具有增强层的OLED装置制造方法及图纸

一种改进OLED的操作的方法包括通过提供增强层来最大化所述OLED的有机发射材料的激发态能量向所述增强层中的表面等离子极化激元的非辐射转移，所述增强层与所述有机发射层相距不超过阈值距离；和通过穿过出耦层散射所述表面等离子极化激元的能量从所述增强层发射光到自由空间中，所述出耦层经提供接近所述增强层但与所述有机发射层相对。

OLED device with reinforcing layer

An improved method of OLED operation including through the provision of excited state energy organic emitting material enhancement layer to maximize the OLED to the enhancement layer of surface plasmon polaritons of non radiative transfer, the enhancement layer and the organic emissive layer is not more than the threshold distance; and through a energy coupling layer scattering of the surface plasmon polaritons from the free space to the light emitting layer, a coupling layer by providing access to the enhancement layer and the organic emissive layer relative.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是根据35U.S.C.§119(e)要求2014年12月17日提交的美国临时申请第62/092,909号、2014年11月12日提交的美国临时申请第62/078,585号和2014年7月24日提交的美国临时申请第62/028,509号的优先权的非临时申请，所述美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及一种增强有机发光装置(OLED)的操作的方法。
技术介绍
出于若干原因，利用有机材料的光学电子装置变得越来越受欢迎。用以制造这样的装置的材料中的许多材料相对便宜，因此有机光学电子装置具有获得相对于无机装置的成本优势的潜力。另外，有机材料的固有性质(例如其柔性和无序容限)可以使其非常适合具体应用，例如在柔性衬底上的制造。有机光学电子装置的实例包括OLED、有机光电晶体管、有机光伏打电池和有机光检测器。对于OLED，有机材料可以具有相对于常规材料的性能优点。举例来说，有机发射层发射光的波长通常可以容易地用适当的掺杂剂来调整。OLED利用有机薄膜，其在电压施加于装置上时发射光。OLED正变为用于例如平板显示器、照明和背光应用中的越来越引人注目的技术。美国专利第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中描述若干OLED材料和配置，所述专利以全文引用的方式并入本文中。磷光性发射分子的一个应用是全色显示器。用于这种显示器的行业标准需要适于发射具体色彩(称为“饱和”色彩)的像素。具体地说，这些标准需要饱和的红色、绿色和蓝色像素。可以使用本领域中所熟知的CIE坐标来测量色彩。绿色发射分子的一个实例是三(2-苯基吡啶)铱、表示为Ir(ppy)3，其具有以下结构：在此图和本文后面的图中，将从氮到金属(此处，Ir)的配价键描绘为直线。如本文所用，术语“有机”包括聚合材料以及小分子有机材料，其可以用以制造有机光学电子装置。“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。在一些情况下，小分子可以包括重复单元。举例来说，使用长链烷基作为取代基不会将分子从“小分子”类别中去除。小分子还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。小分子还可以充当树枝状聚合物的核心部分，所述树枝状聚合物由建立在核心部分上的一系列化学壳层组成。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”，并且据信当前在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”意指离衬底最近。在将第一层描述为“安置”在第二层“上”的情况下，第一层被安置为距衬底较远。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“安置在”阳极“上”。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、分散或输送和/或从液体介质沉积。如本文所用，并且如本领域技术人员一般将理解，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”(HOMO)或“最低未占用分子轨道”(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(负得较少的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)(负得较少的EA)。在常规能级图上，真空能级在顶部，材料的LUMO能级高于同一材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级表现为比“较低”HOMO或LUMO能级靠近这个图的顶部。如本文所用，并且如本领域技术人员一般将理解，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，因此这意指“较高”功函数负得较多。在常规能级图上，真空能级在顶部，将“较高”功函数说明为在向下方向上距真空能级较远。因此，HOMO和LUMO能级的定义遵循与功函数不同的惯例。如本文所用并且如OLED领域技术人员通常理解，术语“发射体”、“发射材料”、“发光材料”具有同等含义并且可互换使用。这些材料应理解为涵盖为磷光材料、荧光材料、热激活延迟荧光材料、化学发光材料的所有有机材料，和展现所有其它类别的有机发射的有机材料。如本文所用，术语“锐边缘”是指形成于两个表面之间的边缘，其截面的曲率半径在0到10nm、优选0到5nm并且更优选0到2nm之间。如本文所用，术语OLED的“有机发射层”是指OLED中的由发光材料或发光材料和一或多种主体和/或其它材料组成的层。典型的有机发射层厚度是0.5到100nm、更优选0.5到60nm。当有机发射层由发光材料和一或多种主体或其它材料构成时，发光材料以0.01到40重量％、更优选0.1到30重量％、最优选1到20重量％掺杂到发射层中。如本文所用，术语“波长尺寸的特征”是指其尺寸与OLED的有机发射层中的有机发射材料的固有发射波长中的一或多者一致的特征。如本文所用，术语“亚波长尺寸的”是指其尺寸小于OLED的有机发射层中的有机发射材料的固有发射波长中的任一者。固有发射波长是指有机发射材料在其在自由空间中发射时将发射的波长除以OLED中的有机发射层的折射率。可以在以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,279,704号中找到关于OLED和上文所述的定义的更多细节。最近在OLED工业中已经认识到将表面等离子极化激元或局域化表面等离子极化激元用于光电子装置。然而，这些系统依赖于平衡增强发射体的辐射速率与防止非辐射能量转移到表面等离子模式(也称为淬灭)之间的权衡。辐射速率增强和非辐射淬灭两者都是发光材料与等离子材料之间的距离的强函数。为了实现辐射速率增强，先前报道在发光材料与等离子材料层之间利用介电间隔层以便防止淬灭。介电间隔层的确切厚度取决于许多因素，包括：等离子材料的组成；等离子材料层的厚度；等离子材料层是否经图案化；等离子材料层的表面粗糙度；在等离子材料以纳米粒子形式提供的情况下，纳米粒子的大小和形状；与等离子材料层接触的介电间隔层的介电常数；和发光材料的发射波长。
技术实现思路
根据一实施例，公开了一种改进OLED的操作的方法，其中所述OLED包含包括有机发射材料的有机发射层。所述方法包含通过提供增强层来最大化所述有机发射材料的激发态能量向所述增强层中的表面等离子极化激元的非辐射转移，所述增强层包含非辐射耦合到所述有机发射材料的展现表面等离子共振的等离子材料、与所述有机发射层相距不超过阈值距离，其中所述有机发射材料归因于所述增强层的存在而具有总非辐射衰减速率常数和总辐射衰减速率常数，并且所述阈值距离是所述总非辐射衰减速率常数等于所述总辐射衰减速率常数之处；和通过穿过出耦层散射所述表面等离子极化激元的能量从所述增强层发射光到自由空间中，所述出耦层提供得接近于所述增强层但与所述有机发射层相对。在另一实施例中，介入层提供于所述增强层与所述出耦层之间。根据另一实施例，公开了一种增强的OLED。所述OLED包含：衬底；第一电极；安置在所述电极上的包含有机发射材料的有机发射层；与所述第一电极相对安置在所述有机发射层上的增强层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进OLED的操作的方法，其中所述OLED包含包括有机发射材料的有机发射层，所述方法包含：通过提供增强层来最大化所述有机发射材料的激发态能量向所述增强层中的表面等离子极化激元的非辐射转移，所述增强层包含非辐射耦合到所述有机发射材料的展现表面等离子共振的等离子材料、与所述有机发射层相距不超过阈值距离，其中所述有机发射材料由于所述增强层的存在而具有总非辐射衰减速率常数和总辐射衰减速率常数，并且所述阈值距离是所述总非辐射衰减速率常数等于所述总辐射衰减速率常数之处；和通过穿过出耦层散射所述表面等离子极化激元的能量从所述增强层发射光到自由空间中，所述出耦层经提供接近所述增强层但与所述有机发射层相对。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.24 US 62/028,509;2014.11.12 US 62/078,585;1.一种改进OLED的操作的方法，其中所述OLED包含包括有机发射材料的有机发射层，所述方法包含：通过提供增强层来最大化所述有机发射材料的激发态能量向所述增强层中的表面等离子极化激元的非辐射转移，所述增强层包含非辐射耦合到所述有机发射材料的展现表面等离子共振的等离子材料、与所述有机发射层相距不超过阈值距离，其中所述有机发射材料由于所述增强层的存在而具有总非辐射衰减速率常数和总辐射衰减速率常数，并且所述阈值距离是所述总非辐射衰减速率常数等于所述总辐射衰减速率常数之处；和通过穿过出耦层散射所述表面等离子极化激元的能量从所述增强层发射光到自由空间中，所述出耦层经提供接近所述增强层但与所述有机发射层相对。2.根据权利要求1所述的方法，进一步其中介入层提供于所述增强层与所述出耦层之间。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强层是至少一组由周期性地、准周期性地或随机地布置的波长尺寸的或亚波长尺寸的特征形成的光栅。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强层是至少一组由周期性地、准周期性地或随机地布置的具有锐边缘的波长尺寸的或亚波长尺寸的特征形成的光栅。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述光栅具有周期性图案，其中所述波长尺寸的或亚波长尺寸的特征沿着一个方向均匀地布置。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述波长尺寸的或亚波长尺寸的特征经布置具有100-2000nm节距与10-90％占空比。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述增强层由两组光栅形成，其中在每一组光栅中，所述波长尺寸的或亚波长尺寸的特征沿着一个方向不均匀地布置得具有100-2000nm节距与10-90％占空比，其中每一组光栅以不同方向定向。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述波长尺寸的或亚波长尺寸的特征经布置得在x方向和y方向上具有100-2000nm节距与10-90％占空比。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强层是包含等离子材料层和介电材料层的堆叠，其中所述等离子材料层是选自由Ag、Au、Al、Pt和这些材料的任何组合的合金组成的群组的金属。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强层是包含等离子材料层和粘着材料层的堆叠，其中所述等离子材料是选自由Ag、Au、Al、Pt和这些材料的任何组合的合金组成的群组的金属，并且所述粘着材料选自由Ni、Ti、Cr、Au、Ge、Si和这些材料的任何组合的合金组成的群组。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述等离子材料是Ag，并且所述粘着材料是Ge。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述等离子材料层具有0.2到50nm的厚度，并且所述粘着材料层具有0.1到10nm的厚度。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子材料是选自由Ag、Au、Al、Pt和这些材料的任何组合的合金组成的群组的金属。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述等离子材料是Ag。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子材料是经掺杂氧化物或经掺杂氮化物。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述介入层是介电材料、半导体材料、金属或其任何组合，并且具有1-10nm之间的厚度和0.1到4.0之间的折射率。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述出耦层包含绝缘材料、半导电材料、金属或其任何组合。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述出耦层沿着平行于所述增强层的平面由两种具有不同折射率的材料，其中折射率的实数部分的差异在0.1到3.0之间。19.根据权利要求1所述的方法，其中所述出耦层是至少一组由周期性地、准周期性地或随机地布置的波长尺寸的特征或亚波长尺寸的特征形成的光栅。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述波长尺寸的特征和所述亚波长尺寸的特征具有锐边缘。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述光栅由两种交替材料形成，其中每种材料形成沿着一个方向均匀地布置得具有100-2000nm节距与10-90％占空比的波长尺寸的或亚波长尺寸的细长特征。22.根据权利要求20所述的方法，其中所述出耦层由两组光栅形成，每一组光栅由两种介电材料形成，其中在每一组光栅中，每种介电材料形成沿着一个方向不均匀地布置得具有100-2000nm节距与10-90％占空比的波长尺寸的或亚波长尺寸的特征，其中每一组光栅以不同方向定向。23.根据权利要求20所述的方法，其中所述出耦层是具有100-2000nm节距的靶眼光栅并且包含折射率在1.3与4之间的介电材料，并且其中所述光栅之间的空间填充有折射率的实数部分在0.1到4之间的任何材料。24.根据权利要求20所述的方法，其中所述出耦层是具有随在一个维度上的距离而变化的周期性的啁啾光栅，其中所述光栅具有10到2000nm之间的基本周期并且每周期增加10-60％，并且其中所述出耦层包含折射率在1.3与4之间的介电材料。25.根据权利要求1所述的方法，其中出耦层在主体材料中包含多个粒子，其中所述多个粒子的物理尺寸小于发射到自由空间的所述光的波长。26.一种装置，其包含：衬底；第一电极；有机发射层，其包含有机发射材料且安置在所述电极上；增强层，所述增强层包含非辐射耦合到所述有机发射材料并且将所述发射材料的激发态能量转移到表面等离子极化激元的非辐射模式的展现表面等离子共振的等离子材料，其与所述第一电极相对安置在所述有机发射层上，其中所述增强层经提供与所述有机发射层相距不超过阈值距离，其中所述有机发射材料由于所述增强层的存在而具有总非辐射衰减速率常数和总辐射衰减速率常数，并且所述阈值距离是所述总非辐射衰减速率常数等于所述总辐射衰减速率常数之处；和安置在所述增强层上的出耦层，其中所述出耦层将所述表面等离子极化激元的能量以光子形式散射到自由空间。27.根据权利要求26所述的装置，其进一步包含安置在所述增强层与所述出耦层之间的介入层，其中所述介入层具有1-10nm之间的厚度和0.1到4.0的折射率。28.根据权利要求26所述的装置，其中所述衬底是透明的并且邻近所述出耦层与所述增强层相对安置，或所述衬底邻近所述第一电极与所述有机发射层相对安置。29.根据权利要求26所述的装置，其中所述等离子材料是选自由Ag、Au、Al、Pt和这些材料的任何组合的合金组成的群组的金属。30.根据权利要求29所述的装置，其中所述等离子材料是Ag。31.根据权利要求26所述的装置，其中所述等离子材料是经掺杂氧化物或经掺杂氮化物。32.根据权利要求26所述的装置，其中所述增强层是...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·J·汤普森，马克·A·巴尔多，迈克尔·S·韦弗，维诺德·M·梅农，
申请(专利权)人：环球展览公司，
类型：发明
国别省市：美国;US