CN117529129A

CN117529129A - 有机电致发光装置

Info

Publication number: CN117529129A
Application number: CN202310715686.1A
Authority: CN
Inventors: H·蒙多尔; N·J·汤普森; V·M·梅农
Original assignee: Universal Display Corp
Current assignee: Universal Display Corp
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2023-06-16
Publication date: 2024-02-06

Abstract

本申请案涉及有机电致发光装置。所公开标的物的实施例提供一种装置，其可以包括有机发光装置OLED，所述有机发光装置具有衬底、安置于所述衬底上的第一电极、安置于所述第一电极上的第二电极以及安置在所述第一电极与所述第二电极之间的有机发射层，所述有机发射层具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以安置于所述有机发射层上并且具有定位于第二表面上的第一表面。所述纳米粒子层可以包括第一多个纳米粒子和环绕介质，所述第一多个纳米粒子包含介电材料。从所述纳米粒子层的所述第二表面到所述有机发射层的所述第一表面的距离可以不超过50nm，并且所述介电材料与所述环绕介质的折射率之间存在至少1.0的差。

Description

有机电致发光装置

相关申请案的交叉参考

本申请案要求2022年8月9日提交的美国专利申请案第63/396,320号和2022年6月17日提交的美国专利申请案第63/353,392号的优先权，其全部内容各自以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于制造有机发射装置，诸如有机发光二极管的装置和技术，所述有机发射装置用于利用纳米粒子的米氏散射(Mie scattering)和提高OLED装置的效率的低损耗OLED，还涉及包括所述有机发射装置的装置和技术。

背景技术

出于许多原因，利用有机材料的光电装置变得越来越受欢迎。用于制造所述装置的许多材料相对较为便宜，因此有机光电装置具有优于无机装置的成本优势的潜力。另外，有机材料的固有性质(例如其柔性)可以使其较适用于特定应用，如在柔性衬底上的制造。有机光电装置的实例包括有机发光二极管/装置(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏电池和有机光电检测器。对于OLED，有机材料可以具有优于常规材料的性能优势。举例来说，有机发射层发射光所处的波长通常可以用适当的掺杂剂容易地调节。

OLED利用有机薄膜，其在电压施加于装置上时会发射光。OLED正成为用于如平板显示器、照明和背光的应用中的日益受关注的技术。若干OLED材料和配置描述于美国专利案第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中，其以全文引用的方式并入本文中。

磷光发射分子的一个应用是全色显示器。针对此类显示器的行业标准需要适合于发射特定颜色(称为“饱和”色)的像素。具体来说，这些标准需要饱和红色、绿色和蓝色像素。或者，OLED可经设计以发射白光。在常规液晶显示器中，使用吸收滤光器过滤来自白色背光的发射以产生红色、绿色和蓝色发射。相同技术也可以用于OLED。白色OLED可以是单一EML装置或堆叠结构。可以使用所属领域中所熟知的CIE坐标来测量颜色。

如本文中所用，术语“有机”包括可以用于制造有机光电装置的聚合材料和小分子有机材料。“小分子”是指不是聚合物的任何有机材料，并且“小分子”可能实际上相当大。在某些情况下，小分子可能包括重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基不会将分子从“小分子”类别中移除。小分子也可以并入到聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧基或作为主链的一部分。小分子也可以作为树枝状聚合物的核心部分，所述树枝状聚合物由一系列建立在核心部分上的化学壳组成。树枝状聚合物的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可以是“小分子”，并且认为当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物都是小分子。

如本文所用，“顶部”意指离衬底最远，而“底部”意指最靠近衬底。在第一层被描述为“安置于”第二层“上方”的情况下，第一层被安置于离基板较远处。除非规定第一层“与”第二层“接触”，否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说，即使阴极和阳极之间存在各种有机层，仍可以将阴极描述为“安置于”阳极“上方”。

如本文所用，“溶液可处理”意指能够以溶液或悬浮液的形式在液体介质中溶解、分散或传输和/或从液体介质沉积。

当认为配体直接促成发射材料的光敏性质时，所述配体可以被称为“光敏性的”。当认为配体并不促成发射材料的光敏性质时，所述配体可以被称为“辅助性的”，但辅助性配体可以改变光敏性配体的性质。

如本文所用，并且如所属领域的技术人员通常将理解，如果第一能级较接近真空能级，那么第一“最高占用分子轨道”(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)或“最低未占用分子轨道”(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级。由于将电离电位(IP)测量为相对于真空能级的负能量，因此较高HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(较不负(less negative)的IP)。类似地，较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲和性(EA)(较不负的EA)。在顶部是真空能级的常规能级图上，材料的LUMO能级高于相同材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级表现为比“较低”HOMO或LUMO能级更靠近这个图的顶部。

如本文所用，并且如所属领域的技术人员通常将理解，如果第一功函数具有较高绝对值，那么第一功函数“大于”或“高于”第二功函数。因为通常将功函数测量为相对于真空能级的负数，所以这意指“较高”功函数是更负的(more negative)。在顶部是真空能级的常规能级图上，“较高”功函数经说明为在向下方向上离真空能级较远。因此，HOMO和LUMO能级的定义遵循与功函数不同的定则。

本文可以参考层、材料、区和装置发射的光的颜色来对它们进行描述。一般来说，如本文所用，描述为产生特定颜色的光的发射区域可以包括一或多个呈堆叠方式安置在彼此上的发射层。

如本文所用，“红色”层、材料、区域或装置是指在约580-700nm的范围内发射光或其发射光谱在所述区域中具有最高峰的层、材料、区域或装置。类似地，“绿色”层、材料、区或装置是指发射或具有峰值波长在约500-600nm范围内的发射光谱的层、材料、区或装置；“蓝色”层、材料或装置是指发射或具有峰值波长在约400-500nm范围内的发射光谱的层、材料或装置；并且“黄色”层、材料、区或装置是指具有峰值波长在约540-600nm范围内的发射光谱的层、材料、区或装置。在一些布置中，单独区域、层、材料、区域或装置可以提供单独的“深蓝色”和“浅蓝色”光。如本文中所用，在提供单独的“浅蓝色”和“深蓝色”分量的布置中，“深蓝色”分量是指峰值发射波长比“浅蓝色”分量的峰值发射波长小至少约4nm的分量。通常，“浅蓝色”分量的峰值发射波长在约465nm到500nm范围内，且“深蓝色”分量的峰值发射波长在约400nm到470nm范围内，但是对于一些配置来说这些范围可以变化。类似地，颜色改变层是指将另一颜色的光转换或修改成具有指定用于所述颜色的波长的光的层。举例来说，“红色”滤色片是指形成具有在约580-700nm范围内的波长的光的滤色片。一般来说，存在两类颜色改变层：通过去除光的非所需波长修改光谱的滤色片，以及将较高能量的光子转换成较低能量的颜色改变层。“颜色的”分量是指在激活或使用时产生或以其它方式发射具有如先前所述的特定颜色的光的分量。举例来说，“第一颜色的第一发射区域”和“不同于第一颜色的第二颜色的第二发射区域”描述当在装置内激活时发射如先前所述的两种不同颜色的两个发射区域。

如本文所用，发射材料、层和区域可基于由所述材料、层或区域最初产生的光，而不是由相同或不同结构最终发射的光彼此区分开，并与其它结构区分开。初始光产生通常是导致光子发射的能级变化的结果。举例来说，有机发射材料可初始地产生蓝光，所述蓝光可通过滤色片、量子点或其它结构转换成红光或绿光，使得完整的发射堆叠或子像素发射红光或绿光。在此情况下，初始发射材料或层可被称为“蓝色”分量，即使子像素为“红色”或“绿色”分量。

在一些情况下，可优选地根据1931CIE坐标描述分量的颜色，如发射区域、子像素、颜色改变层等的颜色。举例来说，黄色发射材料可具有多个峰值发射波长，一个在“绿色”区域的边缘中或附近，且一个在“红色”区域的边缘内或附近，如先前所描述。因此，如本文中所用，每一颜色项还对应于1931CIE坐标颜色空间中的形状。1931CIE颜色空间中的形状是通过跟随两个颜色点与任何其它内部点之间的轨迹构造的。例如，可如下所示地定义红色、绿色、蓝色和黄色的内部形状参数：

关于OLED的更多细节和上文所述的定义可见于美国专利第7,279,704号中，所述专利以全文引用的方式并入本文中。

发明内容

根据一个实施例，还提供一种有机发光二极管/装置(OLED)。OLED可以包括阳极、阴极和安置在阳极与阴极之间的有机层。根据一个实施例，所述有机发光装置并入一或多种选自消费型产品、电子组件模块和/或照明面板的装置中。

根据一个实施例，装置可以包括有机发光装置(OLED)，所述有机发光装置具有衬底、安置于衬底上的第一电极、安置于第一电极上的第二电极以及安置在第一电极与第二电极之间的有机发射层，其中所述有机发射层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以安置于有机发射层上，并且纳米粒子层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以包括第一多个纳米粒子和环绕介质，所述第一多个纳米粒子包含介电材料。从纳米粒子层的第二表面到有机发射层的第一表面的距离可以不超过50nm，并且介电材料与环绕介质的折射率之间存在至少1.0的差异。

第一多个纳米粒子可以安置于出耦层中，所述出耦层安置于第二电极上。

所述第一多个纳米粒子中的至少一些可以与第二电极集成在一起。

所述第一多个纳米粒子的布置可以引起外部量子效率(EQE)是至少15％。

基于纳米粒子的尺寸、纳米粒子的形状和/或纳米粒子的材料折射率，所述第一多个纳米粒子可以包括至少一个具有2-8的米氏散射效率(Mie scattering efficiency)的纳米粒子。

第一多个纳米粒子的折射率可以是至少1.9、至少2.1、至少2.5和/或小于3.5。

第一多个纳米粒子可以包括硅、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳、金刚石、硫化锌、硒化锌、锗、碲化锌、铌酸钾、三氧化钛、氧化锑、五氧化二铌、五氧化二钽、氧化钒、五氧化二钒、磷酸镓、氧化铋、砷化镓和/或铝镓。

第一多个纳米粒子可以具有单一配置或可以具有多粒子配置。

装置的第一多个纳米粒子可以包括两种或更多种材料，具有不同折射率的所述两种或更多种材料中的每一种均匀地或非均匀地分布在出耦层内，其中所述两种或更多种材料中的至少一种引起所述两种或更多种材料中的至少一种与环绕介质的折射率之间的至少1.0的差异。

纳米粒子的形状可以是立方体、圆柱体、球体、球状体、平行六面体形、条形、星形、锥形、无定形和/或多面三维物体中的至少一种。

第一多个纳米粒子中的至少两个之间的差异包括尺寸、形状和/或折射率。

第一多个纳米粒子可以配置于周期性阵列中。周期性阵列中的第一多个纳米粒子的散射波长和效率可以基于阵列周期性、粒子形状、粒子尺寸和/或阵列的对称性。周期性阵列中的至少两个纳米粒子可以具有相同形状、不同形状、相同尺寸、不同尺寸、相同折射率值和/或不同折射率值。周期性阵列的晶格周期性可以被配置成从装置输出非朗伯发射(non-Lambertian emission)。在一些实施例中，周期性阵列中的第一多个纳米粒子可以具有以下形状：圆锥形、正方棱锥形、具有正方形底部和弯曲表面的形状和/或抛物锥形。第一多个纳米粒子的形状可以具有背对OLED的锥形末端，并且第一多个纳米粒子可以与第一电极或第二电极集成在一起。第一多个纳米粒子的最大平面内尺寸可以是至少100nm、至少200nm、至少300nm和/或至少500nm，其中平面内尺寸是在与衬底水平的平面中。第一多个纳米粒子的平面外尺寸可以是至少150nm、至少300nm、至少600nm和/或至少1μm，其中平面外尺寸是在与衬底垂直的平面中。第一多个纳米粒子之间的最短边缘到边缘间距可以小于100nm、小于50nm、小于25nm和/或可以小于10nm。在一些实施例中，周期性阵列中的第一多个纳米粒子可以是立方体形、圆柱形、立方形或球形。任何有序方向上的第一多个纳米粒子的中心到中心粒子间间距可以小于300nm、小于400nm、小于500nm和/或小于600nm。第一多个纳米粒子的平面内尺寸可以是至少100nm、至少200nm、至少300nm和/或至少500nm。第一多个纳米粒子的平面外尺寸可以是至少50nm、至少150nm、至少300nm和/或至少500nm。

装置可以包括透明介电层，其具有至少2nm但不超过50nm减去电极厚度的厚度，其中透明介电层安置在第二电极与纳米粒子层之间。介电材料的折射率可以小于1.2、小于1.5、小于2和/或小于2.5。

装置可以包括安置在第一多个纳米粒子上的透明层。透明层可以包括具有小于1.2、小于1.5、小于2、小于2.5和/或小于3的折射率的介电材料。对于电磁波谱的可见光区域中的任何超过400nm的波长，通过透明层的50nm厚的介电材料的光透射率可以是至少30％。

装置可以包括安置于第一多个纳米粒子上的包含介电材料的第二多个纳米粒子，所述第一多个纳米粒子安置于第二电极上。第一层可以安置于第一多个纳米粒子上，并且第二层安置于第二多个纳米粒子上。

装置可以具有第一侧面和第二侧面。第一电极可以包括用于将光反射到装置的第一侧面的反射金属层。第二电极可以是透明层，并且纳米粒子层安置在透明层上方。有机发射层可以安置在与反射金属层相距至少75nm处。反射金属层的厚度可以是至少50nm、至少100nm、至少150nm、至少200nm和/或小于300nm。

装置可以具有第一侧面和第二侧面，并且光从第一侧面和第二侧面发射。

装置可以包括安置在第二侧面上的用于将发射光引导至装置的第一侧面的反射层。

装置可以包括被安置成反射来自装置的第二侧面的光的分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)堆叠。衬底具有第一侧面和第二侧面，并且DBR堆叠安置在衬底的第二侧面上。OLED堆叠可以安置在衬底的第一侧面上。在一些实施例中，DBR可以安置在衬底的第一侧面上，并且OLED可以安置在DBR上。DBR堆叠可以包括至少2对层、至少三对层、至少5对层、至少10对层和/或不超过20对层。层对的数目可以基于第一折射率材料层与第二折射率材料层之间的折射率差异。第一折射率材料和第二折射率材料可以形成配对。第一折射率材料可以由具有具体折射率值的一种材料类型制成，并且第二折射率材料将由具有与第一折射率材料不同的折射率值的不同材料制成。

第一电极和/或第二电极可以是透明电极，其中第一多个纳米粒子可以安置在第二电极上。纳米粒子的平面内尺寸可以在200-400nm、400-600nm和/或600-800nm之间，其中平面内尺寸在与衬底水平的平面中。纳米粒子之间的平面外尺寸的距离可以在25-75nm、75-200nm、200-400nm和/或400-600nm之间，其中平面外尺寸可以在与衬底垂直的平面中。

纳米粒子的平面内尺寸可以是200-400nm、400-600nm和/或600-800nm，其中平面尺寸在与衬底水平的平面中。纳米粒子之间的平面外尺寸中的距离可以是25-75nm、75-200nm、200-400nm和/或400-600nm，其中平面外尺寸在与衬底垂直的平面中。

OLED可以是具有多个层的堆叠，并且堆叠的厚度是50-600nm。

有机发射层可以具有至少0.2nm，但不超过75nm的厚度。

装置的有机发射层安置在与第二电极相距至少10nm、至少100nm、至少300nm和/或至少600nm处。

第一多个纳米粒子的布置可以引起外部量子效率(EQE)是至少30％。

装置的第一多个纳米粒子可以被布置成具有至少50％的外部量子效率(EQE)。

装置的第一电极和/或第二电极可以包括氧化铟锡、氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锌、氧化铝锌、铟掺杂的氧化镉、锡酸钡、碳纳米管、石墨烯、多层石墨烯、单层石墨烯、石墨烯氧化物、金属纳米粒子或纳米线浸渍材料以及导电聚合物，诸如聚乙炔、聚吡咯、聚吲哚、聚苯胺、聚(对亚苯基亚乙烯基)和/或聚(3-烷基噻吩)、(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩))。

装置的第一电极和/或第二电极可以包括聚合物、氧化物材料、纳米尺寸金属纳米粒子和/或金属纳米线。

第一电极和/或第二电极可以包括多层，所述多层是氧化铟锡、氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锌、氧化铝锌、铟掺杂的氧化镉、锡酸钡、碳纳米管、石墨烯、多层石墨烯、单层石墨烯、石墨烯氧化物、金属纳米粒子或纳米线浸渍材料、聚乙炔、聚吡咯、聚吲哚、聚苯胺、聚(对亚苯基亚乙烯基)和/或聚(3-烷基噻吩)、(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩))。第一电极和/或第二电极可以包括具有2-5nm和/或6-10nm的厚度的金属层。有机发射层可以安置在与金属层相距至少75nm处。

装置的第二电极可以是金属电极，并且纳米粒子层可以安置于金属电极上。纳米粒子层的第一多个纳米粒子可以被配置成二聚体、三聚体和/或被配置成输出非朗伯发射的多个层级的单元。装置的有机发射层可以是定位于第二表面上的第一表面，装置的金属电极可以具有定位于第二表面上的第一表面，并且从有机发射层的第一表面到金属电极的第二表面的距离是至少一种选自由以下组成的群组的距离：小于10nm、小于15nm、小于20nm、小于30nm和小于40nm。装置的金属电极可以具有一或多个金属银层、一或多个金属铝层和/或一或多个金属金层。金属电极的第一表面与第二表面之间的距离可以小于20nm、小于30nm和/或小于50nm。有机发射层的厚度可以小于1nm、小于2nm、小于5nm和/或小于10nm。装置的有机发射层可以具有定位于第二表面上的第一表面，装置的金属电极可以具有定位于第二表面上的第一表面，并且从有机发射层的第一表面到纳米粒子层的第二表面的距离可以是至少20nm、至少30nm、至少40nm和/或至少50nm。介电层可以安置在金属电极与纳米粒子层之间，其具有小于10nm、小于5nm和/或至少2nm的厚度。介电层的折射率可以是至少1.5、至少1.75、至少2、至少2.5和/或大于2.5。

第二电极的厚度可以是10-20nm、20-50nm和/或50-100nm。

装置的衬底可以是透明材料。

装置可以具有第一侧面和第二侧面，其中衬底包括用于将光反射到装置的第二侧面的反射材料。

第一多个纳米粒子的介电材料可以吸收出耦光谱范围中的不超过50％的光能。

第一多个纳米粒子的介电材料可以吸收出耦光谱范围中的不超过20％的光能。

根据一个实施例，消费型电子装置可以包括有机发光装置(OLED)，所述有机发光装置具有衬底、安置于衬底上的第一电极、安置于第一电极上的第二电极以及安置在第一电极与第二电极之间的有机发射层，其中所述有机发射层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以安置于有机发射层上，并且纳米粒子层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以包括多个纳米粒子和环绕介质，所述多个纳米粒子包含介电材料。从纳米粒子层的第二表面到有机发射层的第一表面的距离可以不超过50nm，并且介电材料与环绕介质的折射率之间存在至少1.0的差异。

装置可以是平板显示器、曲面显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和/或发信号的灯、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、可卷曲显示器、可折叠显示器、可拉伸显示器、激光打印机、电话、蜂窝电话、平板电脑、平板手机、个人数字助理(PDA)、可佩戴装置、膝上型计算机、数码相机、摄像机、取景器、对角线小于2英寸的微型显示器、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、车载显示器、包含多个平铺在一起的显示器的视频墙、剧院或体育馆屏幕和指示牌。

根据一个实施例，装置可以包括有机发光装置(OLED)，所述有机发光装置具有衬底、安置于衬底上的第一电极、安置于第一电极上的第二电极以及安置在第一电极与第二电极之间的有机发射层，其中所述有机发射层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以安置于有机发射层上，其中纳米粒子层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以包括多个纳米粒子和环绕介质，所述多个纳米粒子包含介电材料。有机发射层可以与多个纳米粒子的米氏散射模式直接耦合。从纳米粒子层的第二表面至有机发射层的第一表面的距离可以不超过能够由有机发射层发射的峰值发射波长的1/5、不超过1/8和/或不超过1/10。

附图说明

图1展示了有机发光装置。

图2展示了不具有独立电子传输层的倒置式有机发光装置。

图3A-3H展示根据所公开主题的实施例的所提出的OLED设计的示意图，所述OLED设计具有透明电极以及作为出耦层的球体(图3A-3B)、圆柱形(图3C)、半球体(图3D)、球体的二聚体(图3E)、球体(图3G)的球形(图3F)三聚体和随机形状(图3H)介电粒子的随机阵列。

图4A和4C展示根据所公开主题的实施例的用于FDTD模拟中的OLED结构的示意图，其展示单一各向同性偶极子发射体以及透明电极上的折射率为2.5的介电球体(图4A)和圆柱体(图4C)。在这两种模拟中，电极是ITO(氧化铟锡)。图4B展示根据所公开主题的实施例，图4A中展示的OLED设计的放置在透明电极上的直径300nm、350nm和400nm的球体的模拟顶部发射(TE)EQE曲线。图4D展示根据所公开主题的实施例，图4C中展示的结构的具有直径400nm、500nm和600nm的介电圆柱体的OLED装置的模拟顶部发射(TE)EQE曲线。图4B和图4D中的实线曲线表示根据所公开主题的实施例，不具有任何介电粒子的装置的模拟TE EQE曲线。

图5A展示根据所公开主题的实施例的具有由直径300nm和200nm的球体形成的不对称二聚体的OLED结构的示意图。图5B展示根据所公开主题的实施例的由两个直径300nm的球体形成的对称二聚体。图5C展示根据所公开主题的实施例，透明电极上的由一个直径300nm的球体和两个直径200nm的球体形成的用于出耦的三聚体。图5D-5E展示根据所公开主题的实施例，图5A-5C中展示的OLED结构的模拟TE EQE(图5D)和TE/BE(图5E)曲线。

图6A展示根据所公开主题的实施例，具有由直径400nm和200nm的圆柱体形成的不对称二聚体的OLED结构的示意图。图6B展示由直径400nm的圆柱体形成的对称结构，且图6C展示根据所公开主题的实施例，透明电极上的由一个直径400nm的圆柱体和两个直径200nm的圆柱体形成的用于出耦的三聚体。根据所公开主题的实施例，图6A-6C中展示的圆柱体的高度是100nm。图6D-6E展示根据所公开主题的实施例，图6A-6C中展示的OLED结构的模拟TEEQE(图6D)和TE/BE(图6E)曲线。

图7展示根据所公开主题的实施例，所估计的由放置于OLED装置上的以下各者引起的单一各向同性发射体的珀塞尔增强(Purcell enhancement)：直径400nm的单一圆柱体(实线曲线)、由直径400nm和200nm的圆柱体形成的不对称二聚体(虚线曲线)、由直径400nm的圆柱体形成的对称二聚体(短虚线)以及由一个直径400nm的圆柱体和两个直径200nm的圆柱体形成的三聚体(点曲线)。

图8A-8B展示根据所公开主题的实施例，具有透明电极和作为出耦层的介电圆柱体的正方形阵列的若干实施例的示意图。图8C展示根据所公开主题的实施例，作为电极和出耦层的结构化电极。

图9A-9D展示根据所公开主题的实施例，具有透明电极和作为出耦层的以下物质的正方形阵列的若干实施例的示意图：圆锥形(图9A)、正方棱锥形(图9B)的具有锥形末端的介电粒子、具有正方形底部和弯曲边缘(图9C)和抛物锥形(图9D)的粒子。

图10A-10B展示根据所公开主题的实施例的纳米粒子的间隔排列。

具体实施方式

一般来说，OLED包含至少一个有机层，其安置于阳极与阴极之间并且与阳极和阴极电连接。当施加电流时，阳极注入空穴并且阴极注入电子到有机层中。所注入的空穴和电子各自朝带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴定位在同一分子上时，形成“激子”，其为具有激发能态的定域电子-空穴对。当激子通过光发射机制弛豫时，发射光。在一些情况下，激子可以定位于准分子(excimer)或激态复合物上。非辐射机制(如热弛豫)也可能发生，但通常被视为不合需要的。

最初的OLED使用从单态发射光(“荧光”)的发射分子，如例如美国专利第4,769,292号中所公开，其以全文引用的方式并入。荧光发射通常在小于10纳秒的时帧内发生。

最近，已经展示了具有从三重态发射光(“磷光”)的发射材料的OLED。巴尔多(Baldo)等人,“来自有机电致发光装置的高效磷光发射(Highly EfficientPhosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices)”,自然(Nature),第395卷,151-154,1998(“巴尔多-I”)；和巴尔多等人,“基于电致磷光的极高效绿色有机发光装置(Very high-efficiency green organic light-emitting devicesbased on electrophosphorescence)”,应用物理快报(Appl.Phys.Lett.),第75卷,第3,4-6期(1999)(“巴尔多-II”)，所述文献以全文引用的方式并入。美国专利第7,279,704号第5-6栏中更详细地描述磷光，所述专利以引用的方式并入。

图1展示有机发光装置100。图不一定按比例绘制。装置100可以包括衬底110、阳极115、空穴注入层120、空穴传输层125、电子阻挡层130、发射层135、空穴阻挡层140、电子传输层145、电子注入层150、保护层155、阴极160和阻挡层170。阴极160是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。装置100可以通过按顺序沉积所述层来制造。这些不同层的性质和功能以及实例材料在US 7,279,704第6-10栏中更详细地描述，所述专利以引用的方式并入。

可以得到这些层中的每一者的更多实例。举例来说，柔性并且透明的衬底-阳极组合公开于美国专利第5,844,363号中，所述专利以全文引用的方式并入。经p掺杂的空穴传输层的实例是以50:1的摩尔比掺杂有F₄-TCNQ的m-MTDATA，如美国专利申请公开第2003/0230980号中所公开，所述专利以全文引用的方式并入。发射和主体材料的实例公开于汤普森(Thompson)等人的美国专利第6,303,238号中，所述专利以全文引用的方式并入。经n掺杂的电子传输层的实例是以1:1的摩尔比掺杂有Li的Bphen，如美国专利申请公开第2003/0230980号中所公开，所述公开案以全文引用的方式并入。以全文引用的方式并入的美国专利第5,703,436号和第5,707,745号公开了阴极的实例，所述阴极包括具有含上覆的透明、导电、溅镀沉积的ITO层的金属(如Mg:Ag)薄层的复合阴极。阻挡层的理论和使用更详细地描述于美国专利第6,097,147号和美国专利申请公开第2003/0230980号中，所述专利以全文引用的方式并入。注入层的实例提供于美国专利申请公开第2004/0174116号中，其以全文引用的方式并入。保护层的描述可以见于美国专利申请公开第2004/0174116号中，其以全文引用的方式并入。阻挡层170可以是单层或多层阻挡层并且可以覆盖或围绕装置的其它层。阻挡层170也可以围绕衬底110，且/或其可以布置在衬底与装置的其它层之间。阻挡层也可以称为封装物、封装层、保护层或渗透屏障，并且通常提供防止水分、环境空气和其它类似材料透过装置的其它层的保护。在美国专利第6,537,688、6,597,111、6,664,137、6,835,950、6,888,305、6,888,307、6,897,474、7,187,119和7,683,534号中提供了阻挡层材料和结构的实例，这些专利各自以全文引用的方式并入。

图2展示倒置式OLED 200。所述装置包括衬底210、阴极215、发射层220、空穴传输层225和阳极230。装置200可以通过按顺序沉积所述层来制造。因为最常见OLED配置具有安置于阳极上方的阴极，并且装置200具有安置于阳极230下的阴极215，所以装置200可以被称为“倒置式”OLED。可以在装置200的对应层中使用与关于装置100所述的那些材料类似的材料。图2提供如何可以从装置100的结构省去一些层的一个实例。

图1和2中所说明的简单分层结构借助于非限制性实例提供，并且应理解本发明的实施例可以与各种其它结构结合使用。所描述的具体材料和结构本质上是示范性的，并且可以使用其它材料和结构。可以通过以不同方式组合所述的各种层来获得功能性OLED，或可以基于设计、性能和成本因素完全省略各层。也可以包括未具体描述的其它层。可以使用除具体描述的材料以外的材料。尽管本文中所提供的许多实例将各种层描述为包括单一材料，但应理解，可以使用材料的组合，如主体和掺杂剂的混合物，或更一般来说，混合物。此外，所述层可以具有各种子层。本文中给予各种层的名称并不意图具有严格限制性。举例来说，在装置200中，空穴传输层225传输空穴并且将空穴注入到发射层220中，并且可以被描述为空穴传输层或空穴注入层。在一个实施例中，可以将OLED描述为具有安置于阴极与阳极之间的“有机层”。这一有机层可以包含单个层，或可以进一步包含如例如关于图1和2所述的不同有机材料的多个层。

还可以使用未具体描述的结构和材料，例如包含聚合材料的OLED(PLED)，例如弗兰德(Friend)等人的美国专利第5,247,190号中所公开，所述专利以全文引用的方式并入。借助于另一实例，可以使用具有单个有机层的OLED。OLED可以堆叠，例如如在以全文引用的方式并入的福利斯特(Forrest)等人的美国专利第5,707,745号中所述。OLED结构可以偏离图1和2中所说明的简单分层结构。举例来说，衬底可以包括有角度的反射表面以改进出耦(out-coupling)，例如如在福利斯特等人的美国专利第6,091,195号中所述的台式结构，和/或如在布尔维克(Bulovic)等人的美国专利第5,834,893号中所述的凹点结构，所述专利以全文引用的方式并入。

在本文所公开的一些实施例中，发射层或材料，例如图1-2中分别所示的发射层135和发射层220，可包括量子点。除非明确指示相反或根据所属领域的技术人员的理解依照情形指示，如本文所公开的“发射层”或“发射材料”可包括含有量子点或等效结构的有机发射材料和/或发射材料。一般来说，发射层包括主体基质内的发射材料。此类发射层可以只包括转换单独发射材料或其它发射体所发射的光的量子点材料，或其还可以包括单独发射材料或其它发射体，或其可以通过施加电流而本身直接发射光。类似地，颜色改变层、滤色片、上转换或下转换层或结构可包括含有量子点的材料，但此类层可不视为如本文中所公开的“发射层”。通常，“发射层”或材料是基于注入的电荷发射初始光的材料，其中初始光可以被另一层改变，例如滤色片或其它颜色改变层，所述另一层在装置内本身不发射初始光，但可以基于发射层发射的初始光的吸收和下转换为较低能量的光发射重新发射具有不同光谱含量的改变的光。在本文公开的一些实施例中，颜色改变层、滤色片、上转换和/或下转换层可以设置在OLED装置的外部，例如在OLED装置的电极之上或之下。

除非另外规定，否则可以通过任何合适的方法来沉积各个实施例的层中的任一个。对于有机层，优选方法包括热蒸发、喷墨(如以全文引用的方式并入的美国专利第6,013,982号和第6,087,196号中所述)、有机气相沉积(OVPD)(如以全文引用的方式并入的福利斯特等人的美国专利第6,337,102号中所述)和通过有机蒸气喷射印刷(OVJP)的沉积(如以全文引用的方式并入的美国专利第7,431,968号中所述)。其它合适的沉积方法包括旋涂和其它基于溶液的工艺。基于溶液的工艺优选在氮气或惰性气氛中进行。对于其它层，优选的方法包括热蒸发。优选的图案化方法包括通过掩模的沉积、冷焊(如以全文引用的方式并入的美国专利第6,294,398号和第6,468,819号中所述)和与例如喷墨和OVJD的沉积方法中的一些方法相关联的图案化。还可以使用其它方法。可以将待沉积的材料改性以使其与具体沉积方法相适合。举例来说，可以在小分子中使用支链或非支链并且优选含有至少3个碳的例如烷基和芳基的取代基来增强其经受溶液处理的能力。可以使用具有20个或更多个碳的取代基，并且3到20个碳是优选范围。具有不对称结构的材料可以比具有对称结构的材料具有更好的溶液可处理性，因为不对称材料可能具有更低的再结晶倾向性。可以使用树枝状聚合物取代基来增强小分子经受溶液处理的能力。

根据本发明的实施例制造的装置可以进一步任选地包含阻挡层。阻挡层的一个用途是保护电极和有机层免受暴露于包括水分、蒸气和/或气体等的环境中的有害物质的损害。阻挡层可以沉积在衬底、电极上，沉积在衬底、电极下或沉积在衬底、电极旁，或沉积在装置的任何其它部分(包括边缘)上。阻挡层可以包含单个层或多个层。阻挡层可以通过各种已知的化学气相沉积技术形成，并且可以包括具有单一相的组合物和具有多个相的组合物。任何合适的材料或材料组合都可以用于阻挡层。阻挡层可以并有无机化合物或有机化合物或两者。优选的阻挡层包含聚合材料与非聚合材料的混合物，如以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,968,146号、PCT专利申请第PCT/US2007/023098号和第PCT/US2009/042829号中所述。为了被视为“混合物”，构成阻挡层的前述聚合材料和非聚合材料应在相同反应条件下沉积和/或同时沉积。聚合材料与非聚合材料的重量比可以在95:5到5:95范围内。聚合材料和非聚合材料可以由同一前体材料产生。在一个实例中，聚合材料与非聚合材料的混合物基本上由聚合硅和无机硅组成。

在一些实施例中，阳极、阴极或安置于有机发射层上方的新层中的至少一者用作增强层。增强层包含展现表面等离激元共振的等离激元材料，所述等离激元材料非辐射地耦合到发射体材料，并将激发态能量从发射体材料转移到表面等离极化激元的非辐射模式。增强层以不超过与有机发射层的阈值距离提供，其中由于增强层的存在，发射体材料具有总非辐射衰减速率常数和总辐射衰减速率常数，且阈值距离是总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。在一些实施例中，OLED进一步包含出耦层。在一些实施例中，出耦层安置于增强层上方在有机发射层的相对侧上。在一些实施例中，出耦层安置于发射层的与增强层相对的侧上，但仍使能量从增强层的表面等离激元模式出耦。出耦层散射来自表面等离极化激元的能量。在一些实施例中，此能量以光子形式散射至自由空间。在其它实施例中，能量从装置的表面等离激元模式散射到其它模式中，例如但不限于有机波导模式、衬底模式或另一波导模式。如果能量散射至OLED的非自由空间模式，则可并入其它出耦方案以将能量提取至自由空间。在一些实施例中，一或多个介入层可安置于增强层与出耦层之间。介入层的实例可为介电材料，包括有机物、无机物、钙钛矿、氧化物，且可包括这些材料的堆叠和/或混合物。

增强层修改其中驻留发射体材料的介质的有效特性，从而引起以下任一种或全部：降低的发射率、发射谱线形状的修改、发射强度与角度的变化、发射体材料的稳固性变化、OLED的效率变化，和OLED装置的效率衰减减少。在阴极侧、阳极侧或这两侧上放置增强层产生利用了上述任何效果的OLED装置。除了本文中提及以及图中展示的各种OLED实例中说明的特定功能层之外，根据本发明的OLED还可以包括通常可见于OLED中的其它功能层中的任一者。

增强层可以由等离激元材料、光学活性超材料或双曲线超材料构成。如本文中所使用，等离激元材料是在电磁波谱的可见或紫外区中介电常数的实数部分越过零的材料。在一些实施例中，等离激元材料包括至少一种金属。在这类实施例中，金属可包括以下至少一种：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca、这些材料的合金或混合物，以及这些材料的堆叠。一般来说，超材料是由不同材料构成的介质，其中介质作为整体的作用不同于其材料部分的总和。具体来说，我们将光学活性超材料定义为具有负介电常数和负磁导率两者的材料。另一方面，双曲线超构材料是各向异性介质，其中对于不同的空间方向，电容率或磁导率具有不同的符号。光学活性超材料和双曲线超材料严格地区别于许多其它光子结构，例如分布式布拉格反射器(“DBR”)，因为介质在传播的方向上对于光的波长的长度尺度应呈现均匀。使用本领域技术人员可以理解的术语：超材料在传播的方向上的介电常数可以用有效介质近似描述。等离激元材料和超材料提供了可以多种方式增强OLED性能的控制光传播的方法。

在一些实施例中，增强层提供为平面层。在其它实施例中，增强层具有周期性地、准周期性地或随机地布置的波长大小的特征，或者具有周期性地、准周期性地或随机地布置的亚波长大小的特征。在一些实施例中，波长大小的特征和亚波长大小的特征具有锐利的边缘。

在一些实施例中，出耦层具有周期性地、准周期性地或随机地布置的波长大小的特征，或者具有周期性地、准周期性地或随机地布置的亚波长大小的特征。在一些实施例中，出耦层可由第一多个纳米粒子构成，且在其它实施例中，出耦层由安置于材料上的多个纳米粒子构成。在这些实施例中，出耦可通过以下至少一者来调谐：改变所述第一多个纳米粒子的大小、改变所述第一多个纳米粒子的形状、改变所述第一多个纳米粒子的材料、调节材料的厚度、改变材料或安置于所述第一多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变增强层的厚度和/或改变增强层的材料。所述装置的第一多个纳米粒子可以由以下至少一者形成：金属、电介质材料、半导体材料、金属合金、电介质材料的混合物、一或多种材料的堆叠或分层、和/或一种类型的材料的核心，且所述核心涂布有不同类型的材料的壳层。在一些实施例中，出耦层由至少金属纳米粒子构成，其中所述金属选自由以下组成的群组：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca、这些材料的合金或混合物，和这些材料的堆叠。所述第一多个纳米粒子可以具有安置在它们之上的附加层。在一些实施例中，发射的极化可使用出耦层来调谐。改变出耦层的维度和周期性可以选择一类优先出耦到空气的极化。在一些实施例中，出耦层也充当装置的电极。

据信，荧光OLED的内部量子效率(IQE)可以通过延迟荧光超过25％自旋统计限制。如本文所用，存在两种类型的延迟荧光，即P型延迟荧光和E型延迟荧光。P型延迟荧光由三重态-三重态湮灭(TTA)产生。

另一方面，E型延迟荧光不依赖于两个三重态的碰撞，而是依赖于三重态与单重态激发态之间的热布居数。需要能够产生E型延迟荧光的化合物以便具有极小的单重态-三重态间隙。热能可以激活由三重态跃迁回到单重态。这种类型的延迟荧光也称为热激活延迟荧光(TADF)。TADF的一个显著特征是，由于热能增加，延迟分量随着温度升高而增加。如果反向系间窜越速率足够快速以最小化由三重态的非辐射衰减，则回填充单重激发态的分率可能达到75％。总单重态分率可以是100％，远超过电产生的激子的自旋统计极限。

E型延迟荧光特征可以见于激发复合物系统或单一化合物中。不受理论束缚，据信，E型延迟荧光需要发光材料具有小的单重态-三重态能隙(ΔES-T)。有机的、不含金属的供体-受体发光材料可能能够实现这一点。这些材料的发射通常以供体-受体电荷转移(CT)型发射为特征。这些供体-受体型化合物中HOMO与LUMO的空间分离通常导致小的ΔES-T。这些状态可涉及CT状态。通常，通过将电子供体部分(例如氨基或咔唑衍生物)与电子受体部分(例如含N六元芳香族环)连接来构建供体-受体发光材料。

根据本发明的实施例制造的装置可以并入到多种多样的电子组件模块(或单元)中，所述电子组件模块可以并入到多种电子产品或中间组件中。所述电子产品或中间组件的实例包括可以为终端用户产品制造商所利用的显示屏、照明装置(如离散光源装置或照明面板)等。所述电子组件模块可以任选地包括驱动电子装置和/或电源。根据本发明的实施例制造的装置可以并入到多种多样的消费型产品中，所述消费型产品具有一或多个电子组件模块(或单元)并入于其中。公开一种包含OLED的消费型产品，所述OLED在OLED中的有机层中包括本公开的化合物。所述消费型产品应包括含一或多个光源和/或某种类型的视觉显示器中的一或多个的任何种类的产品。所述消费型产品的一些实例包括平板显示器、曲面显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和/或发信号的灯、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、可卷曲显示器、可折叠显示器、可拉伸显示器、激光打印机、电话、蜂窝电话、平板电脑、平板手机、个人数字助理(PDA)、可佩戴装置、膝上型计算机、数码相机、摄像机、取景器、对角线小于2英寸的微型显示器、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、包含多个平铺在一起的显示器的视频墙、剧院或体育馆屏幕，和指示牌。可以使用各种控制机制来控制根据本发明制造的装置，包括无源矩阵和有源矩阵。意图将所述装置中的许多装置用于对人类来说舒适的温度范围中，如18℃到30℃，并且更优选在室温下(20-25℃)，但可以在这一温度范围外(例如-40℃到80℃)使用。

本文所述的材料和结构可以应用于除OLED以外的装置中。举例来说，如有机太阳能电池和有机光电检测器的其它光电装置可以采用所述材料和结构。更一般来说，如有机晶体管的有机装置可以采用所述材料和结构。

在一些实施例中，所述OLED具有一或多种选自由以下组成的群组的特征：柔性、可卷曲、可折叠、可拉伸和弯曲。在一些实施例中，所述OLED是透明或半透明的。在一些实施例中，所述OLED进一步包含包括碳纳米管的层。

在一些实施例中，所述OLED进一步包含包括延迟荧光发射体的层。在一些实施例中，所述OLED包含RGB像素排列或白色加彩色滤光片像素排列。在一些实施例中，所述OLED是移动装置、手持式装置或可佩戴装置。在一些实施例中，所述OLED是对角线小于10英寸或面积小于50平方英寸的显示面板。在一些实施例中，所述OLED是对角线为至少10英寸或面积为至少50平方英寸的显示面板。在一些实施例中，所述OLED是照明面板。

在发射区域的一些实施例中，所述发射区域进一步包含主体。

在一些实施例中，所述化合物可以是发射掺杂剂。在一些实施例中，所述化合物可以经由磷光、荧光、热激活延迟荧光(即TADF，也称为E型延迟荧光)、三重态-三重态湮灭或这些过程的组合产生发射。

本文所公开的OLED可以并入到消费型产品、电子组件模块和照明面板中的一或多种中。有机层可以是发射层，并且化合物在一些实施例中可以是发射掺杂剂，而化合物在其它实施例中可以是非发射掺杂剂。

有机层还可以包括主体。在一些实施例中，两个或更多个主体是优选的。在一些实施例中，所用主体可以是在电荷传输中起很小作用的a)双极、b)电子传输、c)空穴传输或d)宽带隙材料。在一些实施例中，主体可以包括金属络合物。主体可以是无机化合物。

与其它材料的组合

本文中描述为适用于有机发光装置中的特定层的材料可以与装置中存在的多种其它材料组合使用。举例来说，本文所公开的发射掺杂剂可以与可能存在的广泛多种主体、传输层、阻挡层、注入层、电极和其它层结合使用。下文描述或提及的材料是可以与本文所公开的化合物组合使用的材料的非限制性实例，并且所属领域的技术人员可以容易地查阅文献以鉴别可以组合使用的其它材料。

本文中所公开的各种发射层和非发射层以及布置可以使用不同材料。合适材料的实例公开于美国专利申请公开第2017/0229663号中，所述公开以全文引用的方式并入。

导电性掺杂剂：

电荷传输层可以掺杂有导电性掺杂剂以大体上改变其电荷载体密度，这转而将改变其导电性。导电性通过在基质材料中生成电荷载体而增加，并且取决于掺杂剂的类型，还可以实现半导体的费米能级(Fermi level)的变化。空穴传输层可以掺杂有p型导电性掺杂剂，并且n型导电性掺杂剂用于电子传输层中。

HIL/HTL：

本发明中所用的空穴注入/传输材料不受特别限制，并且可以使用任何化合物，只要化合物通常用作空穴注入/传输材料即可。

EBL：

电子阻挡层(EBL)可以用以减少离开发射层的电子和/或激子的数目。与缺乏阻挡层的类似装置相比，在装置中存在此类阻挡层可以产生大体上较高的效率和/或较长的寿命。此外，可以使用阻挡层来将发射限制于OLED的所需区域。在一些实施例中，与最接近EBL界面的发射体相比，EBL材料具有较高LUMO(较接近真空能级)和/或较高三重态能量。在一些实施例中，与最接近EBL界面的主体中的一或多种相比，EBL材料具有较高LUMO(较接近真空能级)和/或较高三重态能量。在一个方面中，EBL中所用的化合物含有与下文所述的主体中的一个所用相同的分子或相同的官能团。

主体：

本发明的有机EL装置的发光层优选地至少含有金属络合物作为发光材料，并且可以含有使用金属络合物作为掺杂剂材料的主体材料。主体材料的实例不受特别限制，并且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要主体的三重态能量大于掺杂剂的三重态能量即可。任何主体材料可以与任何掺杂剂一起使用，只要满足三重态准则即可。

EML：

EML可以包含磷光或荧光发射体。磷光通常是指具有电子自旋变化的光子发射，即，发射的初始和最终状态具有不同的多样性，如从T1到S0状态。目前在OLED中广泛使用的Ir和Pt络合物属于磷光发射体。<在一些实施例中，如果激态复合物形成涉及三重态发射体，那么此类激态复合物还可以发射磷光。另一方面，荧光发射体通常是指不改变电子自旋的情况下的光子发射，如从S1到S0状态。荧光发射体可以是延迟荧光或非延迟荧光发射体。视自旋状态而定，荧光发射体可以是单态发射体或双重态发射体或其它多重态发射体。据信，荧光OLED的内部量子效率(IQE)可以通过延迟荧光超过25％自旋统计限制。存在两种类型的延迟荧光，即P型和E型延迟荧光。P型延迟荧光由三重态-三重态湮灭(TTA)产生。另一方面，E型延迟荧光不依赖于两个三重态的碰撞，而是依赖于三重态与单态激发态之间的热居群数(thermal population)。热能可以激活三重态转移回到单态。这种类型的延迟荧光也称为热激活延迟荧光(TADF)。E型延迟荧光特征可以发现于激发复合物系统或单一化合物中。在不受理论束缚的情况下，认为TADF需要具有小于或等于300、250、200、150、100或50meV的小单重态-三重态能隙(ΔES-T)的化合物或激态复合物。存在两种主要类型的TADF发射体，一种称为供体-受体型TADF，另一种称为多共振(MR)TADF。通常，通过连接电子供体部分(例如氨基或咔唑衍生物)和电子受体部分(例如含N六元芳香族环)来构造供体-受体单一化合物。可以在空穴传输化合物与电子传输化合物之间形成供体-受体激发复合物。MR-TADF的实例包括高度共轭的含硼化合物。在一些实施例中，在293K处延迟荧光发射的从T1到S1的反向系间窜越(crossing)时间少于或等于10微秒。在一些实施例中，这类时间可以大于10微秒且小于100微秒。

在一些实施例中，发射掺杂剂可以是磷光或荧光材料。在一些实施例中，非发射掺杂剂还可以是磷光或荧光材料。在一些实施例中，OLED可以包含选自由荧光材料、延迟荧光材料、磷光材料和其组合组成的群组的额外化合物。

在一些实施例中，磷光材料是在OLED内发射光的发射体。在一些实施例中，磷光材料不在OLED内发光。在一些实施例中，磷光材料能量将其激发态转移到OLED内的另一种材料。在一些实施例中，磷光材料参与OLED内的电荷传输。在一些实施例中，磷光材料是敏化剂，并且OLED进一步包含受体。在一些实施例中，磷光发射体和受体都在OLED内发光。

在一些实施例中，荧光材料或延迟荧光材料为在OLED内发光的发射体。在一些实施例中，荧光材料或延迟荧光材料不在OLED内发光。在一些实施例中，荧光材料或延迟荧光材料能量将其激发态转移到OLED内的另一材料。在一些实施例中，荧光材料或延迟荧光材料参与OLED内的电荷传输。在一些实施例中，荧光材料或延迟荧光材料是敏化剂，且OLED进一步包含受体。

HBL：

空穴阻挡层(HBL)可以用以减少离开发射层的空穴和/或激子的数目。与缺乏阻挡层的类似装置相比，此类阻挡层在装置中的存在可以产生大体上较高的效率和/或较长的寿命。此外，可以使用阻挡层来将发射限制于OLED的所需区域。在一些实施例中，与最接近HBL界面的发射体相比，HBL材料具有较低HOMO(距真空能级较远)和/或较高三重态能量。在一些实施例中，与最接近HBL界面的主体中的一或多种相比，HBL材料具有较低HOMO(距真空能级较远)和/或较高三重态能量。

ETL：

电子传输层(ETL)可以包括能够传输电子的材料。电子传输层可以是固有的(未经掺杂的)或经掺杂的。可以使用掺杂来增强导电性。ETL材料的实例不受特别限制，并且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要其通常用以传输电子即可。

电荷产生层(CGL)

在串联或堆叠OLED中，CGL对性能起基本作用，其由分别用于注入电子和空穴的经n掺杂的层和经p掺杂的层组成。电子和空穴由CGL和电极供应。CGL中消耗的电子和空穴由分别从阴极和阳极注入的电子和空穴再填充；随后，双极电流逐渐达到稳定状态。典型CGL材料包括传输层中所用的n和p导电性掺杂剂。

有机发光装置(OLED)变得广泛用于显示器和其它发光应用中。然而，所述装置主要面临若干挑战，包括将耦合到自由空间的光子数目最大化，以及增强发光装置的稳定性和效率，尤其蓝光发射装置。顶部或底部发射型典型OLED装置利用至少一个也充当镜子的电极。此电极反射光，使得装置仅从单侧发射，将可收集的光的效率最大化。然而，因为电极是金属的，OLED的发射层中的发射体可以耦合到电极且产生表面等离激元。这些表面等离激元具有较大平面内动量并且不能直接恢复成自由空间中的光子，引起OLED的效率降低。所公开主题的实施例可以包括低损耗OLED，其利用纳米粒子的米氏散射来将光和非金属电极出耦，以避免与金属电极相关的损耗。在一些实施例中，与具有基于金属的电极的典型装置相比，这些装置具有提高的效率。在一些实施例中，当与含有金属电极的OLED相比时，装置的总效率可能类似于或低于基于金属的OLED，但角度依赖性和/或发射形状可以得到改良。

所公开主题的实施例提供低损耗OLED，其利用高折射率介电粒子将来自OLED的EL(场致发光)发射出耦。对于水平和垂直排列偶极子，低损耗OLED可以提供增强的外部量子效率(EQE)。在一些实施例中，OLED可能具有极小的珀塞尔增强。然而，装置可以在较低的电流下被驱动且因此提高整体装置稳定性，甚至不存在珀塞尔增强。在一些实施例中，为了减少由金属电极引起的欧姆损耗，非金属电极或具有薄金属层和非金属导电层的多层堆叠可以用于电极。安置在一个或两个透明导电电极上的高折射率、低损耗介电粒子的阵列可以用于将OLED的发射层从装置出耦。

在一些实施例中，电极可以是以下的薄层：氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、铟掺杂的氧化锌(IZO)、氧化铝锌(AZO)、铟掺杂的氧化镉、锡酸钡、碳纳米管、石墨烯、多层石墨烯、单层石墨烯、石墨烯氧化物、金属纳米粒子或纳米线浸渍的材料以及导电聚合物，诸如聚乙炔、聚吡咯、聚吲哚、聚苯胺、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚(3-烷基噻吩)、(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩))等。

在一些实施例中，可以使用复合材料作为电极，所述复合材料可以包括一或多种聚合物、氧化物材料、基于碳的化合物等以及纳米尺寸的金属粒子或纳米线。在一些实施例中，电极可以包括多个导电材料(例如，上文所描述的材料)层或不具有薄金属层。在一些实施例中，当将金属层用于电极时，将EML层放置在与金属层相距至少75nm处以最小化由等离激元模式的激发引起的等离激元损耗。在一些实施例中，金属层的厚度可以是至少2nm，但不超过10nm，以确保通过电极的光透射率。透明导电电极的总厚度可以在10至200nm之间，并且更优选在30nm至小于50nm之间。

图10A-10B展示根据所公开主题的实施例的纳米粒子的间隔排列。如图10A-10B中所示，层102、202可以是纳米粒子层，其可以是图3A-3H和/或图9A-9D中所展示以及下文详细描述的出耦层的一部分，和/或可以是如下文中详细描述的图4A、4C、5A-5C和/或6A-6C中所展示的纳米粒子层的一部分。层101、201可以是安置于纳米粒子层上方的任何数目的层。层103、203是安置于纳米粒子层下方的任何数目的层。

如通篇所使用，“平面内”可以定义为与衬底“水平”的平面，和/或任何其它在衬底上水平安置的层。如通篇所使用，“平面外”可以定义为与衬底“垂直”的平面，和/或任何其它在衬底上水平安置的层。

在其中在垂直方向上存在阵列的一个实施例中，多个纳米粒子层之间可以存在介电层。图10A中展示的布置中可能不需要介电层，并且因此未在图10A中展示。然而，图10B中展示的实施例可以包括介电层204。在一个替代性实施例中，纳米粒子层的堆叠阵列之间可能不存在介电层，并且纳米粒子可能几乎直接位于下方的纳米粒子层上。

在一个实施例中，从纳米粒子层的底部到发射层的顶部不超过50nm。在一个实施例中，这50nm距离可以包括直接位于纳米粒子层下方的介电间隙。在一个实施例中，纳米粒子层中的纳米粒子可以几乎直接位于纳米粒子层下方的层的顶部，例如发射层的顶部。在一个实施例中，如上所述，纳米粒子层中的纳米粒子可以位于介电间隙的顶部。

图10A展示根据所公开标的物的实施例的纳米粒子的随机放置。在最大平面内方向上，各纳米粒子可以相距至少100nm、至少200nm、至少300nm和/或至少500nm。在图10A中，这可以是X和Z距离。此外，平面内方向可以进入和离开纸张(即，图10A的二维图中未展示的第三维度)。

在最大平面外方向上，各纳米粒子可以相距至少50nm、至少150nm、至少300nm和/或至少500nm。如图10A中所示，这可以是X'和Z'的距离。

在第一实施例中，最短边缘到边缘间距可以是任何相邻纳米粒子之间的水平平面内距离。在第一实施例中，此距离(即，图10A中所示的距离B)可以小于100nm、小于50nm、小于25nm和/或可以小于10nm。

在第二实施例中，最短边缘到边缘间距可以是到任何平面中的任何相邻纳米粒子的距离。在第二实施例中，此距离(即，图10A中所示的距离A)可以小于100nm、小于50nm、小于25nm和/或可以小于10nm。

图10B展示根据所公开标的物的实施例的纳米粒子的阵列放置。在最大平面内方向上，各纳米粒子可以相距至少100nm、至少200nm、至少300nm和/或至少500nm。如图10B中所示，这可以是各圆形的X距离。

在最大平面外方向上，各纳米粒子可以相距至少50nm、至少150nm、至少300nm和/或至少500nm。如图10B中所示，这可以是各圆形的X'距离。

任何有序方向上的第一多个纳米粒子的中心到中心粒子间间距可以小于300nm、小于400nm、小于500nm和/或小于600nm。如图10B中所示，这可以是A距离并且是与衬底平行的方向。与上文类似，应注意，中心到中心粒子间间隔也进入和离开纸张(即，图10B的此二维图中未展示的第三维度)。

当制造纳米粒子时，众所周知并且应了解，各纳米粒子不相同且各个纳米粒子之间存在制造差异。举例来说，可以制备平均直径为100nm且标准差为±5nm的纳米粒子球体。在此实例中，变异系数是5％。在另一实例中，可以制备各侧的平均长度为100nm且标准差为±5nm的纳米粒子立方体。在此实例中，变异系数是5％。在一个实施例中，可以使用纳米粒子的任何距离来定义纳米粒子。举例来说，使用球体的半径或直径、锥形体的高度、立方体的侧面、矩形的长度、矩形的宽度等。

在一个实施例中，当第一粒子的平均尺寸与第二粒子的平均尺寸相差一倍标准差时，第一纳米粒子的尺寸与第二纳米粒子不同。在一个替代性实施例中，当第一粒子的平均尺寸与第二粒子的平均尺寸相差两倍标准差时，第一纳米粒子的尺寸与第二纳米粒子不同。在另一替代性实施例中，当第一粒子的平均尺寸与第二粒子的平均尺寸相差任何数目的标准差时，第一纳米粒子的尺寸与第二纳米粒子不同。

在一个实施例中，当第一粒子的平均尺寸与第二粒子的平均尺寸相差一倍变异系数时，第一纳米粒子的尺寸与第二纳米粒子不同。在一个替代性实施例中，当第一粒子的平均尺寸与第二粒子的平均尺寸相差两倍变异系数时，第一纳米粒子的尺寸与第二纳米粒子不同。在另一替代性实施例中，当第一粒子的平均尺寸与第二粒子的平均尺寸相差任何数目的变异系数时，第一纳米粒子的尺寸与第二纳米粒子不同。

类似地，当制造纳米粒子时，众所周知并且了解的是，各纳米粒子形状不相同且各个纳米粒子之间存在制造差异。因此，尽管所有纳米粒子可以是球体，但例如其并非都是相同的球体，并且一或多个纳米粒子之间可能存在球度差异。类似地，尽管所有纳米粒子可以是锥形体，但例如其并非都是相同的锥形体，并且一或多个锥形纳米粒子之间可能存在锥度差异。可能存在由纳米粒子的形成引起的可分布于纳米粒子层中的一个或残留和/或废弃粒子。举例来说，可能存在分布于球形纳米粒子的层、基质和/或其它布置中的尺寸和/或形状不同的残留和/或废弃粒子。在一个实施例中，当相对于第二纳米粒子利用第一纳米粒子以不同方式实施本文中所公开的装置时，第一纳米粒子是与第二纳米粒子形状不同的纳米粒子。

在一个实施例中，可将层堆叠，使得顶层中的至少一部分纳米粒子位于底层中的对应纳米粒子之上。在一个实施例中，可将层堆叠，使得顶层中的纳米粒子从底层中的对应纳米粒子偏移(即，不存在重叠)。

图3A-3H示意性地绘示所公开主题的OLED设计的若干实施例，其使用介电粒子的随机阵列作为出耦层。图3A-3B展示根据所公开主题的实施例的作为出耦层的球体的随机阵列，图3C展示圆柱体，图3D展示半球体，图3E展示球体的二聚体，图3F展示球状体，图3G展示球体的三聚体，并且图3H展示成形介电粒子。

EQE增强可取决于介电粒子的散射效率。与激发主要是电共振的金属粒子不同，介电粒子可以激发电和磁模式共振。这可以提供对光散射的有效控制，并且可以优化前向或后向方向上的强度和/或在任意方向上引导光束。因为偶极子发射体的辐射可能受环绕介质影响，预期在介电纳米粒子作为出耦层的情况下可以增强珀塞尔因子。

介电粒子的散射效率可以取决于粒度、形状和/或材料折射率。对于与光的波长类似的粒度，可以基于米氏理论(Mie's theory)估计散射效率。增强的光出耦可以通过EL发射(即，由发射层(EL)进行的发射)与纳米粒子的米氏散射模式的直接耦合来实现。为了实现EL发射与纳米粒子的米氏散射模式的强耦合，可以更靠近出耦层安置EML层，使得从EML层的顶部到出耦层的底部的距离在发射体的峰值发射波长的1/10以内。在一些实施例中，米氏散射模式与至少一些EML层之间的耦合可以在更长距离(最多发射体的峰值发射波长的1/2)处发生。所公开主题的至少一些实施例与其它含有介电纳米粒子的OLED之间的一个差异是EML中的发射体与介电粒子的米氏模式的直接耦合。在使用不与米氏模式直接耦合的介电纳米粒子的OLED中，发射体首先产生或发射光子，其随后由介电纳米粒子的米氏模式散射。相反，在所公开主题的实施例中，来自发射体的光子的发射事件直接涉及粒子的米氏模式。出于此原因，优选EML与介电纳米粒子之间的距离是较近的。因为散射效率随折射率而增加，由此具有高折射率的材料是优选的。此外，可以使用在可见光区域中具有较低光吸收的材料。可以用于制备纳米尺寸粒子的一些高折射率材料可以包括硅、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳、金刚石、硫化锌、硒化锌、锗、碲化锌、铌酸钾、三氧化钛、氧化锑、五氧化二铌、五氧化二钽、氧化钒、五氧化二钒、磷酸镓、氧化铋、砷化镓和/或铝镓。

如图3A-3H中所示的呈单粒子或多粒子配置(诸如二聚体、三聚体等)形式的具有优选光谱特性的任意形状的粒子可以用于控制出耦层的散射波长和效率。在一些实施例中，可以使用两种或更多种具有不同折射率、均匀或非均匀分布于结构内的材料制备介电粒子，其中所述两种或更多种材料中的至少一种引起所述两种或更多种材料中的至少一种与环绕介质的折射率之间的至少1.0的差异。

为了证明所提出的低损耗OLED的出耦效率的增强，使用具有不同形状和尺寸的单一或多个介电粒子进行出耦来模拟OLED装置的EQE。通过时域有限差分(FDTD)方法使用Ansys Lumerical^TM FDTD解决方案进行模拟。OLED装置的不同层按其折射率值被渲染成4μm×4μm×1μm的计算体积，且在所有方向上围封在完全匹配层(PML)内以匹配开放边界条件。垂直或水平定向中的单一偶极子发射体具有覆盖整个可见光区域(450-750nm)的宽发射光谱，放置在距离50nm厚ITO电极20nm处充当发射层。也就是说，在发射层与纳米粒子之间相距70nm的情况下进行模拟。我们使用折射率为1.7的75nm厚的非吸收介电层来对主体介质建模。在ITO层上存在和不存在高折射率粒子的情况下进行模拟。使用放置于粒子上方300nm处和OLED堆叠的底部下方250nm处的两个功率监测器记录远场中的发光，使用所述发光分别计算装置的顶部发射(TE)和底部发射(BE)EQE。计算体积使用非均匀折射率调整的矩形网格离散化，分辨率为每个波长34个网格单元。此外，将具有1nm分辨率的网格覆盖区域用于高折射率介电粒子以将计算误差降至最低。通过使用归一化到自由空间发射功率的围绕发射体的监视器的框通过偶极子计算功率发射体来估计珀塞尔增强。

图4A和4C展示根据所公开主题的实施例的用于FDTD模拟中的OLED结构的示意图，其展示单一各向同性偶极子发射体以及透明电极上的折射率为2.5的介电球体(图4A)和圆柱体(图4C)。图4A和4C中展示的出耦说明介电粒子的光谱可调谐性以及尺寸和形状。在两种这类模拟中，电极都是ITO。图4B展示根据所公开主题的实施例，图4A中展示的OLED设计的放置在透明电极上的直径300nm、350nm和400nm的球体的模拟顶部发射(TE)EQE曲线。图4D展示根据所公开主题的实施例，图4C中展示的结构的具有直径400nm、500nm和600nm的介电圆柱体的OLED装置的模拟顶部发射(TE)EQE曲线。图4B和图4D中的实线曲线表示根据所公开主题的实施例，不具有任何介电粒子的装置的模拟TE EQE曲线。与不具有任何介电粒子的OLED装置相比，EQE值的增强是显而易见的。定位于透明电极上方的粒子通过光散射实现光与远场的出耦，同时将OLED堆叠中的波导作用降至最低，引起增强的EQE。

此外，可以通过以二聚体、三聚体等形式组装多个粒子来进一步修改散射特性，如图5A-5E和图6A-6E中所说明。可以调谐粒子组合件以实现OLED装置的定向发射。

也就是说，图5D-5E中的曲线展示具有以下物质的OLED装置的模拟TE EQE和TE/BE曲线：由具有不同尺寸的球体形成的不对称二聚体(点曲线)、由具有相同尺寸的球体形成的对称二聚体(虚线曲线)以及由一个大型球体和两个具有相同尺寸的较小球体形成的三聚体组合件(实线曲线)，其指示增强的TE EQE。此外，图5E中展示的TE/BE曲线表明这些装置的发射主要朝向装置的顶侧。

图6A展示根据所公开主题的实施例，具有由直径400nm和200nm的圆柱体形成的不对称二聚体的OLED结构的示意图。图6B展示由直径400nm的圆柱体形成的对称结构，且图6C展示根据所公开主题的实施例，透明电极上的由一个直径400nm的圆柱体和两个直径200nm的圆柱体形成的用于出耦的三聚体。根据所公开主题的实施例，图6A-6C中展示的圆柱体的高度是100nm。

图6D-6E展示根据所公开主题的实施例，图6A-6C中展示的OLED结构的模拟TE EQE(图6D)和TE/BE(图6E)曲线。也就是说，图6D-6E展示由介电圆柱体形成的二聚体和三聚体的模拟结果，展示由具有不同直径的圆柱体形成的不对称二聚体(点曲线)、由具有相同直径的圆柱体形成的对称二聚体(虚线曲线)以及由一个具有较大直径的圆柱体以及两个具有较小直径的圆柱体形成的三聚体(实现曲线)的增强的TE EQE。图6E中的曲线指示由圆柱体形成的二聚体和三聚体组合件的发射各向异性，展示与BE EQE相比显著更高的TE EQE。

图5D-5E和图6D-6E中展示的模拟结果指示低损耗OLED装置中的透明电极上的多个介电粒子的组合件可以用于控制和引导发光而不在显示面板中使用任何其它光学元件。在一些实施例中，可以由透明电极上的作为出耦层的具有相同和/或不同形状、尺寸和/或折射率的粒子形成这类粒子组合件的随机阵列。

图7展示所估计的由直径400nm的单一圆柱体以及由200nm直径圆柱体形成的圆柱体的对称和不对称二聚体和三聚体组合件引起的珀塞尔增强，在峰值EQE值下展示中等珀塞尔增强。也就是说，图7展示所估计的由以下引起的单一各向同性发射体的珀塞尔增强：直径400nm的单一圆柱体(实线曲线)、由直径400nm和200nm的圆柱体形成的不对称二聚体(虚线曲线)、由直径400nm的圆柱体形成的对称二聚体(短虚线)以及由一个直径400nm的圆柱体和两个直径200nm的圆柱体形成的三聚体(点曲线)。

在一些实施例中，可以使用高折射率介电粒子的周期性阵列作为出耦层，如图8A-8C中所示。可以通过控制阵列周期性、粒子形状、尺寸和/或阵列对称性来调整散射波长和效率。在这种情况下，一或多个介电粒子或各介电粒子可以视为惠更斯源(Huygen'ssource)。这类有序阵列的透射效率可以取决于电和磁两极共振之间的光谱重叠，其可增强珀塞尔因子。尽管在若干实施例中，模拟指示低损耗OLED装置的中等珀塞尔增强，但可以通过在较低电流密度下驱动而不存在由EQE值增强而引起的亮度的显著损耗来实现与等离激元OLED装置类似的装置稳定性和使用寿命。

在一些实施例中，介电材料的周期性结构将在电极层上制造(图8A的实例)或将直接是电极的一部分(如图8C中所示)。在一些实施例中，周期性阵列中的各个粒子可以由具有相同和/或不同形状、尺寸和/或折射率值的多个粒子的组合件置换。在一些实施例中，将按不同排序方向改变晶格周期性以控制装置的定向发射。任何有序方向上的粒子的中心到中心粒子间间隔可以小于300nm、小于400nm、小于500nm或小于600nm。在一些实施例中，周期性阵列中的第一多个纳米粒子可以是立方体形、圆柱形、立方形或球形。第一多个纳米粒子的平面内尺寸可以是至少100nm、至少200nm、至少300nm和/或至少500nm。第一多个纳米粒子的平面外尺寸可以是至少50nm、至少150nm、至少300nm和/或至少500nm。在一些实施例中，发射与阵列的光栅模式耦合并且可以通过控制纳米粒子周期性来调整发射方向。在一些实施例中，发射与光栅模式的耦合可以引起主要与装置垂直地引导的发光。

在一些实施例中，可以使用具有锥形末端的介电粒子的周期性阵列，如图9A-9D中所示。粒子可以具有诸如锥形、正方棱锥等形状，可以在电极层上制造具有正方形底部和弯曲表面、抛物锥形等以及背对OLED的锥形末端的粒子。可以按可能的最高密度制造粒子以实现电极层附近的高填充分数。粒子之间的最短边缘到边缘间距可以小于100nm、小于50nm、小于25nm或更优选地，小于10nm。粒子之间的边缘到边缘间距可以在平面外方向上变化。基于粒子形状，粒子的有效填充分数可以在远离电极的平面中减少，其可以产生可有效增强OLED结构的光透射的折射率梯度。可以使用约等于光的波长的粒子高度。粒子层可以充当抗反射涂层，其可以减少来自OLED的环境光反射。粒子的最大平面内尺寸可以是至少100nm、至少200nm、至少300nm或至少500nm。粒子的平面外尺寸可以是至少150nm、至少300nm、至少600nm或至少1μm。

电极上高折射率粒子阵列可以通过各种自上而下和自下而上方法制备，诸如基于平版印刷的技术、使用聚焦激光束在存在或不存在纳米粒子夹杂物的情况下进行的树脂的多光子吸收光聚合、纳米球平版印刷术、使用由化学合成或光聚合制备的粒子的基于引导自组装的方法等。

在一些实施例中，可以在电极层上放置高折射率材料的薄层。在一些实施例中，装置可以在纳米粒子层的顶部具有薄透明层。在一些实施例中，可以在第二电极上制造介电粒子阵列。在一些实施例中，可以在纳米粒子出耦层的顶部安置第一或第二层。可以通过首先形成薄膜，且接着利用消减蚀刻方法形成纳米粒子来形成纳米粒子出耦层。在其它实施例中，可以通过另一种合成方法形成纳米粒子且接着沉积于衬底上。在一些实施例中，通过物理气相沉积在OLED衬底上形成纳米粒子。

在一些实施例中，装置可以具有第一侧面和第二侧面，并且可以从装置的第一侧面发射光。在一些实施例中，可以在装置的第二侧面上放置高反射层以将发射引导至装置的第一侧面。根据所公开主题的实施例，第一电极可以由厚金属层置换以将光反射至装置的第一侧面，并且发射层与金属电极相距至少75nm以将金属损耗降至最低。金属层的厚度可以是至少50nm，并且优选是约200nm，以确保来自层的近单位反射率。在一些实施例中，可以使用分布式布拉格反射器(DBR)反射来自装置的第二侧面的光。DBR堆叠可以具有至少2-3对层，更优选10对层，并且由于制造DBR所需的时间，优选不超过20对层。层对的数目可以取决于高与低折射率材料层之间的折射率差异。在一些实施例中，可以将透明电极层直接沉积到发射层以增强装置的珀塞尔参数或效率。

在一些实施例中，负责出耦的纳米特征的折射率是至少1.9，更优选是至少2.1，并且最优选超过2.5。在一些实施例中，纳米粒子可以由在出耦的光谱范围中具有最小吸收的材料构成。这可以在纳米粒子将能量散射出OLED时防止任何由吸收引起的损耗。在一些实施例中，可以在各种发射波长下将纳米粒子的吸收调谐到特定值，其修改电和磁两极共振并且改变其关系。

在一些实施例中，高介电纳米粒子出耦层可以与金属电极相邻。在一些实施例中，高介电纳米粒子出耦层可以与电极相邻，并且纳米粒子被布置成二聚体、三聚体或更高级单元。对于所有上述实施例，具有多个层的OLED堆叠的总厚度可以在50-600nm之间的范围内。发射层的厚度可以是至少0.2nm且不超过75nm，并且优选与上面将制造用于形成出耦层的纳米粒子的透明电极相距不超过500nm。纳米粒子可以安置在第二电极上，所述第二电极可以是透明电极。更优选地，发射层可以与上面将制造用于形成出耦层的纳米粒子的透明电极相距10-200nm以内。透明电极平面内的粒子的尺寸可以在200-800nm之间的范围内，且更优选在400-600nm内。粒子的平面外尺寸可以在25-600nm之间的范围内，且更优选在75-200nm内。

在上文关于图3A-9D所描述的一些实施例中，装置可以包括有机发光装置(OLED)，所述有机发光装置具有衬底、安置于衬底上的第一电极、安置于第一电极上的第二电极以及安置在第一电极与第二电极之间的有机发射层，其中有机发射层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以安置于有机发射层上，并且纳米粒子层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以包括第一多个纳米粒子和环绕介质，所述第一多个纳米粒子包含介电材料。从纳米粒子层的第二表面到有机发射层的第一表面的距离可以不超过50nm，并且介电材料与环绕介质的折射率之间存在至少1.0的差异。从纳米粒子层的第二表面到有机发射层的第一表面的距离可以是例如1-10nm、10-20nm、20-30nm、30-40nm或40-50nm。

装置的有机发射层可以具有至少0.2nm，但不超过75nm的厚度。在一些实施例中，装置的有机发射层安置在与第二电极相距至少10nm、至少100nm、至少300nm和/或至少600nm处。OLED可以是具有多个层的堆叠，并且堆叠的厚度是50-600nm。

装置的纳米粒子层的第一多个纳米粒子可以安置于出耦层中，所述出耦层安置于第二电极上。在一些实施例中，装置的至少一些纳米粒子可以与第二电极集成在一起。装置的纳米粒子层中的纳米粒子的布置可以引起外部量子效率(EQE)是至少15％。纳米粒子层的纳米粒子可以包括至少一个具有2-8的米氏散射效率的纳米粒子。米氏散射效率值可以基于纳米粒子的尺寸、纳米粒子的形状和/或纳米粒子的材料折射率。举例来说，第一多个纳米粒子的折射率可以是至少1.9、至少2.1、至少2.5和/或小于3.5。第一多个纳米粒子的布置可以引起外部量子效率(EQE)是至少30％、至少50％等。

纳米粒子层的纳米粒子可以包括硅、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳、金刚石、硫化锌、硒化锌、锗、碲化锌、铌酸钾、三氧化钛、氧化锑、五氧化二铌、五氧化二钽、氧化钒、五氧化二钒、磷酸镓、氧化铋、砷化镓和/或铝镓。第一多个纳米粒子的介电材料可以吸收出耦光谱范围中的不超过50％的光能。在一些实施例中，第一多个纳米粒子的介电材料可以吸收出耦光谱范围中的不超过20％的光能。

第一多个纳米粒子可以具有单一配置或可以具有多粒子配置。举例来说，多粒子配置可以包括二聚体、三聚体和/或更高级单元(例如，包括多个层次的单元)。这些布置中的纳米粒子可以被配置成输出非朗伯发射。装置可以被配置成通过装置侧面的安置纳米粒子的一侧发射至少60％、至少70％和/或至少80％的光。

装置的纳米粒子可以包括均匀地或非均匀地分布在出耦层内的各自具有不同折射率的两种或更多种材料，其中所述两种或更多种材料中的至少一种引起所述两种或更多种材料中的至少一种与环绕介质的折射率之间的至少1.0的差异。纳米粒子的形状可以是立方体、圆柱体、球体、球状体、平行六面体形、条形、星形、锥形、无定形和/或多面三维物体。第一多个纳米粒子中的至少两个之间可能存在差异。这些差异可以包括尺寸、形状和/或折射率。

装置的纳米粒子可以按周期性阵列配置，诸如图8A中所示。周期性阵列中的纳米粒子的散射波长和效率可以基于阵列周期性、粒子形状、粒子尺寸和/或阵列的对称性。周期性阵列中的至少两个纳米粒子可以具有相同形状、不同形状、相同尺寸、不同尺寸、相同折射率值和/或不同折射率值。周期性阵列的晶格周期性可以被配置成从装置输出非朗伯发射。周期性阵列的纳米粒子的形状可以是圆锥形、正方棱锥形、具有正方形底部和弯曲表面的形状以及/或抛物锥形，诸如图9A-9D中所示。诸如图9A-9D中所示的纳米粒子的形状可以具有背对OLED的锥形末端，并且第一多个纳米粒子可以与第一电极或第二电极集成在一起。

装置可以包括安置于第一多个纳米粒子上的具有介电材料的第二多个纳米粒子，所述第一多个纳米粒子安置于第二电极上。第一层可以安置于第一多个纳米粒子上，并且第二层安置于第二多个纳米粒子上。

装置可以包括安置在第一多个纳米粒子上的透明层。透明层可以是允许至少50％、至少70％、至少80％和/或至少90％的由OLED的发射层发射的光穿过的层。透明层可以包括具有小于1.2、小于1.5、小于2、小于2.5和/或小于3的折射率的介电材料。透明层的有效折射率可以小于本文中详细描述的范围，因为层厚度可以小于粒子高度，并且在粒子材料的情况下，折射率差异为1仍可符合。

装置可以包括透明介电层，其可以具有至少2nm但不超过50nm减去电极厚度的厚度。透明介电层可以安置在第二电极与纳米粒子层之间。介电材料的折射率可以小于1.2、小于1.5、小于2和/或小于2.5。

装置可以具有第一侧面和第二侧面。第一电极可以包括用于将光反射到装置的第一侧面的反射金属层。第二电极可以是透明层，并且纳米粒子层安置在透明层上方。有机发射层可以安置在与反射金属层相距至少75nm处。反射金属层的厚度可以是至少50nm、至少100nm、至少150nm、至少200nm和/或小于300nm。在一些实施例中，可以从第一侧面和第二侧面发射光。第二电极的厚度可以是10-20nm、20-50nm和/或50-100nm。

装置可以包括安置在装置的第一侧面或第二侧面上的反射层和/或部分反射层以引导从装置发射的光。部分反射或反射层可以具有至少40％、至少50％、至少70％和/或至少90％的反射率。

装置可以包括被安置成反射来自装置的第二侧面的光的分布式布拉格反射器(DBR)堆叠。衬底可以具有第一侧面和第二侧面，并且DBR堆叠可以安置在衬底的第一侧面和/或第二侧面上。OLED堆叠可以安置在衬底的第一侧面上。在一些实施例中，DBR可以安置在衬底的第一侧面上，并且OLED可以安置在DBR上。DBR堆叠可以包括至少2对层、至少三对层、至少5对层、至少10对层和/或不超过20对层。层对的数目可以基于第一折射率材料层与第二折射率材料层之间的折射率差异。第一折射率材料和第二折射率材料可以形成配对。第一折射率材料可以由具有具体折射率值的一种材料类型制成，并且第二折射率材料将由具有与第一折射率材料不同的折射率值的不同材料制成。第一折射率材料层可以具有至少1.6、至少2、至少2.3和/或小于3.5的高折射率，并且第二折射率材料层可以具有小于1.2和/或小于1.6的低折射率。

第一电极和/或第二电极可以是透明电极，其中纳米粒子可以安置在第二电极上。纳米粒子的平面内尺寸可以是200-400nm、400-600nm和/或600-800nm，其中平面内尺寸在与衬底水平的平面中。纳米粒子之间的平面外尺寸中的距离可以是25-75nm、75-200nm、200-400nm和/或400-600nm，其中平面外尺寸在与衬底垂直的平面中。

纳米粒子的平面内尺寸可以在200-400nm、400-600nm和/或600-800nm之间，其中平面内尺寸在与衬底水平的平面中。纳米粒子之间的平面外尺寸的距离可以是25-75nm、75-200nm、200-400nm和/或400-600nm，其中平面外尺寸在与衬底垂直的平面中。

装置的第一电极和/或第二电极可以包括聚合物、氧化物材料、纳米尺寸金属纳米粒子和/或金属纳米线。第一电极和/或第二电极可以包括多层，所述多层是氧化铟锡、氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锌、氧化铝锌、铟掺杂的氧化镉、锡酸钡、碳纳米管、石墨烯、多层石墨烯、单层石墨烯、石墨烯氧化物、金属纳米粒子或纳米线浸渍材料、聚乙炔、聚吡咯、聚吲哚、聚苯胺、聚(对亚苯基亚乙烯基)和/或聚(3-烷基噻吩)、(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩))。第一电极和/或第二电极可以包括具有2-5nm和/或6-10nm的厚度的金属层。有机发射层可以安置在与金属层相距至少75nm处。

在此光出耦模式中，发射体可以与金属电极的表面等离激元模式耦合并且光可以通过混合型等离激元介电模式出耦。关于发射层(EL)与电极的表面等离激元模式的有效耦合，发射层可以更靠近金属电极安置。从发射层的顶部(例如，发射层的第一表面)到金属电极的底部的距离可以小于10nm、小于15nm、小于20nm、小于30nm和/或小于40nm。可以使用具有小于20nm、小于30nm或小于50nm的厚度的银、铝或金的金属层作为金属电极。发射层可以具有小于1nm、小于2nm、小于5nm和/或小于10nm的厚度。从发射层的顶部(例如，发射层的第一表面)到纳米粒子层的底部(例如，纳米粒子层的第二表面)的距离可以是至少20nm、至少30nm、至少40nm或至少50nm。在一些实施例中，可以在金属电极与纳米粒子层之间安置具有小于10nm、小于5nm或至少2nm的厚度的介电层。介电层的折射率可以是至少1.5、至少1.75、至少2、至少2.5或大于2.5。

装置的衬底可以是透明材料。装置可以具有第一侧面和第二侧面，其中第一和第二电极是透明的，并且光是从装置的第一和第二侧输出。

在一些实施例中，装置可以包括有机发光装置(OLED)，所述有机发光装置具有衬底、安置于衬底上的第一电极、安置于第一电极上的第二电极以及安置在第一电极与第二电极之间的有机发射层。有机发射层可以具有定位于第二表面上的第一表面，并且纳米粒子层可以具有定位于第二表面上的第一表面。纳米粒子层可以安置于有机发射层上。纳米粒子层可以包括多个纳米粒子和环绕介质，所述多个纳米粒子包含介电材料。有机发射层可以与多个纳米粒子的米氏散射模式直接耦合。从纳米粒子层的第二表面至有机发射层的第一表面的距离可以不超过能够由有机发射层发射的峰值发射波长的1/5、不超过1/8和/或不超过1/10。直接耦合可以包括与有序纳米粒子阵列的纳米粒子晶格的光栅模式等耦合。

应理解，本文所描述的各种实施例仅作为实例，并且不打算限制本发明的范围。举例来说，本文所述的材料和结构中的许多可以用其它材料和结构来取代，而不脱离本发明的精神。如所要求的本发明因此可以包括本文所描述的特定实例和优选实施例的变体，如所属领域的技术人员将显而易见。应理解，关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。

Claims

1.一种装置，其包含：

有机发光装置OLED，其包含：

衬底；

安置于所述衬底上的第一电极；

安置于所述第一电极上的第二电极；和

安置在所述第一电极与所述第二电极之间的有机发射层，所述有机发射层具有定位于第二表面上的第一表面；以及

安置于所述有机发射层上的纳米粒子层，所述纳米粒子层具有定位于第二表面上的第一表面，所述纳米粒子层包含：

第一多个纳米粒子，其包含介电材料；和

环绕介质；

其中从所述纳米粒子层的底部到所述有机发射层的顶部的距离不超过50nm，以及

其中所述介电材料与所述环绕介质的折射率之间存在至少1.0的差。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个纳米粒子安置于出耦层中，所述出耦层安置于所述第二电极上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中至少一些所述多个纳米粒子与所述第二电极集成在一起。

4.根据权利要求1所述的装置，其中基于选自由以下组成的群组的至少一者，所述多个纳米粒子包括至少一个具有2-8的米氏散射效率的纳米粒子：所述纳米粒子的尺寸、所述纳米粒子的形状和所述纳米粒子的材料折射率。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个纳米粒子被配置成选自由以下组成的群组的至少一者：二聚体、三聚体以及被配置成输出非朗伯发射的多个层级的单元。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述装置被配置成通过装置侧面中的安置所述多个纳米粒子的一侧发射选自由以下组成的群组的至少一者：至少60％、至少70％和至少80％的光。

7.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含：

透明介电层，其具有至少2nm但不超过50nm减去所述电极厚度的厚度，其中所述透明介电层安置在所述第二电极与所述纳米粒子层之间。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置具有第一侧面和第二侧面，

其中所述第一电极包含用于将光反射到所述装置的所述第一侧面的反射金属层，其中所述第二电极是透明层，并且

其中所述纳米粒子层安置在所述透明层上方，以及

其中所述有机发射层安置在与所述反射金属层相距至少75nm处。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置具有第一侧面和第二侧面，并且所述装置进一步包含：

分布式布拉格反射器DBR堆叠，其被安置成反射来自所述装置的所述第二侧面的光。

10.根据权利要求1所述的装置，其中选自由所述第一电极和所述第二电极组成的群组的至少一者是透明电极。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第二电极是所述透明电极，并且所述透明电极安置在所述有机发射层上。

12.根据权利要求11所述的装置，

其中所述纳米粒子的平面内尺寸是选自由以下组成的群组的至少一者：200-400nm、400-600nm和600-800nm，其中所述平面内尺寸在与所述衬底水平的平面中，并且

其中所述纳米粒子之间的平面外尺寸中的距离是选自由以下组成的群组的至少一者：25-75nm、75-200nm、200-400nm和400-600nm，其中所述平面外尺寸在与所述衬底垂直的平面中。

13.根据权利要求1所述的装置，

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置是至少一种选自由以下组成的群组的类型：平板显示器、曲面显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和/或发信号的灯、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、可卷曲显示器、可折叠显示器、可拉伸显示器、激光打印机、电话、蜂窝电话、平板计算机、平板手机、个人数字助理PDA、可佩戴装置、膝上型计算机、数码相机、摄像机、取景器、对角线小于2英寸的微型显示器、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、车载显示器、包含多个平铺在一起的显示器的视频墙、剧院或体育馆屏幕和指示牌。

15.一种装置，其包含：

有机发光装置OLED，其包含：

衬底；

安置于所述衬底上的第一电极；

安置于所述第一电极上的第二电极；和

多个纳米粒子，其包含介电材料；和

环绕介质；

其中所述有机发射层与所述多个纳米粒子的米氏散射模式直接耦合，以及

其中从所述纳米粒子层的所述第二表面到所述有机发射层的所述第一表面的距离是选自由以下组成的群组的至少一者：不超过所述有机发射层能够发射的峰值发射波长的1/5、不超过1/8和不超过1/10。