。

【図1】図２のような２つのフォトニック結晶構造の、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【図2】本開示によるバンドエッジ発光の実施形態を近似する、フォトニック結晶構造と、バンドエッジ発光の実施形態を近似する、フォトニック結晶構造とを示す。

【図3】３つのフォトニック結晶構造の、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【図4】３つのフォトニック結晶構造の、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【図5】本開示によるバンドエッジ発光の実施形態を近似する、２つのフォトニック結晶構造を示す。

【図6】２つのフォトニック結晶構造の、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【図7】本発明のバンドエッジ発光の実施形態に近似する、フォトニック結晶構造を示す。

【図8】２つのフォトニック結晶構造の、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【図9】本発明のバンドエッジ発光の実施形態を近似する、フォトニック結晶構造を示す。

【図10】２つのフォトニック結晶構造の、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【図11】本開示による一実施形態の、層の積み重ねの一部分の屈折率プロファイルを示す。

【図12】本開示による、様々な実施形態の態様を例示する。

【図13】本開示による、様々な実施形態の態様を例示する。

【図14】２つのフォトニック結晶構造の、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【図15】本開示によるバンドエッジ発光デバイスの実施形態を近似し、ストップバンド分光幅を調整する２つの異なる方法を使用する、フォトニック結晶の積み重ねの、コンピュータモデル化された反射スペクトルを示す。

【発明を実施するための形態】

【0004】

ＢＥ－ＯＬＥＤデバイスの発光機能は、これらのデバイス内で、ストップバンドのエッジ（一般に、短波長エッジ）が、ＯＬＥＤ構造内の電界発光材料の発光スペクトルバンドと重なるという事実に依存する。フォトニック結晶と関連付けられたストップバンドのバンドエッジ波長の状態密度が、空気中又は真空中の同じ波長の状態密度よりもかなり高いことは、フォトニック結晶の特性である。その結果は、電界発光材料の発光が、他の媒体での発光よりも大幅に強化されるということである。加えて、バンドエッジ状態又はバンドエッジモードで放出された光のかなりの部分が、バンドエッジ波長内の高光束で光輝性分子を照らす、フォトニック結晶構造内に保持される。この保持された強い光は、電気励起のために励起状態にある電界発光材料の他の分子からの、追加の発光を誘導する。バンドエッジ伝搬モードに放出される光は、ＢＥ－ＯＬＥＤの表面の法線の周りの狭いバンド状の角度内で発光せざるを得ないので、かつ、誘導された発光は、誘導光放射の伝播モードを複製するので、光は、ＢＥ－ＯＬＥＤによって、狭い円錐状の角度内で放出される。ＢＥＯＬＥＤの表面の法線の周りの狭い円錐状の角度内の発光は、ＢＥ－ＯＬＥＤからの光のほぼ完全なアウトカップリングをもたらし、従来のＯＬＥＤよりも、はるかにエネルギー効率が高くなる。

【0005】

ＢＥ－ＯＬＥＤの高エネルギー効率及びコリメート発光は、多くの用途に非常に望ましい。加えて、これらのデバイスの狭いスペクトル発光バンドはまた、発光に高飽和色が必要なときに、非常に望ましい場合がある。しかしながら、狭いスペクトル発光バンドは、白色光を必要とする用途でＢＥ－ＯＬＥＤを使用することを意図する場合、問題である。この問題に対するいくつかの解決策は、既に検討されている。１つは、同じ基板上に互いに隣接し、異なる色を発光する、複数のＢＥ－ＯＬＥＤを据えることである。このアプローチの問題は、その製造の複雑さ、及び、発光角の全範囲にわたって均一な光色度を生成するために、色を一緒に混合するランプ光学素子を製造することが非常に困難なことである。米国特許出願公開第２０１８／０１９０９２９号は、（例えば、青色又は紫色の）より短波長の光を放出するＢＥ－ＯＬＥＤの発光面に発光材料がコーティングされた、ＢＥ－ＯＬＥＤベースのデバイスを記載している。ＢＥ－ＯＬＥＤからの光は、その材料から光輝性発光を生成する、光輝性材料によって吸収される。使用される光輝性材料は、白色光を放出することができる。この場合、発光が広い円錐状の角度にわたっており、このことは、いくつかの用途では望ましくない場合がある。加えて、ＢＥ－ＯＬＥＤからのより短波長の光のいくつかが白色光輝性最上層を通して漏れると、発光角に対する発光の均一性が損なわれる可能性がある。ＢＥ－ＯＬＥＤ発光の漏れをなくすために、十分な厚さの白色光輝性材料がコーティングされると、光輝性材料内の光吸収により、デバイスのエネルギー効率が損なわれる可能性がある。

【0006】

複数の波長（例えば、白色光）で、狭い円錐状の角度内で光を放出し、かつ、放出する角度の範囲にわたって均一な色度を有する、ＢＥ－ＯＬＥＤベースのデバイスが必要である。

【0007】

米国特許出願第２０１８／０１８３００７号では、バンドエッジ発光強化有機発光ダイオード（ＢＥ－ＯＬＥＤ）は、好ましくは、デバイス内の他の材料層と同じ光学的厚さλ／４を有する有機層（例えば、本文献の図７の層７１０）で製造され得ることが開示されている（式中、λは、ＢＥ－ＯＬＥＤの周期構造によって作成された、ストップバンドの中心波長である）。図２に描かれたデバイス２５０は、この種のデバイスである。

【0008】

ＢＥ－ＯＬＥＤデバイスは、有機層を有し得、同様に、３λ／４の層厚を有し得ることが判明している。このようなより厚い有機層をデバイスに組み込む可能性がある理由は、層７１０内の有機副層の厚さが、ＯＬＥＤの性能を最適化する際の電子的な考慮事項によって、主に決定されることである。比較的薄い有機層を有する光学的制約は、最適なＯＬＥＤ性能に必要な副層厚に抵触する可能性があるため、青色発光デバイスでは上記は特に重要である。

【0009】

層２１４及び層２１６は、層２２０及び層２１８と同様に、（光学的厚さの観点から）互いに同じ空間関係を有することが分かる。これらの層はまた、互いに同じ位相関係を有する。このような理由から、デバイス２００の光学積層体は、デバイス２５０の光学積層体と同様の様式で、２つのバンドエッジを有するストップバンドを生成する、単一のフォトニック結晶として機能する。同様の理由から、３λ／４だけでなく、５λ／４及び７λ／４の厚さを有する層を含む光学積層体を有するデバイスもまた、単一のフォトニック結晶として機能する。

【0010】

意外にも、我々は、より大きな光学的厚さの層を組み込むことが、ＢＥ－ＯＬＥＤ構造におけるより薄い層、光学的厚さの層よりも、大きな性能上の利点を有することを学んだ。厚さ３λ／４又は５λ／４の層を追加することにより、ＢＥ－ＯＬＥＤで作成されたストップバンドの幅が狭くなる。より厚い層を使用することにより、ＢＥ－ＯＬＥＤのストップバンドを十分に縮小することによって、ストップバンドの両端で、２波長の光を放出するために使用することができる。

【0011】

図１は、図２に示された構造を有するＢＥ－ＯＬＥＤ２００を近似する、コンピュータシミュレーションした光反射スペクトル１００を示す。光学的厚さが３８２．５ｎｍ（物理的厚さ＝２１３ｎｍ）で、屈折率が１．７７の有機層２０２は、ＢＥ－ＯＬＥＤフォトニック結晶の積み重ねの５１０ｎｍでの中心波長又は設計波長と比較して、３λ／４の光学的厚さを有する。本デバイスの反射スペクトル（実線）は、λ／４の有機層光学的厚さを有する同等のデバイス２５０（米国特許出願第２０１８／０１８３００７号からの従来技術）の反射スペクトル（破線）に対してプロットされている。ストップバンドは、幅が約１６７ｎｍから幅が１３２ｎｍに狭くなっている。したがって、ここに示される実施形態では、約４３８ｎｍ及び６１０ｎｍでピークに達するストップバンドのサイドバンドは、より薄い有機層を有するデバイスよりも反射性が高い。

【0012】

５λ／４の光学的厚さを有する更に厚い有機層をデバイスに使用することができ、λ／４及び３λ／４の有機層厚さを有するデバイスのモデル化されたスペクトルと比較して、結果として生じるデバイスのコンピュータモデル化された反射スペクトルのプロット３００の図３に示されるように、ストップバンドの幅の更なる減少をもたらす。

【0013】

図４は、図５に示された構造５１０及び構造５２０のシミュレーションした反射スペクトルのプロット４００を示し、構造２５０のスペクトルと比較する。構造５１０は、有機層に最も近い２つのｎ＝１．３９（低屈折率）の層が２７６ｎｍ（３λ／４の光学的厚さ）まで厚くされていることを除いて、構造２５０と同様である。構造５２０は、有機層（ｎ＝１．７７）に最も近い２つのｎ＝１．３９（低屈折率）の層が２７６ｎｍ（３λ／４の光学的厚さ）まで厚くされていることを除いて、構造２００と同様である。図４から、有機層以外の層の厚さをλ／４～３λ／４に増やすこともまた、ＢＥ－ＯＬＥＤデバイスのストップバンドの幅を縮小するのに役立つことが分かる。

【0014】

図６は、図７に示された構造７１０のシミュレーションした反射スペクトルを示し、構造５１０のスペクトルと比較する。構造７１０は、有機層（ｎ＝１．７７）に最も近い追加の２つのｎ＝１．３９の層が２７６ｎｍ（３λ／４の光学的厚さ）まで厚くされていることを除いて、５１０のものと同様である。追加の２つのｎ＝１．７７の層を加えると、フォトニックストップバンドの幅が更に縮小する。

【0015】

図８は、図９に示された構造９１０のシミュレーションし反射スペクトルを示し、構造２５０のスペクトルと比較する。構造９１０は、構造２５０内のｎ＝１．３９層のうちの２つが９２ｎｍ～６７４ｎｍ（７λ／４の光学的厚さ）まで厚くされていることを除いて、構造２５０と同様である。予想されるように、この変更はストップバンドの幅を狭くする。

【0016】

発光フォトニック結晶のストップバンド幅を狭めるための別のアプローチは、フォトニック結晶の多層積層体における、周期的に変化する屈折率の結晶のプロファイルを変更することである。図１０は、プロファイルの周期をλ／２から変化させずに、ＯＬＥＤ構造の周りに構築された、フッ化マグネシウム及び二酸化チタン交互の層を含む発光フォトニック結晶における、低屈折率（フッ化マグネシウム、屈折率Ａ）の層の厚さ「ａ」の、高屈折率（二酸化チタン、屈折率Ｂ）の層の厚さ「ｂ」に対する比率を変化させることの、フォトニック結晶の反射スペクトルへの影響を示す。図１１は、ａ≠ｂの場合の層の積み重ねの屈折率プロファイルを示す。ａ＝ｂ＝０．２５λの反射スペクトル、ａ＝０．３５λ、ｂ＝０．１５λの反射スペクトル、及びａ＝０．３９λ、ｂ＝０．１１λの反射スペクトルを図１０に示す。「ａ」を０．２５λ～０．３９λに変更することにより、ストップバンドの幅が３０ｎｍ超減少したことが明らかである。

【0017】

これまでの本発明の実施形態の説明では、単一の発光フォトニック結晶内のＯＬＥＤ構造の両側に構築された構造によって構成された層は、それぞれ２つの材料のみを含み、１つは高屈折率を有し、１つは低屈折率を有していると想定されている。単一の発光フォトニック結晶の設計において、より高い屈折率層とより低い屈折率層との間に、１つ以上の中間屈折率層を介在させることは、有利であり得る。

【0018】

１つの（前）面のみから光を生成する発光デバイスを生産することが望ましい場合、反射板、例えば、金属製反射板は、単一の発光フォトニック結晶と、それが構築される基板との間、又はその反対面上のいずれかで製造され得る。金属製反射板が使用される場合、注意が必要なのは、金属製反射板が、光の位相に４分の１の波動シフトをもたらす点であり、したがって、金属表面に直接隣接する層は、λ／４に等しい厚み付加部分によって増加された、光学的厚さを有すべきである。

【0019】

本開示による単一の発光フォトニック結晶内の有機層は、単一の発光フォトニック結晶を構成する層の積み重ねの中央に置かれる必要はなく、実際には、使用される場合、金属製反射板に隣接していてもよい。この場合、金属製反射板は、デバイスの電極、又は電極の構成要素として機能し得る。

【0020】

図１２は、本開示による別の実施形態１２００を示す。ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２は、従来のＯＬＥＤを含む。従来のＯＬＥＤは、（インジウムスズ酸化物又はインジウム亜鉛酸化物などの）透明導電性酸化物から構成され得る陽極１２１８ａと、
透明導電性酸化物層１２１８ｂ及び非常に薄い低仕事関数金属層１２１６を順番に含み得る陰極と、を含む。ＢＥ－ＯＬＥＤ光学構造が損なわれない限り、他の透明陽極構造及び透明陰極構造を使用することができる。従来のＯＬＥＤ構造は、ホール注入層１２０６、ホール輸送層１２０８、電界発光材料を含む層１２１０、電子輸送層１２１２、及び電子注入層１２１６を更に含み得る。従来のＯＬＥＤ構造は、ホールブロック層、電子ブロック層又は励起子ブロック層（図示せず）を更に含み得る。

【0021】

実施例１２００では、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２は、まず、基板１２３４上に鏡面反射金属層１２２６を堆積させることによって、基板１２３４上に構築される。（この反射板１２２６の存在は、デバイスからの両面放出が望ましいかどうかに応じて任意である。）次に、透明材料層の対１２２４が、反射層１２２６の上に構築される。まず、比較的高い屈折率を有する透明材料の層１２２８が層１２２６上に構築され、次に、層１２２８上に比較的低屈折率層１２４２が構築される。層１２４２と、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２によって構成された、他の光学機能屈折率ゾーンとは異なり、層１２２８は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の半分の光学的厚さを有し得る。この半分の波の厚さは、金属層１２２６から反射された光波に生じる、位相シフトを補うことを意図している。一方、対１２２４の材料からなる、他の低屈折率層１２４２は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１の光学的厚さを有する。デバイス１２００の構造における層対は、図１２を右から左へ読んで説明している。したがって、我々は、層対１２２４を高／低屈折率層対として称する。

【0022】

更に４つの高／低屈折率層対１２２０が、対１２２４上に構築される。これらの層対は、各々、比較的高屈折率層１２３２及び比較的低屈折率層１２３０を含む。層１２３０及び層１２３２の全ては、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する。次に、従来のＯＬＥＤ構造の層を、１２１８ａ、１２０６、１２０８、１２１０、１２１２、１２１４、１２１６及び１２１８ｂの順に構築する。電極層１２１８ａ及び１２１８ｂは各々、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する。他のＯＬＥＤ層１２０６、１２０８、１２１０、１２１２、１２１４及び１２１６が結合し、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する、単一の低屈折率ゾーン１０４を作成する。更に５つの低／高屈折率層対１２２２が、陰極層１２１８ｂの上面上に構築される。層対１２２０と同様に、層対１２２２は、比較的低屈折率層１２３０及び比較的高屈折率層１２３２を含む。層対１２２２の全ての層は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する。ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２の機能が悪影響を受けない限り、ＯＬＥＤ構造１２０４、及びその関連付けられた電極は、フォトニック結晶１２０２の中央に置かれる必要はなく、実際には、反射板１２２６に隣接して位置してもよい。

【0023】

ゾーン１２０４の層が一緒に加えられると、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい光学的厚さを有する、単一の比較的低屈折率ゾーンが生成されるため、ＢＥ－ＯＬＥＤは、実際には、単一のフォトニック結晶として機能する。例示的な実施形態１００では、従来のＯＬＥＤ構造の一方の側に５つの高／屈折率対があり、他方の側に５つの低／高屈折率対がある。より少ない数の交互に並ぶ屈折率層の構成、又はより多い数の交互に並ぶ屈折率層の構成が可能であり、有利であり得る。

【0024】

デバイス１２００は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２の上に構築された、第２の１－Ｄフォトニック結晶構造１２５０を更に含む。フォトニック結晶１２５０を生成するために、まず、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２の最後の低／高屈折率層対１２２２の上に、更に５つの低／高屈折率層対１２３８が構築される。これらの層対は、比較的低屈折率層１２４４及び比較的高屈折率層１２４６を含む。次に、光輝性材料を含む比較的低屈折率層１２３６が、層対１２３８の積み重ねの上に構築される。最後に、更に５つの高／低屈折率層対１２４０が、層１２３８の上に構築される。これらの屈折率層対１２４０はまた、比較的低屈折率層１２４４及び比較的高屈折率層１２４６も含む。フォトニック結晶構造１２３４（１２４４、１２４６及び１２３６）の全ての層は、フォトニック結晶構造１２３４のストップバンドの所望の中心波長の４分の１である、同じ光学的厚さを有する。

【0025】

デバイス１２００が通電されると、電子は、陰極層１２１８ｂからＯＬＥＤ構造１２０４の中心に向かって流れ、ホールは、陽極層１２１８ａから同じ場所に向かって流れる。電子及びホールは、発光層１２１０内で接触し、電界発光材料の分子上に励起子を形成する。ＢＥ－ＯＬＥＤ構造内の層厚は、フォトニック結晶ストップバンドのバンドエッジのうちの１つが、電界発光材料の発光バンド波長を覆うように、選択される。ほとんどの場合、ストップバンドの短波長端のバンドエッジは、電界発光バンドと重なるように選択される。これにより、ＢＥ－ＯＬＥＤ内の層がより厚く、より容易に作製されることを可能にするだけでなく、ＯＬＥＤ構造が機能的な厚さを有する有機層を含むことを可能にすることになる。電界発光材料は、フォトニック結晶内の光環境のために、バンドエッジモードに光を放出せざるを得ない。バンドエッジモードに放出された光は、発光分子上の励起子からの発光を、励起子の形成と同じくらい迅速に誘導するのに十分な発光強度が発光層にあるように、フォトニック結晶構造内に蓄積する。バンドエッジモードに放出された光は、デバイス内の層平面に垂直に伝播するので、誘導された発光からの光も同じことを行う。

【0026】

ＢＥ－ＯＬＥＤ構造内の層対の数を変化させ、また、隣接する層間の屈折率差を変化させることにより、ＢＥ－ＯＬＥＤフォトニック結晶構造から逃げる光の量を制御することができる。反射板１２２６に向かって逃げる光が反射され、ＢＥ－ＯＬＥＤ構造内に戻る。逆方向に逃げる光は、フォトニック結晶構造１２５０に入る。加えて、ＢＥ－ＯＬＥＤ内の層対の数を変化させることにより、ストップバンドの幅、したがって、２つのバンドエッジが生じる波長が変化する。層対の数を増やすと、ストップバンドの幅が縮小する。

【0027】

構造１２５０内の層厚は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２によって放出される光よりも長い波長でのストップバンドを有する、フォトニック結晶構造を作成するので、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２から出る光は、構造１２５０内の最初の５つの層対を、比較的妨げられずに通過する。例えば、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０３によって放出された光は、紫色光又は青色光であり得、一方、フォトニック結晶構造１２５０の短波長バンドエッジは、可視スペクトルの黄色部分にあり得る。

【0028】

層１２３６内の光輝性材料は、その励起スペクトルが、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２の発光バンドと重なるように、選択される。ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２から層１２３６に入る光は、ある程度は、層１２３６内の光輝性材料によって吸収され、したがって、発光分子上に励起子を形成する。構造１２５０内の層の厚さは、フォトニック結晶１２５０のストップバンドの短波長端のバンドエッジが、層１２３６内の光輝性材料の発光スペクトルと重なるように、選択される。したがって、この材料は、フォトニック結晶１２５０と関連付けられたバンドエッジモードに、材料の光輝性発光を放出せざるを得ない。ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２の場合のように、層１２３６によって発光された光の一部分は、構造１２５０内に蓄積し、層１２３６内の光輝性分子からの更なる発光を誘導する。構造１２５０から構造１２０２に向かって後方に放出される光は、その構造又は反射板１２２６によって反射し戻る。構造１２３４内に保持されない光は、狭い円錐状の角度に広がる光線として、表面１２４８から出る。出光面１２４８の色度又は色温度は、層１２３６内の光輝性材料の濃度を変化させることにより、制御され得る。光輝性材料は、層１２３６の全ての厚さで存在し得るか、又は、層１２３６内のより薄い副層で存在し得る。光輝性材料はまた、構造１２５０の中心にある、２つ以上の層に存在し得る。

【0029】

ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２によって放出された光は、青色光又は紫色光であり得、構造１２５０によって放出された光は、黄色光であり得る。この場合、デバイス１２００から放出された光は、白色光として認識される。

【0030】

構造１２３４は、反射板１２２６での光位相シフトに対して適切な層厚の許容値をとった場合、かつ、ＢＥ－ＯＬＥＤによって構成されたフォトニック結晶が、層１２３６によって放出された光を反射し戻らない場合、代替的に、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２と反射板１２２６との間に設置され得ることが容易に分かる。また、ＯＬＥＤ１２０４の構成は、陰極対向反射板１２２６及び陽極対向構造１２５０で反転され得る。構造１２５０と同様の第２のフォトニック結晶が、表面１２４８の上に構築され得るが、この第３の構造は、構造１２０２及び構造１２３４とは異なる波長で光を放出するであろうこともまた、容易に分かる。例えば、ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２は、青色光を放出し得、構造１２５０は、緑色光を放出し得、青色光と緑色光の両方は、第３の構造内の光輝性分子をポンプ又は励起して、第３のフォトニック結晶の更なる第３のセットのバンドエッジモードに、赤色光を放出し得る。結合された青色発光、緑色発光及び赤色発光は、白色光、すなわち、ＣＩＥ １９３１ ２°ＸＹＺ色空間の色度座標が、ＣＩＥ １９３１ ２°ＸＹＺ色空間の色度図のｘ＝０．２５～０．５及びｙ＝０．２～０．４５により画定された、長方形にある光として認識される。

【0031】

図１３は、本発明１３００の別の実施形態を示す。本デバイスは、光輝性材料の層１３２４を追加していることを除き、上記の構造１２０２と同様のＢＥ－ＯＬＥＤ構造１３０２を含む。ＢＥ－ＯＬＥＤ１２０２と同様に、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２は、従来のＯＬＥＤを含む。従来のＯＬＥＤは、（インジウムスズ酸化物又はインジウム亜鉛酸化物などの）透明導電性酸化物から構成され得る陽極１３１８ａと、
透明導電性酸化物層１３１８ｂ及び非常に薄い低仕事関数金属層１３１６を順番に含み得る陰極と、を含む。ＢＥ－ＯＬＥＤ光学構造が損なわれない限り、他の透明陽極構造及び透明陰極構造を使用することができる。従来のＯＬＥＤ構造は、ホール注入層１３０６、ホール輸送層１３０８、電界発光材料を含む層１３１０、電子輸送層１３１２、及び電子注入層１３１６を更に含み得る。従来のＯＬＥＤ構造はまた、ホールブロック層、電子ブロック層又は励起子ブロック層（図示せず）も更に含み得る。

【0032】

ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２は、まず、基板１３２８上に鏡面反射金属層１３２６を堆積させることによって、基板１３２８上に構築される。（反射板１３２６は、デバイスからの両面発光が望ましいかどうかに応じて任意である。）透明材料の層１３３２が、反射層１３２６の上に構築される。ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２によって構成された、他の光学機能屈折率ゾーンとは異なり、層１３３２は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の半分の光学的厚さを有し得る。この半分の波の厚さは、金属層１３２６から反射された光波に生じる、位相シフトを補うことを意図している。

【0033】

４つの屈折率層対１３２０が、層１３３２上に構築される。これらの層対は、各々、比較的低屈折率層１３３６及び比較的高屈折率層１３３８を含む。層１３３６及び層１３３８の全ては、ＢＥＯＬＥＤ１３０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する。デバイス１３００の構造における屈折率層対は、図１３を右から左へ読んで説明している。したがって、我々は、層対１３２０を低／高屈折率層対として称する。

【0034】

次に、光輝性材料を含む層１３２４が、最後の屈折率層対１３２０の上に構築される。この層１３２４は、その両側の層と比較して、比較的低い屈折率を有する。次いで、層１３３８及び層１３３６を含む高／低屈折率層対１３２２が、層１３２４の上に構築される。

【0035】

次に、従来のＯＬＥＤ構造の層を、１３１８ａ、１３０６、１３０８、１３１０、１３１２、１３１４、１３１６及び１３１８ｂの順に構築する。電極層１３１８ａ及び１３１８ｂは各々、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する。他のＯＬＥＤ層１３０６、１３０８、１３１０、１３１２、１３１４及び１３１６が結合し、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する、単一の低屈折率ゾーン１３０４を作成する。更に５つの低／高屈折率層対１３２０が、陰極層１３１８ｂの上面上に構築される。層対１３２０及び１３２２の全ての層は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい、光学的厚さを有する。ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２の機能が悪影響を受けない限り、ＯＬＥＤ構造１３０４、及びその関連付けられた電極は、フォトニック結晶１３０２の中央に置かれる必要はなく、実際には、反射板１３２６に隣接して位置してもよい。

【0036】

ゾーン１３０４の層が一緒に加えられると、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２内のフォトニック結晶構造によって生成される、ストップバンドの中心波長の４分の１に等しい光学的厚さを有する、単一の比較的低屈折率ゾーンが生成されるため、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２は、実際には、単一のフォトニック結晶として機能する。

【0037】

デバイス１３００が通電されると、電子は、陰極層１３１８ｂからＯＬＥＤ構造１３０４の中心に向かって流れ、ホールは、陽極層１３１８ａから同じ場所に向かって流れる。電子及びホールは、発光層１３１０内で接触し、電界発光材料の分子上に励起子を形成する。ＢＥ－ＯＬＥＤ構造内の層厚は、フォトニック結晶のストップバンドの短波長端におけるバンドエッジが、電界発光材料の発光バンド波長を覆うように、選択される。電界発光材料は、フォトニック結晶内の光環境のために、バンドエッジモードに光を放出せざるを得ない。バンドエッジモードに放出された光は、層１３１０の発光分子上の励起子からの発光を、励起子の形成と同じくらい迅速に誘導するのに十分な発光強度が発光層にあるように、フォトニック結晶構造内に蓄積する。バンドエッジモードに放出された光は、デバイス内の層平面に垂直に伝播するので、誘導された発光からの光も同じことを行う。

【0038】

デバイス１３００のフォトニック結晶構造内に保持された、発光層１３１０からの光は、ある程度は、層１３２４内の光輝性材料によって吸収され、光の生成を減衰する励起子を作成する。層１３２４内の光輝性材料は、その発光スペクトルが、デバイス１３００によって構成されたフォトニック結晶のストップバンドの長波長バンドエッジと重なるように、選択される。層１３２４内の光輝性材料は、それによって、フォトニック結晶のバンドエッジモードにのみ光を放出せざるを得ない。層１３１０で生成された光の場合と同様に、バンドエッジモードに放出された光は、層１３２４の発光分子上の励起子からの発光を、励起子の形成と同じくらい迅速に誘導するのに十分な発光強度がその層にあるように、フォトニック結晶構造内に蓄積する。長波長バンドエッジでバンドエッジモードに放出された光は、デバイス内の層平面に垂直に伝播するので、層１３２４で誘導された発光からの光も同じことを行う。

【0039】

デバイス１３００の発光は、ストップバンドの両方のバンドエッジで発生するため、デバイス１３００は、２つの別個の波長で発光する。例えば、短波長バンドエッジモードで紫色光又は青色光を放出し、長波長バンドエッジモードで赤色光を放出するデバイスが製作され得る。層１３２４内の光輝性材料の濃度を変化させることにより、生成された長波長光の量に対する短波長光の量の比率を変化させることができる。

【0040】

ＢＥ－ＯＬＥＤ構造１３００内の層対の数を変化させ、また、隣接する層間の屈折率差を変化させることにより、ＢＥ－ＯＬＥＤフォトニック結晶構造内の光保持量を制御することができる。（層対の数を変化させると、フォトニック結晶によって作成されたストップバンドの幅を変更し得ることを学んだ。意外にも、より多くの層対を追加すると、ストップバンドの分光幅を狭くすることを見出した。したがって、層厚、及び層対の数を調節することにより、以前は評価されなかった、予測可能かつ制御可能な様式でストップバンドの幅を調整することができる。層厚をλ／２の倍数で変更した場合、層厚を増やすことは影響がないと予想されたであろう。）図１３のデバイス１３００では、光輝性層１３２４は、ＯＬＥＤ構造１３０４と反射板１３２６との間に位置する。層１３２４は、代替的に、ＯＬＥＤ構造１３０４と発光面１３３０との間に設置され得ることが容易に分かる。また、ＯＬＥＤ１３０４の構成は、陰極対向反射板１３２６及び陽極対向発光面１３３０で反転され得る。

【0041】

ＢＥ－ＯＬＥＤ構造１３００の変形例では、デバイス内の第２の発光材料は、図１３の層１３２４におけるものと同等であり、少なくともある程度は、光発光ではなく電気発光を通して発光する。これを達成するために、第２の材料は、層１３１０内の電界発光材料に非常に近接して位置しなければならず、したがって、デバイスの別個の４分の１の波の厚さの層として光学的に機能する層１３２４のような、別個の層に位置していない。ほとんどの場合、第２の電界発光材料と、エミッタ層１３１０に直接隣接して位置する１つ以上のホスト材料と、を含む別個の非常に薄い層が存在する。代替的に、第２の電界発光材料は、実際は層１３１０によって構成されてもよく、又は、別の非常に薄い層によって層１３１０から分離された層内にあってもよい。いずれの場合でも、層１３１０と、第２の発光材料を含む層と、層１３０６、１３０８、１３１２、１３１４及び１３１６と同様に機能する有機材料からなる、他の関連付けられた層は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１３０２内のフォトニック結晶構造によって生成されるストップバンドの中心波長の４分の１に等しい厚さを有する、単一の低屈折率ゾーンを形成するために結合する必要が、依然としてある。

【0042】

デバイス１３００のこの代替バージョンでは、第２の電界発光材料の分子は、励起状態エネルギーが、層１３１０の第１の電界発光材料から分子に、Ｆｏｒｓｔｅｒ型（双極子－双極子結合媒介）又はＤｅｘｔｅｒ型（電子移動媒介）励起子移動によって伝達されるときに、発光するように通電されるが、層１３１０の電界発光材料による発光、及び第２の電界発光材料による吸収を通した、いくつかのエネルギー伝達もまた可能であり得る。層１３２４内の発光材料の場合と同様に、第２の電界発光材料は、発光スペクトルが、デバイス１３００によって構成されたフォトニック結晶のストップバンドの長波長バンドエッジと重なるように、選択される。第２の電界発光材料は、それによって、フォトニック結晶のバンドエッジモードにのみ光を放出せざるを得ない。層１３２４で生成された光の場合と同様に、バンドエッジモードに放出された光は、第２の発光材料を含む層の発光分子上の励起子からの発光を、励起子の形成と同じくらい迅速に誘導するのに十分な発光強度がその層にあるように、フォトニック結晶構造内に蓄積する。デバイス１３００の場合と同様に、光は、デバイスのストップバンドの両側の長波長及び短波長の両方の発光バンドで、放出される。

【0043】

図１４は、本発明の更に別の実施形態１４００を示す。デバイス１４００は、デバイス１２００の機能をデバイス１３００の機能と組み合わせ、例えば、赤、緑及び青の３つの波長の光を放出することができるデバイスをもたらす。

【0044】

ＢＥ－ＯＬＥＤ１４０２の構造は、デバイス１３００の構造と本質的に同じである。構造１４０４内の層、層対１４２０及び１４２２、並びに電極１４１８ａ及び１４１８ｂは全て、デバイス１３００で見られる同等の構造である、構造１３０４内の層、層対１３２０及び１３２２、並びに電極１３１８ａ及び１３１８ｂと、同じ機能を果たす。フォトニック結晶構造１４４０は、デバイス１２００の構造１２５０と本質的に同じ方式で機能する。層対１４４４及び１４４６、並びに層１４４２は、デバイス１２００内の層対１２３８及び１２４０、並びに層１２３６と本質的に同じ目的を果たす。

【0045】

デバイス１４００が通電されると、電子は、陰極層１４１８ｂからＯＬＥＤ構造１４０４の中心に向かって流れ、ホールは、陽極層１４１８ａから同じ場所に向かって流れる。電子及びホールは、発光層１４１０内で接触し、電界発光材料の分子上に励起子を形成する。ＢＥ－ＯＬＥＤ構造内の層厚は、フォトニック結晶のストップバンドの短波長端におけるバンドエッジが、電界発光材料の発光バンド波長を覆うように、選択される。電界発光材料は、フォトニック結晶内の光環境のために、バンドエッジモードに光を放出せざるを得ない。バンドエッジモードに放出された光は、層１４１０の発光分子上の励起子からの発光を、励起子の形成と同じくらい迅速に誘導するのに十分な発光強度が発光層にあるように、フォトニック結晶構造内に蓄積する。バンドエッジモードに放出された光は、デバイス内の層平面に垂直に伝播するので、誘導された発光からの光も同じことを行う。

【0046】

ＢＥ－ＯＬＥＤ１４０２のフォトニック結晶構造内に保持された、発光層１４１０からの光は、ある程度は、層１４２４内の光輝性材料によって吸収され、光の生成を減衰する励起子を作成する。層１４２４内の光輝性材料は、その発光スペクトルが、構造１４０２によって構成されたフォトニック結晶のストップバンドの長波長バンドエッジと重なるように、選択される。層１４２４内の光輝性材料は、それによって、フォトニック結晶のバンドエッジモードにのみ光を放出せざるを得ない。層１４１０で生成された光の場合と同様に、バンドエッジモードに放出された光は、層１４２４の発光分子上の励起子からの発光を、励起子の形成と同じくらい迅速に誘導するのに十分な発光強度がその層にあるように、フォトニック結晶構造内に蓄積する。長波長バンドエッジでバンドエッジモードに放出された光は、デバイス内の層平面に垂直に伝播するので、層１４２４で誘導された発光からの光も同じことを行う。光輝性材料は、層１４２４の全ての厚さで存在し得るか、又は、層１４２４内のより薄い副層で存在し得る。ＢＥ－ＯＬＥＤ構造１４０２内の層対の数を変化させ、また、隣接する層間の屈折率差を変化させることにより、ＢＥ－ＯＬＥＤフォトニック結晶構造から逃げる光の量を制御することができる。反射板１４２６に向かって逃げる光が反射され、ＢＥ－ＯＬＥＤ構造１４０２内に戻る。逆方向に逃げる光は、フォトニック結晶構造１４４０に入る。

【0047】

構造１４４０内の層厚は、ＢＥ－ＯＬＥＤ１４０２によって放出される２つの波長の光よりも長い波長でのストップバンドを有する、フォトニック結晶構造を作成するように、選択される。したがって、ＢＥ－ＯＬＥＤ１４０２から出る光は、構造１４４０内の最初の５つの層対を、比較的妨害されずに通過する。

【0048】

層１４４２内の光輝性材料は、その励起スペクトルが、ＢＥ－ＯＬＥＤ１４０２の発光バンドの一方又は両方と重なるように、選択される。ＢＥ－ＯＬＥＤ１４０２から層１４４２に入る光は、ある程度は、層１４３６内の光輝性材料によって吸収され、したがって、発光分子上に励起子を形成する。構造１４４０内の層の厚さは、フォトニック結晶１４４０のストップバンドの短波長端のバンドエッジが、層１４４２内の光輝性材料の発光スペクトルと重なるように、選択される。したがって、この材料は、フォトニック結晶１４４０と関連付けられたバンドエッジモードに、材料の光輝性発光を放出せざるを得ない。ＢＥ－ＯＬＥＤ１４０２の場合のように、層１４４２によって発光された光の一部分は、構造１４４０内に蓄積し、層１４４２内の光輝性分子からの更なる発光を誘導する。構造１４４０から構造１４０２に向かって後方に放出される光は、反射板１４２６によって反射し戻る。構造１４４０内に保持されない光は、狭い円錐状の角度に広がる光線として、表面１４３０から出る。出光面１４３０の色度又は色温度は、層１４２４及び１４４２内の光輝性材料の濃度を変化させることにより、制御され得る。光輝性材料は、層１４４２の全ての厚さで存在し得るか、又は、層１４４２内のより薄い副層で存在し得る。光輝性材料はまた、構造１４４０の中心にある、２つ以上の層に存在し得る。

【0049】

デバイス１３００の場合と同様に、デバイス１４００の代替的な変形例は、層１４１０に近接した第２の電界発光材料で置き換える、層１４２４を省略し得る。この材料はまた、層アセンブリ１４０２のフォトニック結晶構造のストップバンドの長波長エッジで、バンドエッジモードに光を放出する。

【0050】

デバイス１４００では、構造１４０２内の励起子の主要源は、デバイスで使用される３つの発光材料の中で最短発光波長を有する、発光材料である。短波長（例えば、青色又は紫色）エミッタは、場合によっては最も効率が低く、人の目の最大感度は、緑色から黄色の波長であるので、ＲＧＢ発光デバイス内の励起子の主要源が、緑色から黄色の波長範囲で発光する、発光材料であることが望ましい場合がある。この要件を満たすＲＧＢ発光デバイスは、実施形態１３００の構造を有する緑色及び赤色発光ＢＥ－ＯＬＥＤで覆われた、従来の青色発光ＢＥ－ＯＬＥＤからなり得る。

【0051】

実施形態１２００、１３００、及び１４００を説明する際、発光材料又は電界発光材料に言及する場合、材料という用語は、単一の分子種を含む物質に限定されることを意味するものではない。複数の分子種を含む電界発光エキシプレックスの開発で、最近かなりの進展があり、材料という用語は、これらの電界発光材料、及び複数の分子種を含む他の電界発光材料を、単一の発光分子種として記述することを意味する。

【0052】

実施形態１３００及び１４００の分光分布出力波長が、フォトニック結晶構造によって生成されるストップバンドの幅に、強く依存することは明らかである。実施形態１２００、１３００、及び１４００における構造の方形波プロファイルは、２００ｎｍを超える、分光的にかなり広いストップバンドをもたらす。ストップバンドの分光幅を狭めるための方策は、屈折率交互のプロファイルを変更することである。上で考察されたように、図１１に示されたグラフは、本発明のフォトニック結晶におけるストップバンドの幅を縮小する方法を示す。本図は、フォトニック結晶の代替的な屈折率プロファイル１１０２の屈折率対厚さのプロットを示す。屈折率変動の周期はλ／２のままであり、式中、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長である。しかしながら、材料Ａの低屈折率層の光学的厚さａはλ／４＜ａ＜λ／２であり、材料の高屈折率層の厚さｂは０＜ｂ＜λ／４である。図５は、層厚ｂに対する層厚ａ（ａ＋ｂ＝０．５０）の変化する比率について、波長に対する、コンピュータシミュレーションしたフォトニック結晶構造からの反射を示す。ａ対ｂの比率が増加するにつれて、ＢＥ－ＯＬＥＤのフォトニック結晶構造によって生成されるストップバンドの幅が縮小することは明らかである。これらのシミュレーションは、陰極透明金属酸化物層及び陽極透明金属酸化物層の屈折率に対するモデリングプログラムの限界もまた２．３６に設定され、有機層は、１．８０の均一屈折率を有するものとしてモデリングされたため、低屈折率材料（例えば、ＭｇＦ_２）については屈折率１．３９、高屈折率材料（例えば、ＴｉＯ_２）については屈折率２．３６を使用して、生成された。

【0053】

ＢＥ－ＯＬＥＤのフォトニック結晶構造によって生成されるストップバンドの分光幅を狭めるための別のアプローチは、λ／４の光学的厚さを有する、フォトニック結晶構造の層のうちの１つ以上の厚さを、上で考察され、例えば、図１で実証されているように、λ／２ずつ増加させ、３λ／４、５λ／４、又は７λ／４の光学的厚さを有する層をもたらすことである。このことはまた、有機層１４０４の厚さを増加させることにより、デバイスの電子機能を最適化するための副層厚を選択する自由度がより高くなるので、デバイス１４００内に青色発光ＢＥ－ＯＬＥＤ構造１４０２を生成するときに有用であることを証明し得る。ａ対ｂの比率を変更するアプローチは、また層厚をλ／２ずつ増加させるアプローチを組み合わせてもよい。例えば、有機層光学的厚さが３λ／４すなわち３７５ｎｍで、ａ＝０．３９及びｂ＝０．１１のデバイスの結果は、図１５にプロットされている。このデバイスの反射率バンドは、比較のために、ａ＝ｂ＝０．２５で、有機層の光学的厚さがλ／４のデバイスに対してプロットされる。

【0054】

図１６は、図１４のデバイス１４００と同様の発光デバイスの結合反射スペクトルを示す。光は、３つのフォトニック結晶バンドエッジ発光バンドＡ、Ｂ、及びＣで放出される。

【0055】

様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスは、単一の発光フォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を更に有する、単一の発光フォトニック結晶を含み、電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶の全光学的厚さの１０％未満の光学的厚さを有するゾーンに局在する。これらの実施形態では、有機電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し、フォトニック結晶は、有機電界発光エミッタ材料が重なる、ストップバンドのエッジに対応する波長で光を放出する。また、これらの実施形態では、単一の発光フォトニック結晶は、より低い屈折率の層が有機電界発光エミッタ材料を含む、変化する屈折率の層の積み重ねで構成される。

【0056】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機電界発光エミッタ材料を含む、第１の単一の発光フォトニック結晶内のより低い屈折率の層はまた、隣接層に対して低屈折率を各々有する、追加の有機材料を含み得、有機材料は、電荷担体輸送材料、電荷担体注入材料、又は電荷担体注入材料のうちの少なくとも１つである。

【0057】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、周期λ／２の屈折率の周期的変調を有する層の積み重ねを含み、式中、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。この変調は、層の物理的厚さの観点からではなく、それらの光学的厚さの観点から、一様に周期的である。１つの変調周期によって構成された層は、数が２つで、同じ厚さであり得るが、それらの層は、数が２つで、異なる光学的厚さであり得、その結果、作成されるストップバンドの幅が狭くなる。また、１つの光学的厚さ変調周期によって構成された、３つ以上の層が存在してもよい。

【0058】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、（２ｎ＋１）λ／２に等しい光学的厚さを有する１つ以上の材料層を含み得、式中、ｎは、１～３の値を有し得、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。これらの層の存在は、層の積み重ねが、単一のフォトニック結晶として機能するのを止めるものではないが、フォトニック結晶のストップバンドの幅を狭めるのに役立つ。これらの厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１～７つは、必要とされるストップバンド幅の縮小、及びフォトニック結晶内のこれらの層の総数に応じて、導入され得る。厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１つは、有機電界発光エミッタ材料を含み得る。

【0059】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、分布ブラッグ反射器を含み得る。

【0060】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、方形波変調の形態をとる、屈折率の周期的変調を有し得る。存在する場合、この変調は、層の物理的厚さの観点からではなく、それらの光学的厚さの観点から、一様に周期的である。

【0061】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、発光の透過軸が、単一の発光フォトニック結晶によって構成された層に垂直であってもよい。

【0062】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、有機電界発光エミッタ材料の分子は、発光の透過軸に平行な、誘導された発光を最大化するように、空間的に配向され得る。

【0063】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、有機発光ダイオードの電極及び有機層が、周期的に変化する屈折率を有する構造の一部を形成するように、有機発光ダイオードを含み得る。

【0064】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、電界発光エミッタによって放出された発光光の測定自由空間放射輝度が、エミッタ材料の発光スペクトルの測定ピーク自由空間放射輝度の４分の１よりも大きい波長で発生し得る、ストップバンドのバンドエッジを有する。

【0065】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、エミッタ層に光を１回通すための光吸収が１％未満である波長で発生し得る、ストップバンドのバンドエッジを有する。

【0066】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、エミッタ層に光を１回通すための光吸収が１／２％未満である波長で発生し得る、ストップバンドのバンドエッジを有する。

【0067】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、該単一の発光フォトニック結晶によって構成された層の積み重ねの中央に置かれた、有機材料の層を含み得る。有機材料の層は、有機電界発光エミッタ材料を含み得る。

【0068】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、該単一の発光フォトニック結晶によって構成された層の積み重ねの中心を外れた、有機材料の層を含み得る。有機材料の層は、有機電界発光エミッタ材料を含み得る。

【0069】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、反射金属の層に隣接する、有機材料の層を含み得る。有機材料の層は、有機電界発光エミッタ材料を含み得る。

【0070】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、１６０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0071】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、１１０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0072】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、７０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0073】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、単一のフォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有する、第１の単一の発光フォトニック結晶を含み、有機電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶の全光学的厚さの１０％未満を有するゾーンに含まれる。これらの実施形態では、第１の単一の発光フォトニック結晶内の有機電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し、フォトニック結晶は、有機電界発光エミッタ材料が重なる、ストップバンドのエッジに対応する波長で光を放出する。これらの実施形態では、第１の単一の発光フォトニック発光結晶は、より低い屈折率の層が有機電界発光エミッタ材料を含む、変化する屈折率の層の積み重ねで構成される。これらの実施形態では、発光デバイスは、単一のフォトニック結晶内に配置された光輝性材料を各々有する、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶を更に含み、他の単一の発光フォトニック結晶の各々では、光輝性材料は、フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有する。これらの実施形態では、他の単一の発光フォトニック結晶の各々は、ストップバンドのエッジに対応する波長で光を放出し、他の単一の発光フォトニック結晶の各々は、周期的に変化する屈折率を有し、第１の単一の発光フォトニック結晶からの光が、他の単一の発光フォトニック結晶内の光輝性材料によって吸収され、他の単一の発光フォトニック結晶に光輝性発光をさせるときに、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶からの発光が生成される。

【0074】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、複数の単一の発光フォトニック結晶の各々は、変化する屈折率の一連の層を更に含み得る。

【0075】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、有機電界発光エミッタ材料を含む、第１の単一の発光フォトニック結晶内のより低い屈折率の層はまた、隣接層に対して低屈折率を各々有する、追加の有機材料を含み得、有機材料は、電荷担体輸送材料、電荷担体注入材料、又は電荷担体注入材料のうちの少なくとも１つである。

【0076】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、基板上に構築され得る。その基板は、透明であってもよく、発光デバイスからの光が、基板の底部から放出されることを可能にする。

【0077】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、発光デバイスと基板との間に介在された金属製反射板を備える、基板上に構築され得る。

【0078】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、基板からの第１の単一発光フォトニック結晶の反対側に位置する、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶のうちの１つ以上を備える、基板上に構築され得る。

【0079】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、第１の単一発光フォトニック結晶と基板との間に位置する、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶のうちの１つ以上を備える、基板上に構築され得る。

【0080】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、第１の単一発光フォトニック結晶によって構成された電界発光エミッタが局在しているゾーンと、基板との間に介在された陽極を備える、陽極を備え得る。

【0081】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、第１の単一発光フォトニック結晶によって構成された電界発光エミッタが局在しているゾーンが、陽極と基板との間に介在された、陽極を備え得る。

【0082】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つにおいて、光輝性材料は、該単一の発光フォトニック結晶によって構成された単一の層によって構成され得る。光輝性材料は、その単一の層の厚さの一部分のみに存在し得る。

【0083】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つ以上は、光輝性材料を含む２つ以上の層を含み得る。

【0084】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、第１の単一の発光フォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有する、第１の単一の発光フォトニック結晶と、他の１つの単一の発光フォトニック結晶内に配置された光輝性材料を有する、他の１つの単一の発光フォトニック結晶とは、発光デバイスによって構成され得る。この発光デバイスは、青色光又は紫色光、及び黄色光の混合物を放出し得、この放出された光の混合物は、白色光として認識され得る。

【0085】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、第１の単一の発光フォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有する、該第１の単一の発光フォトニック結晶と、他の２つの単一の発光フォトニック結晶の各々の内に配置された異なる光輝性材料を有する、他の２つの単一の発光フォトニック結晶とは、発光デバイスによって構成され得る。この発光デバイスは、青色光又は紫色光、緑色光、及び赤色光の混合物を放出し得、この放出された光の混合物は、白色光として認識され得る。この放出された光の混合物は、ＣＩＥ １９３１ ２°ＸＹＺ色空間の色度図のｘ＝０．２５～０．５及びｙ＝０．２～０．４５により画定された長方形にある、ＣＩＥ １９３１ ２°ＸＹＺ色空間の色度座標を有し得る。

【0086】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、他の単一の発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つによって構成された光輝性材料は、有機光輝性材料である。

【0087】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、他の単一の発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つによって構成された光輝性材料は、有機金属光輝性材料である。有機金属光輝性材料は、有機イリジウム光輝性材料であってもよい。

【0088】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、電界発光材料を含む層は、金属製反射板に隣接して位置してもよい。

【0089】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光デバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、（２ｎ＋１）λ／２に等しい光学的厚さを有する１つ以上の材料層を含み得、式中、ｎは、１～３の値を有し得、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。これらの層の存在は、層の積み重ねが、単一のフォトニック結晶として機能するのを止めるものではないが、フォトニック結晶のストップバンドの幅を狭めるのに役立つ。これらの厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１～７つは、必要とされるストップバンド幅の縮小、及びフォトニック結晶内のこれらの層の総数に応じて、導入され得る。厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１つは、有機電界発光エミッタ材料を含み得る。

【0090】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、周期λ／２の屈折率の周期的変調を有する層の積み重ねを含み、式中、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。この変調は、層の物理的厚さの観点からではなく、それらの光学的厚さの観点から、一様に周期的である。１つの変調周期によって構成された層は、数が２つで、同じ厚さであり得るが、それらの層は、数が２つで、異なる光学的厚さであり得、その結果、作成されるストップバンドの幅が狭くなる。また、１つの光学的厚さ変調周期によって構成された、３つ以上の層が存在してもよい。

【0091】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、１６０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0092】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、１１０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0093】

本開示の段落８７による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、７０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0094】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、単一の発光フォトニック結晶は、単一の発光フォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を含み、電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶の全光学的厚さの１０％未満の光学的厚さを有するゾーンに局在する。これらの実施形態では、有機電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し、電界発光エミッタ材料は、有機電界発光エミッタ材料が重なる、ストップバンドの短波長エッジに対応する波長で光を放出する。これらの実施形態では、単一の発光フォトニック結晶は、より低い屈折率の層が有機電界発光エミッタ材料を含む、変化する屈折率の層の積み重ねで構成される。また、これらの実施形態では、単一の発光フォトニック結晶は、第２の発光材料を更に含み得る。

【0095】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、電界発光材料であってもよい。

【0096】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、光輝性材料であってもよい。

【0097】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、有機電界発光エミッタ材料を含む、単一の発光フォトニック結晶内のより低い屈折率の層はまた、隣接層に対して低屈折率を各々有する、追加の有機材料を含み得、有機材料は、電荷担体輸送材料、電荷担体注入材料、又は電荷担体注入材料のうちの少なくとも１つである。

【0098】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、フォトニック結晶のストップバンドの長波長エッジと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し得る。光輝性材料は、ストップバンドの長波長エッジに対応する波長で光を放出し得る。

【0099】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、有機材料であってもよい。

【0100】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、有機金属材料であってもよい。

【0101】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、フォトニック結晶の単一の層によって構成され得る。

【0102】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、２つ以上の層に位置し得る。

【0103】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、ストップバンドのバンドエッジは、波長が１４０ｎｍ未満離れていてもよい。

【0104】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、２つの別個の発光バンドで光を放出し得る。放出された光は、白色光として認識され得る。

【0105】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、電界発光材料であってもよく、この電界発光材料は、有機電界発光エミッタと同じ層に位置し得る。

【0106】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、基板の上に構築され得る。

【0107】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、透明基板の上に構築され得、透明基板は、基板の底部から光が放出されることを可能にし得る。

【0108】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、金属製反射板は、基板と発光デバイスとの間に介在され得る。

【0109】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、単一の層によって構成され得、有機電界発光材料を含む層は、発光材料を含む層と、金属製反射板との間に介在され得る。

【0110】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、発光材料は、単一の層によって構成され得、発光材料を含む層は、有機電界発光材料を含む層と、金属製反射板との間に介在され得る。

【0111】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、陽極及び基板を備え得、陽極は、有機電界発光材料が局在するゾーンと、基板との間に介在され得る。

【0112】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、陽極及び基板を備え得、有機電界発光材料が局在するゾーンは、陽極と基板との間に介在され得る。

【0113】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、金属製反射板を備え得、有機電界発光材料を含む層は、金属製反射板に隣接して位置してもよい。

【0114】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光デバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、（２ｎ＋１）λ／２に等しい光学的厚さを有する１つ以上の材料層を含み得、式中、ｎは、１～３の値を有し得、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。これらの層の存在は、層の積み重ねが、単一のフォトニック結晶として機能するのを止めるものではないが、フォトニック結晶のストップバンドの幅を狭めるのに役立つ。これらの厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１～７つは、必要とされるストップバンド幅の縮小、及びフォトニック結晶内の層の総数に応じて、導入され得る。厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１つは、有機電界発光エミッタ材料を含み得る。

【0115】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、周期λ／２の屈折率の周期的変調を有する層の積み重ねを含み、式中、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。この変調は、層の物理的厚さの観点からではなく、それらの光学的厚さの観点から、一様に周期的である。１つの変調周期によって構成された層は、数が２つで、同じ厚さであり得るが、それらの層は、数が２つで、異なる光学的厚さであり得、その結果、作成されるストップバンドの幅が狭くなる。また、１つの光学的厚さ変調周期によって構成された、３つ以上の層が存在してもよい。

【0116】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、１６０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0117】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、１１０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0118】

本開示の段落１０８による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、単一の発光フォトニック結晶は、７０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0119】

本開示による発光デバイスの様々な実施形態では、発光フォトニック結晶は、単一の発光フォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を含み、電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶の全光学的厚さの１０％未満の光学的厚さを有するゾーンに局在する。これらの実施形態では、有機電界発光エミッタ材料は、フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し、電界発光エミッタ材料は、有機電界発光エミッタ材料が重なる、ストップバンドの短波長エッジに対応する波長で光を放出する。これらの実施形態では、単一の発光フォトニック結晶は、より低い屈折率の層が有機電界発光エミッタ材料を含む、変化する屈折率の層の積み重ねで構成される。これらの実施形態では、単一の発光フォトニック結晶は、第２の発光材料を更に含み得る。これらの実施形態では、発光デバイスは、単一のフォトニック結晶内に配置された光輝性材料を各々有する、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶を更に含み、他の単一の発光フォトニック結晶の各々では、光輝性材料は、フォトニック結晶のストップバンドと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有する。これらの実施形態では、他の単一の発光フォトニック結晶の各々は、ストップバンドのエッジに対応する波長で光を放出し、他の単一の発光フォトニック結晶の各々は、周期的に変化する屈折率を有し、第１の単一の発光フォトニック結晶からの光が、他の単一の発光フォトニック結晶内の光輝性材料によって吸収され、他の単一の発光フォトニック結晶に光輝性発光をさせるときに、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶からの発光が生成される。

【0120】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、電界発光材料であってもよい。

【0121】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、光輝性材料であってもよい。

【0122】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、有機電界発光エミッタ材料を含む、第１の単一の発光フォトニック結晶内のより低い屈折率の層はまた、隣接層に対して低屈折率を各々有する、追加の有機材料を含み得、有機材料は、電荷担体輸送材料、電荷担体注入材料、又は電荷担体注入材料のうちの少なくとも１つである。

【0123】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、第１の単一の発光フォトニック結晶のストップバンドの長波長エッジと少なくとも部分的に重なる、自由空間発光スペクトルを有し得る。光輝性材料は、ストップバンドの長波長エッジに対応する波長で光を放出し得る。

【0124】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、有機材料であってもよい。

【0125】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、有機金属材料であってもよい。

【0126】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、第１の単一の発光フォトニック結晶の単一の層によって構成され得る。

【0127】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、２つ以上の層に位置し得る。

【0128】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、ストップバンドのバンドエッジは、波長が１４０ｎｍ未満離れていてもよい。

【0129】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、３つの別個の発光バンドで光を放出し得る。放出された光は、白色光として認識され得る。

【0130】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、４つの別個の発光バンドで光を放出し得る。放出された光は、白色光として認識され得る。

【0131】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、電界発光材料であってもよく、この電界発光材料は、有機電界発光エミッタと同じ層に位置し得る。

【0132】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、基板の上に構築され得る。

【0133】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、透明基板の上に構築され得、透明基板は、基板の底部から光が放出されることを可能にし得る。

【0134】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、金属製反射板は、基板と発光デバイスとの間に介在され得る。

【0135】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、単一の層によって構成され得、有機電界発光材料を含む層は、発光材料を含む層と、金属製反射板との間に介在され得る。

【0136】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光材料は、発光材料は、単一の層によって構成され得、発光材料を含む層は、有機電界発光材料を含む層と、金属製反射板との間に介在され得る。

【0137】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、陽極及び基板を備え得、陽極は、有機電界発光材料が局在するゾーンと、基板との間に介在され得る。

【0138】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、陽極及び基板を備え得、有機電界発光材料が局在するゾーンは、陽極と基板との間に介在され得る。

【0139】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、有機電界発光エミッタ材料を含む、単一の発光フォトニック結晶内のより低い屈折率の層はまた、隣接層に対して低屈折率を各々有する、追加の有機材料を含み得、有機材料は、電荷担体輸送材料、電荷担体注入材料、又は電荷担体注入材料、及び、加えて、発光材料のうちの少なくとも１つである。

【0140】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、金属製反射板を備え得、有機電界発光材料を含む層は、金属製反射板に隣接して位置してもよい。

【0141】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光デバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、（２ｎ＋１）λ／２に等しい光学的厚さを有する１つ以上の材料層を含み得、式中、ｎは、１～３の値を有し得、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。これらの層の存在は、層の積み重ねが、単一のフォトニック結晶として機能するのを止めるものではないが、第１の単一の発光フォトニック結晶のストップバンドの幅を狭めるのに役立つ。これらの厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１～７つは、必要とされるストップバンド幅の縮小、及び第１の単一の発光フォトニック結晶内の層の総数に応じて、導入され得る。厚さ（２ｎ＋１）λ／２の層のうちの１つは、有機電界発光エミッタ材料を含み得る。

【0142】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、周期λ／２の屈折率の周期的変調を有する層の積み重ねを含み、式中、λは、フォトニック結晶ストップバンドの中心波長に等しい。この変調は、層の物理的厚さの観点からではなく、それらの光学的厚さの観点から、一様に周期的である。１つの変調周期によって構成された層は、数が２つで、同じ厚さであり得るが、それらの層は、数が２つで、異なる光学的厚さであり得、その結果、作成されるストップバンドの幅が狭くなる。また、１つの光学的厚さ変調周期によって構成された、３つ以上の層が存在してもよい。

【0143】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、第１の単一の発光フォトニック結晶は、１６０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0144】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、光の屈折率の周期的変調を有し得、第１の単一の発光フォトニック結晶は、１１０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0145】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、
有機発光ダイオードデバイスに含まれる第１の単一の発光フォトニック結晶は、
光の屈折率の周期的変調を有し得、
第１の単一の発光フォトニック結晶は、７０ナノメートル未満離れている短波長バンドエッジ及び長波長バンドエッジを有するストップバンドを生成するのに十分な周期的変調の周期を含み得る。

【0146】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、他の単一の発光フォトニック結晶の各々は、変化する屈折率の一連の層を更に含み得る。

【0147】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、有機電界発光エミッタ材料を含む、第１の単一の発光フォトニック結晶内のより低い屈折率の層はまた、隣接層に対して低屈折率を各々有する、追加の有機材料を含み得、有機材料は、電荷担体輸送材料、電荷担体注入材料、又は電荷担体注入材料のうちの少なくとも１つである。

【0148】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、基板上に構築され得る。その基板は、透明であってもよく、発光デバイスからの光が、基板の底部から放出されることを可能にする。

【0149】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、発光デバイスと基板との間に介在された金属製反射板を備える、基板上に構築され得る。

【0150】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、基板からの第１の単一発光フォトニック結晶の反対側に位置する、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶のうちの１つ以上を備える、基板上に構築され得る。

【0151】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、第１の単一発光フォトニック結晶と基板との間に位置する、１つ以上の他の単一発光フォトニック結晶のうちの１つ以上を備える、基板上に構築され得る。

【0152】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、第１の単一発光フォトニック結晶によって構成された電界発光エミッタが局在しているゾーンと、基板との間に介在された陽極を備える、陽極を備え得る。

【0153】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、発光デバイスは、第１の単一発光フォトニック結晶によって構成された電界発光エミッタが局在しているゾーンが、陽極と基板との間に介在された、陽極を備え得る。

【0154】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つにおいて、光輝性材料は、その単一の発光フォトニック結晶によって構成された単一の層によって構成され得る。光輝性材料は、その単一の層の厚さの一部分のみに存在し得る。

【0155】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、１つ以上の他の単一の発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つ以上は、光輝性材料を含む２つ以上の層を含み得る。

【0156】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、第１の単一の発光フォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有する、第１の単一の発光フォトニック結晶と、他の１つの単一の発光フォトニック結晶内に配置された光輝性材料を有する、他の１つの単一の発光フォトニック結晶とは、発光デバイスによって構成され得る。この発光デバイスは、青色光又は紫色光、及び黄色光の混合物を放出し得、この放出された光の混合物は、白色光として認識され得る。

【0157】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、第１の単一の発光フォトニック結晶内に配置された有機電界発光エミッタ材料を有する、該第１の単一の発光フォトニック結晶と、他の２つの単一の発光フォトニック結晶の各々の内に配置された異なる光輝性材料を有する、他の２つの単一の発光フォトニック結晶とは、発光デバイスによって構成され得る。この発光デバイスは、青色光又は紫色光、緑色光、及び赤色光の混合物を放出し得、この放出された光の混合物は、白色光として認識され得る。この放出された光の混合物は、ＣＩＥ １９３１ ２°ＸＹＺ色空間の色度図のｘ＝０．２５～０．５及びｙ＝０．２～０．４５により画定された長方形にある、ＣＩＥ １９３１ ２°ＸＹＺ色空間の色度座標を有し得る。

【0158】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、他の単一発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つによって構成された光輝性材料は、有機光輝性材料である。

【0159】

本開示の段落１３３による発光デバイスの様々な実施形態では、他の単一発光フォトニック結晶のうちの少なくとも１つによって構成された光輝性材料は、有機金属光輝性材料である。有機金属光輝性材料は、有機イリジウム光輝性材料であってもよい。

【0160】

上述の様々な実施形態では、有機材料への言及は、有機金属材料を含むとみなし得る。

【0161】

上述の様々な実施形態では、有機材料への言及は、通電時に励起錯体発光を生成し得る、有機材料の組み合わせを含むとみなし得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【国際調査報告】