CN113991033A - 用于oled的纳米贴片天线输出耦合结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于OLED的纳米贴片天线输出耦合结构。所公开的标的物的实施例提供发射层、第一电极层、多个纳米粒子以及安置于所述第一电极层与所述多个纳米粒子之间的材料。在一些实施例中，装置可以包括第二电极层和衬底，其中所述第二电极层安置于所述衬底上，且所述发射层安置于所述第二电极层上。在一些实施例中，第二电极层可以安置于所述衬底上，所述发射层可以安置于所述第二电极层上，所述第一电极层可以安置于所述发射层上，所述材料之第一电介质层可以安置于所述第一电极层上，所述多个纳米粒子可以安置于所述第一电介质层上，且第二电介质层可以安置于所述多个纳米粒子和所述第一电介质层上。

Description

用于OLED的纳米贴片天线输出耦合结构

相关申请的交叉参考

本申请案要求2020年7月10日提交的美国专利申请案第63/050,562号、2020年7月29日提交的美国专利申请案第63/058,410号、2020年8月31日提交的美国专利申请案第63/072,550号和2020年9月14日提交的美国专利申请案第63/078,084号且为2020年3月10日提交的美国专利申请案第16/814,858号的部分延续申请，其要求2019年3月12日提交的美国专利申请案第62/817,368号、2019年3月12日提交的美国专利申请案第62/817,284号、2019年7月3日提交的美国专利申请案第62/870,272号和2019年3月12日提交的美国专利申请案第62/817,424号的优先权，其全部内容以引入的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及具有纳米贴片天线(nanopatch antenna)以将发光装置的电极层中的表面等离子体能量转换成可见光的输出耦合。

背景技术

出于各种原因，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，有机发射层发光所处的波长通常可以用适当的掺杂剂容易地调谐。

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第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中，所述专利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可以是单发射层(EML)装置或堆叠结构。可以使用所属领域中所熟知的CIE坐标来测量色彩。

如本文所用，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”是指并非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并不会将某一分子从“小分子”类别中去除。小分子还可以并入聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧接基团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一系列构建在核心部分上的化学壳层组成。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。

关于OLED的更多细节和上文所述的定义可以见于美国专利第7,279,704号中，其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)。所述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以下的装置中：消费型产品、电子组件模块和/或照明面板。

根据一个实施例，装置可以包括发射层、第一电极层、多个纳米粒子以及安置于第一电极层与多个纳米粒子之间的材料。

装置可以包括第二电极层和衬底，其中所述第二电极层可以安置于所述衬底上，且所述发射层可以安置于所述第二电极层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。第一电极层可以与发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。装置的材料可以包括有机材料、氧化物和/或电介质材料中的至少一个。材料的折射率可以为1-5。装置的发射层可以包括传输层。发射层可以为具有发射体分子的有机层。

装置的发射层可以包括荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光(TADF)材料、量子点材料、金属有机框架、共价有机框架和/或钙钛矿纳米晶体中的至少一个。

所述装置的第一电极层的厚度可以为5nm到300nm。装置可以包括纳米贴片天线，其中所述纳米贴片天线的共振可以通过以下中的至少一个调谐：改变多个纳米粒子的大小、改变多个纳米粒子的大小的比率、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调整材料的厚度、改变材料的折射率、改变安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变第一电极层的厚度和/或改变第一电极层的材料。多个纳米粒子可以由以下中的至少一个形成：Ag粒子、Al粒子、Au粒子、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。装置的多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。多个纳米粒子可以涂布有氧化层，其中氧化层的厚度可以经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。

装置可以包括安置于衬底上的波纹层，其中第二电极层、发射层、第一电极层和/或材料对应地为波纹状。

装置的材料可以包括安置于第一电极层上的电介质层和安置于电介质层上的电接触层。材料可以包括在电接触层与第一电极层之间的电压可调折射率材料。电压可调折射率材料可以为掺铝氧化锌。材料可以包括绝缘层。装置的第一电极层可以与发射层间隔一预定阈值距离。

预定阈值距离可以为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。装置可以包括安置于多个纳米粒子上的额外层。额外层可以包括一或多个发射体分子。额外层可以匹配第一电极层下方的折射率。额外层的厚度为1000nm或更低。

装置的材料可以包括发射层。多个纳米粒子和第一电极层可以提供到装置的电注入路径。

装置可以包括衬底和第二电极层，其中第一电极层可以是非平面的，其中第二电极层可以安置于衬底上，且多个纳米粒子可以安置于第二电极层上，其中发射层可以是非平面的且可以包括于材料中，且可以安置于多个纳米粒子和第二电极层上且符合多个纳米粒子和第二电极层，且其中第一电极层可以安置于非平面发射层上且符合非平面发射层。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

装置可以包括衬底和第二电极层，其中第二电极层可以安置于衬底上，且纳米粒子可以安置于第二电极层中，其中发射层可以包括于材料中，且可以安置于第二电极层上，所述第二电极层包括多个纳米粒子，且其中第一电极层安置于发射层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

装置可以包括衬底和第二电极层，材料可以是第一电介质层，且装置可以包括第二电介质层，其中第二电极层可以安置于衬底上，发射层可以安置于第二电极层上，第一电极层可以安置于发射层上，第一电介质层可以安置于第一电极层上，多个纳米粒子可以安置于第一电介质层上，且第二电介质层可以安置于多个纳米粒子和第一电介质层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。第一电极层可以与发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。第一电极层可以包括以下中的至少一个：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca。材料可以包括有机材料、氧化物和/或电介质材料中的至少一个。材料的折射率可以为1-5。发射层可以包括传输层。发射层可以为具有发射体分子的有机层。发射层可以包括荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光(TADF)材料、量子点材料、金属有机框架、共价有机框架和/或钙钛矿纳米晶体中的至少一个。第一电极层的厚度可以为5nm到100nm。装置可以包括纳米贴片天线，其中所述纳米贴片天线的共振可以通过以下中的至少一个调谐：改变多个纳米粒子的大小、改变多个纳米粒子的大小的比率、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调整材料的厚度、改变材料的折射率、改变安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变第一电极层的厚度和/或改变第一电极层的材料。多个纳米粒子可以由选自由以下组成的群组中的至少一个形成：Ag粒子、Al粒子、Au粒子、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。装置的多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。多个纳米粒子可以涂布有氧化层，其中氧化层的厚度经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。

所述装置可以包括衬底和第二电极层，其中所述材料可以是第一电介质层，其中所述第二电极层可以安置于所述衬底上，所述发射层可以安置于所述第二电极层上，所述第一电极层可以安置于所述发射层上，所述第一电介质层可以安置于所述第一电极层上，且所述多个纳米粒子可以安置于所述第一电介质层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

所述装置可以包括衬底和第二电极层，其中所述材料为第一电介质层和第二电介质层，其中所述多个纳米粒子可以安置于所述第二电介质层中，且其中所述第二电介质层和所述多个纳米粒子可以安置于所述衬底上，所述第一电介质层可以安置于所述第二电介质层和所述多个纳米粒子上，所述第一电极层可以安置于所述第一电介质层上，所述发射层可以安置于所述第一电极上，且所述第二电极可以安置于所述发射层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

所述装置可以包括衬底和第二电极层，材料可以是第一电介质层，装置可以包括第二电介质层，且第一电极层可以安置于衬底上，第一电介质层可以安置于第一电极层上，多个纳米粒子可以安置于第一电介质层上，第二电介质层可以安置于多个纳米粒子和第一电介质层上，发射层可以安置于第二电介质层上且第二电极层可以安置于发射层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

装置可以包括衬底和第二电极层，材料可以是第一电介质层，且装置可以包括第二电介质层，其中第二电极层可以安置于衬底上，发射层可以安置于第二电极层上，多个纳米粒子可以安置于发射层上，第二电介质层可以安置于多个纳米粒子和发射层上，第一电介质层可以安置于第二电介质层上，且第一电极层安置于第一电介质层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

装置的材料可以包括有机材料、氧化物和/或电介质材料中的至少一个。材料可以包括第一层和第二层，其中第一层比第二层厚。第一层可以是电介质材料，且第二层可以是纳米粒子粘附层。第一层的厚度可以在1到100nm之间，且第二层的厚度可以低于5nm。材料的厚度可以是1000nm或更低。装置的材料的折射率可以为1-5。材料可以包括安置于多个纳米粒子上的涂层的至少一部分。安置于多个纳米粒子上的涂层可以是电介质涂层。

装置可以包括第二电极层，其中发射层包括于有机发光二极管(OLED)中，且其中OLED安置于第一电极层与第二电极层之间。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。发射层可以包括传输层。发射层可以为具有发射体分子的有机层。发射层可以包括荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光(TADF)材料、量子点材料、金属有机框架、共价有机框架和/或钙钛矿纳米晶体中的至少一个。

所述装置的第一电极层与发射层可以间隔一预定阈值距离，其中所述阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。第一电极层可以包括以下中的至少一个：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca。第一电极层可以用额外材料图案化。额外材料可以包括荧光发射体、磷光发射体、量子点、金属有机框架、共价有机框架和/或钙钛矿纳米晶体的发光元件。第一电极层的厚度可以为5nm到300nm。装置的第一电极层可以具有至少一个非平面表面。

装置可以包括纳米贴片天线，其中所述纳米贴片天线的共振可以通过以下中的至少一个调谐：改变多个纳米粒子的大小、改变多个纳米粒子的大小的比率、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调整材料的厚度、改变材料的折射率、改变安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变第一电极层的厚度和/或改变第一电极层的材料。

所述装置的多个纳米粒子可以由以下中的至少一个形成：Ag粒子、Al粒子、Au粒子、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。

装置的多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。多个纳米粒子可以涂布有氧化层，其中氧化层的厚度经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子可以是由溶液形成的胶体合成的纳米粒子。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到200nm。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到100nm。

根据实施例，可以提供一种方法，其包括：将第一电极层安置于衬底上，将光阻安置于第一电极层上，蚀刻所述光阻和第一电极层的至少一部分，将金属沉积在保留的光阻部分上且用以匹配第一电极层的蚀刻部分的深度，去除所述金属和所述光阻，以便从与第一电极层的表面齐平的沉积的金属中形成纳米粒子，将发射层安置于所述第一电极层和所述纳米粒子上，且将第二电极层安置于所述发射层上。

根据一个实施例，装置可以包括无机发射层、第一电极层和输出耦合结构。第一电极层可以与无机发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。

所述装置的第一电极层可以是以下中的至少一个：金属、金属膜和电介质层的堆叠、等离子体系统、双曲超材料和/或光学活性超材料。所述装置的无机发射层可以是以下中的至少一个：GaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、GaAsP、GaN、InGaN、ZnSe、SiC、Si3N4、Si、Ge、蓝宝石、BN、ZnO、AlGaN、钙钛矿和/或量子局限系统。第一电极层可以是以下中的至少一个：Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca。第一电极层可以图案化成具有纳米大小的孔。

所述装置的输出耦合结构可以包括从以下中的至少一个形成的多个纳米粒子：Ag粒子、Al粒子、Ag-Al合金、Au粒子、Au-Ag合金、电介质材料、半导体材料、金属合金、电介质材料的混合物、一种或多种材料的堆叠和/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。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其为由溶液形成的胶体合成的纳米粒子。输出耦合结构可以包括布置成周期性阵列的多个纳米粒子。所述周期性阵列可以具有预定阵列间距。所述输出耦合结构可以包括布置成非周期性阵列的多个纳米粒子。在一些实施例中，所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和多面三维物体。

所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述装置可以包括安置于所述材料与所述多个纳米粒子之间的粘附层。所述纳米粒子的至少一个特性经选择以改变由所述发射层发出的光的光谱，或改变由所述发射层发出的光的角度依赖性。至少一个所选特性可以是所述纳米粒子的大小、所述纳米粒子的组成和/或所述纳米粒子的分布。装置可以包括安置于多个纳米粒子上的至少一个额外层。所述装置可以包括安置于所述第一电极与所述多个纳米粒子之间的材料。所述装置可以包括有机传输材料。

所述装置可以包括安置于无机发射层上的至少一个下转换层和至少一个彩色滤光片中的至少一个。

所述装置的无机发射层可以是电致发光的，且可以包括量子局限材料，所述量子局限材料包括作为CdS量子点、有机传输层和/或无机传输层中的至少一个的无机量子局限材料的混合物。

所述装置可以包括无机传输材料。所述装置可以包括无机传输材料和有机传输材料。

所述装置的第一电极层的厚度可以为5nm到1000nm。第一电极层可以用额外材料图案化。所述材料可以堆叠或分层。

所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述多个纳米粒子中的至少一个包括额外材料以提供多个纳米粒子之间的横向传导。所述输出耦合结构可以包括经涂布的多个纳米粒子。所述输出耦合结构可以包括金属的且涂布有非金属涂层的多个纳米粒子。

在一些实施例中，所述装置的至少一个额外层可以匹配第一电极层下方的折射率。至少一个额外层的厚度可以为3000nm至1000nm和/或1000nm至10nm。所述至少一个额外层可以为透明的。

所述输出耦合结构可以具有多个纳米粒子，所述多个纳米粒子包括以下中的至少一个：金属、电介质材料和/或金属与电介质材料的杂合体。

所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述多个纳米粒子涂布有氧化层，且其中氧化层的厚度经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。

所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且其中多个纳米粒子中的至少一个的大小为5nm至1000nm。

所述装置可以包括安置于所述第一电极上方的材料，且所述材料可以为安置于所述第一电极层上的电介质层，且电接触层可以安置于所述电介质层上。材料可以包括在电接触层与第一电极层之间的电压可调折射率材料。电压可调折射率材料可以为掺铝氧化锌。材料可以包括绝缘层。

所述装置可以包括纳米大小的孔，其中纳米大小的孔的图案的布置可以是纳米大小的孔的阵列、纳米大小的孔的随机布置和/或孔的伪随机布置。

所述第一电极层可以包括纳米大小的部件。可以通过第一电极层的深度至少局部地蚀刻纳米大小的部件。纳米大小的部件可以包括安置于第一电极层上或安置于间隙材料上的靶心图案，所述间隙材料安置于第一电极层上。纳米大小的部件可以安置于第一电极层的至少一侧上。纳米大小的部件在最小方向上的尺寸可以为至少10nm、至少20nm和/或50nm至750nm。

所述装置的第一电极层可以具有多个层。所述多个层的每一层可以包括具有多个单位晶胞子组件层的单位晶胞。每一单位晶胞具有第一单位晶胞子组件和第二单位晶胞子组件。

无机发射层可以包括GaAs和/或AlGaAs中的至少一个，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，所述纳米粒子可以是Ag、Au、ITO、Si和/或Ge中的至少一个。纳米粒子的大小可以为100到250nm，且由所述装置发出的光的波长可以为760nm到2000nm。

无机发射层可以包括AlGaAs、GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，且其中所述纳米粒子包含Ag、Au、SiO2、Si和/或Ge中的至少一个。纳米粒子的大小可以为75-200nm，且由所述装置发出的光的波长可以大于610-760nm。

无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构包括多个纳米粒子，且其中所述纳米粒子可以是Ag、Au、SiO2、Si和/或Ge中的至少一个。纳米粒子的大小可以为60-150nm，且由所述装置发出的光的波长可以为590-610nm。

无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Au、SiO2、Si和/或Ge中的至少一个，纳米粒子的大小可以为50-100nm，且由所述装置发出的光的波长可以为570-590nm。

无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP、GaP和/或InGaN/GaN中的至少一个。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Al、Rh、Pt、SiO₂、Si、Ge和/或TiO₂中的至少一个，其中所述纳米粒子的大小为40-125nm，和/或其中由所述装置发出的光的波长可以为500-570nm。

无机发射层可以包括ZnSe、InGaN、SiC和/或Si中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子包括Ag、Al、Rh、Pt和/或TiO₂中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为40-125nm和/或由所述装置发出的光的波长可以为450-500nm。

无机发射层可以包括InGaAs，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO₂中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为50-100nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为400-450nm。

无机发射层可以包括钻石、BN、AlN AlGaN和/或AlGaInN中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO₂中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为30-75nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为200nm到400nm。

所述无机发射层可以包括具有黄色磷光体的蓝色发光二极管，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括选自由以下组成的群组中的至少一个：Ag、Al、Rh、Pt和/或TiO₂，其中纳米粒子的大小可以为40-125nm，且其中白光可以由所述装置发出。

无机发射层可以包括GaAs和/或AlGaAs中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Au、ITO、Si、Ge、SiO2、Al、Rh和/或Pt中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-250nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为760nm到2000nm。

无机发射层可以包括AlGaAs、GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子包括Ag、Au、SiO2、Al、Rh、Pt、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-200nm，且由所述装置发出的光的波长可以为610-760nm。

无机发射层可以包括AlGaAs、GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Au、SiO2、Al、Rh、Pt、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-150nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为590-610nm。

所述无机发射层可以包括选自由以下组成的群组中的至少一个：GaAsP、AlGaInP和/或GaP、其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Au、SiO2、Al、Rh、Pt、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-100nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为570-590nm。

无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP、GaP和/或InGaN/GaN中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Al、Rh、Pt、SiO2、TiO2、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-125nm，和/或其中由所述装置发出的光的波长可以为500-570nm。

无机发射层可以包括Se、InGaN、SiC和/或Si中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Al、Rh、Pt和/或TiO₂中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-125nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为450-500nm。

所述无机发射层包括InGaAs，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括选自由以下组成的群组中的至少一个：Al、Rh、Pt和/或TiO₂，其中纳米粒子的大小可以为5-100nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为400-450nm。

无机发射层可以包括钻石(235nm)、BN、AlN、AlGaN和/或AlGaInN中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO₂中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-75nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为200nm到400nm。

所述无机发射层可以包括具有黄色磷光体的蓝色发光二极管，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO₂中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-125nm，且其中由所述装置发出的光可以是白光。

根据一个实施例，消费型产品可以包括无机发射层、第一电极层和输出耦合结构。第一电极层可以与无机发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。所述消费型产品可以为以下中的至少一种：显示器屏幕、例如离散光源装置或照明面板等照明装置、平板显示器、曲面显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视、广告牌、内部或外部照明和/或信号灯、平视显示器、完全或部分透明显示器、柔性显示器、卷轴显示器、可折叠显示器、可伸缩式显示器、激光打印机、电话、蜂窝电话、平板(tablet)、平板手机、个人数码助理(PDA)、可穿戴装置、膝上型计算机、数码相机、摄录影机、取景器、对角线低于2英寸的微型显示器、3-D显示器、汽车、航空用显示器、大面积墙壁、包含拼接在一起的多个显示器的视频墙、剧院或体育场屏幕、光疗法装置、标牌、扩增实境(AR)显示器或虚拟实境(VR)显示器、眼镜或隐形眼镜中的显示或视觉元件、发光二极管(LED)壁纸、LED饰品和/或服装。

根据一个实施例，装置可以包括无机发射层、第一电极层、输出耦合结构、安置于第一电极与输出耦合结构之间的材料。第一电极层可以与无机发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。

第一电极层可以是以下中的至少一个：金属、金属膜和电介质层的堆叠、等离子体系统、双曲超材料和/或光学活性超材料。第一电极层可以包括以下中的至少一个：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca。

无机发射层可以包括GaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、GaAsP、GaN、InGaN、ZnSe、SiC、Si3N4、Si、Ge、蓝宝石、BN、ZnO、AlGaN、钙钛矿和/或量子局限系统中的至少一个。量子局限系统可以包括具有激子玻尔半径大小的粒子。量子局限系统可以包括混合有机-无机钙钛矿材料、CsPbBr₃、InP/ZnS、CuInS/ZnS、Si、Ge、C和/或肽中的至少一个。

所述输出耦合结构可以包括从以下中的至少一个形成的多个纳米粒子：Ag粒子、Al粒子、Ag-Al合金、Au粒子、Au-Ag合金、电介质材料、半导体材料、金属合金、电介质材料的混合物、一种或多种材料的堆叠和/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。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其为由溶液形成的胶体合成的纳米粒子。所述输出耦合结构可以包括布置成周期性阵列的多个纳米粒子。所述周期性阵列可以具有预定阵列间距。所述输出耦合结构可以包括布置成非周期性阵列的多个纳米粒子。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述多个纳米粒子的形状为以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述装置可以包括安置于所述材料与所述多个纳米粒子之间的粘附层。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外材料以提供多个纳米粒子之间的横向传导。

所述装置的第一电极层可以图案化成具有纳米大小的孔。

所述装置可以包括有机传输材料。

所述装置的所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述装置可以包括安置于所述多个纳米粒子上的至少一个额外层。所述至少一个额外层可以包封所述装置。所述至少一个额外层可以包括一或多个发射体分子。所述至少一个额外层的折射率可以在1.01与5之间。所述至少一个额外层可以改变所述装置的发射的颜色或效率。

附图说明

图1展示一种有机发光装置。

图2展示不具有独立电子传输层的倒置式有机发光装置。

图3A展示常规纳米芯片天线，包括在纳米粒子与金属层之间嵌入有发射体分子的材料层。

图3B展示根据所公开的标的物的实施例的纳米芯片天线，其在发射层中包括安置于金属层(即，电极层)下方的发射体分子。

图3C展示根据所公开的标的物的实施例的纳米芯片天线，其包括安置于纳米粒子上的罩盖层，所述纳米粒子可以包括额外的发射体分子。

图4A展示根据所公开的标的物的实施例的包括多个层的电介质材料。

图4B展示根据所公开的标的物的实施例的包括厚电介质层和薄纳米粒子粘附层的两个堆叠的电介质材料。

图5A展示根据所公开的标的物的实施例的与OLED堆叠组合的安置于金属层(即，电极层)下方的发射层中的发射体分子，其中发射层在到金属电极的阈值距离内，且在电极顶上的纳米芯片天线将纳米粒子辐射出侧面。

图5B展示根据所公开的标的物的实施例的图5A的实施例的变体，其中堆叠可以波纹化以用于表面等离子体能量(SPR)模式的额外输出耦合。

图6展示根据所公开的标的物的实施例，可以将激发的发射体分子能量淬灭到阴极中的SPR模式，产生可以耦合到纳米贴片天线间隙模式的电场，且以光形式辐射出能量。

图7展示根据所公开的标的物的实施例，在利用纳米立方体作为纳米粒子的纳米贴片天线的材料层中分别在x和y方向上的电场强度的计算机模拟，Ex和Ey，其中输出耦合到远场的光来源于纳米粒子的边缘。

图8展示根据所公开的标的物的实施例，已部分地蚀刻穿过膜厚度以产生波纹状顶部表面同时维持平面底部表面的金属薄膜(即，电极层)。

图9展示根据所公开的标的物的实施例，纳米粒子涂层可以在纳米粒子与金属膜之间提供适当的间隙厚度。

图10展示根据所公开的标的物的实施例，利用具有电压可调折射率以用于选择发出的光的波长的一或多种材料的，与纳米贴片天线组合的OLED。

图11展示根据所公开的标的物的实施例，沉积在电介质区域内的OLED堆叠，且使用纳米粒子和金属层作为电极以注入电荷。

图12A展示根据所公开的标的物的实施例，具有沉积在电极和衬底顶部上的金属纳米粒子，由此允许从氧化铟锡(ITO)和金属纳米粒子两者注入电荷的纳米贴片天线OLED装置。

图12B展示根据所公开的标的物的实施例的图12A中展示的平面OLED装置的替代性平面OLED装置。

图13展示根据所公开的标的物的实施例，形成如图12B中所示的平面电驱动OLED的底部电极的方法。

图14A-14F展示根据所公开的标的物的实施例，具有或不具有电介质罩盖层的具有各种纳米结构的OLED装置的实例。

图15展示根据所公开的标的物的实施例，纳米结构的材料组成可以如何为金属、电介质或两者的某种组合(即，杂合体)。

图16展示根据所公开的标的物的实施例，粒子形状可以影响共振等离子体模式频率。

图17展示根据所公开的标的物的实施例的实例无机LED，其可以包括增强层(例如电极层)和输出耦合层。由于在此实施例中的顶部触点p型并入到增强层中，底部实施例实现了更大的发光区域。

图18展示根据所公开的标的物的实施例的具有单位晶胞和子组件的增强层(例如电极层)的实例结构。

图19A展示了量子产率作为发光材料距增强膜的距离的函数的曲线图，确定了两个阈值距离。

图19B展示了当不存在对于非辐射OLED的输出耦合层时，OLED的温度作为光学发射体距增强膜的距离的函数的示意性绘图，在曲线图上确定了阈值距离2。

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。这些各种层和实例材料的性质和功能在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个的更多实例。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。发光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。

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。

在本文中所公开的一些实施例中，发射层或材料，如图1-2中分别所示的发射层135和发射层220，可以包括量子点。除非明确相反地指示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”可以包括有机发射材料和/或含有量子点或同等结构的发射材料。此类发射层可以仅包括转换由单独发射材料或其它发射体发射的光的量子点材料，或其还可以包括所述单独发射材料或其它发射体，或其本身可以通过施加电流而直接发光。类似地，变色层、彩色滤光片、上转换或下转换层或结构可以包括含有量子点的材料，但所述层不可以被视为本文中所揭示的“发射层”。一般来说，“发射层”或材料是如下“发射层”或材料：发射初始光，所述初始光可以通过本身在装置内不发射初始光的另一层(如彩色滤光片或其它变色层)改变，还可以基于发射层所发射的初始光，再发射光谱内容不同的改变光。

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)和与例如喷墨和有机蒸气喷射印刷(OVJP)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。

根据本发明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、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、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、微型显示器(对角线小于2英寸的显示器)、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-三重态湮灭或这些工艺的组合产生发射。

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，优选两种或更多种主体。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。所述主体可以为无机化合物。

与其它材料组合

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广泛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广泛多种主体、传输层、阻挡层、注入层、电极和可能存在的其它层结合使用。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。

不同材料可以用于本文所公开的不同发射层和非发射层和布置。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/输送材料不受特别限制，且可以使用任何化合物，只要化合物通常用作空穴注入/输送材料即可。

EBL：

电子阻挡层(EBL)可以用于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，所述阻挡层在装置中的存在可以产生大体上更高的效率和或更长的寿命。另外，阻挡层可以用于将发光限制到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材料具有更高LUMO(更接近真空能级)和/或更高三重态能量。在一些实施例中，与最接近EBL界面的主体中的一或多个相比，EBL材料具有更高LUMO(更接近真空能级)和或更高三重态能量。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复合物作为发光材料，且可以含有使用金属复合物作为掺杂剂材料的基质材料。主体材料的实例不受特定限制，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。

HBL：

电洞阻挡层(HBL)可以用于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。另外，阻挡层可以用于将发光限制到OLED的期望区域。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个相比，HBL材料具有更低HOMO(距真空能级更远)和或更高三重态能量。

ETL：

电子传输层(ETL)可以包括能够传输电子的材料。电子传输层可以为固有的(未经掺杂的)或经掺杂的。可以使用掺杂来增强导电性。ETL材料的实例不受特定限制，且可以使用任何金属络合物或有机化合物，只要其典型地用于传输电子即可。

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掺杂的层构成。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。

来自表面等离子体能量(SPR)模式的呈光形式的输出耦合能量可以用于提供OLED，其在发射层在等离子体活性材料(如金属阴极和/或阳极(例如，电极层))的阈值距离内的情况下在显示亮度下存活更长。阈值距离可以为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离，如美国专利第9,960,386号中所揭示，且所述专利以全文引用的方式并入。图19A展示量子产率(QY)绘制为发射层距电极层(例如金属阳极和/或阴极)距离的函数的曲线。在非辐射衰减速率常数的值变得接近辐射衰减速率后，QY开始下降，在某一特定距离处产生QY峰值。图19B示意性地绘示在固定的操作电流密度下，OLED的稳态温度随着发射层与电极层之间的距离变化。对于发射材料距电极层的较大距离，不存在辐射或非辐射衰减速率常数的增强。OLED的温度仅取决于总操作电流密度和发射材料的效率。随着使发射材料更接近电极层，辐射衰减速率常数增加且光子产率增加，减少OLED中产生的热量且降低OLED的稳态温度。对于短于阈值距离2的距离，光发射体上的激子随着热量增加和OLED的标准化温度升高而被淬灭。当增强层未在表面等离子体模式下将预定显著能量部分以光的形式输出耦合时，OLED的温度的这一描绘为真实的。如果将输出耦合作为增强层的一部分或在所述装置中使用输出耦合层，那么例如将去除层以执行阈值距离的这一测量。

所公开的标的物的实施例可以通过纳米贴片天线将在等离子体活性材料的SPR模式中存储的能量转换为可见光。

纳米贴片天线可以包括平面金属膜(例如，电极层)、安置于平面金属上的间隙材料(例如，电介质材料等)，以及安置于间隙材料上的纳米粒子，如图3A-3C中所示。图3A展示包括在纳米粒子与金属层之间嵌入有发射体分子的间隙层的常规纳米贴片天线。图3B展示根据所公开的标的物的实施例的纳米贴片天线，其中发射层中的发射体分子安置于金属层下方(即，不在间隙层中)。图3C展示所公开的标的物的另一实施例，其包括安置于纳米粒子顶上的罩盖层。在一些实施例中，罩盖层可以包括额外的发射体分子。

间隙材料可以是有机的(例如，小分子和/或聚合材料)，可以包括氧化物和/或其它电介质材料，包括如例如图4A中所示的堆叠、合金和/或材料的混合物。也就是说，图4A展示具有多个层的电介质材料。归因于在间隙介质中产生的较高电场强度，这一配置可以在间隙中提供共振等离子体模式。这一大电场可以用于增强置于间隙中的发射体的发射速率，被称为珀塞尔效应(Purcell effect)。纳米贴片天线可以以高达50％的效率从此等离子体活性模式辐射出能量。

在所公开的标的物的一实施例中，两个堆叠的电介质材料可以包括一个更厚的层，其可以是初级电介质间隙材料；和一个薄层，其可以充当纳米粒子粘附层以增加纳米粒子密度和/或减少纳米粒子聚集或结块，如图4B中所示。举例来说，聚电解质层(例如聚(苯乙烯磺酸盐)或聚(烯丙胺)盐酸盐)可以携带静电电荷，所述静电电荷可以与纳米粒子涂层(例如聚(乙烯基吡咯啶酮)，其可以用于涂布银纳米粒子，携带负静电电荷)上的静电电荷相互作用。虽然这些层的厚度的总和可以确定总间隙厚度，但粘附层厚度可以小于5nm，且间隙层厚度可以在1到100nm之间，且更优选地在1到50nm之间。

尽管可以通过将发射体置于纳米贴片天线间隙中来实现约1000的珀塞尔因数，但约10的珀塞尔因数对于增强磷光OLED发射体稳定性可能为足够的。可能难以制造出在典型的纳米贴片天线间隙厚度内(典型地2-15nm)维持较高的内部量子效率的整个OLED堆叠，更不用说利用纳米粒子作为OLED电极中的一个。所公开的标的物的实施例可以提供一种布置，其中将所述发射体放置在平面金属下方，而不是在天线间隙中，如图3B中所示。这一布置的变化可以包括安置于可以包括额外发射体分子的纳米粒子上的额外罩盖层，如图3C中所示。罩盖层的折射率可以与金属层的另一侧匹配，由此改进SPR模式穿过金属层且进入纳米贴片天线间隙的交叉耦合。

如图3B-3C的布置中所展示，发射体可以放置在平面金属的阈值距离内，所述平面金属又充当OLED触点之一(即，阴极或阳极)。在一个实例中，发射可能发生在与纳米粒子相同的装置一侧，这使得这一布置符合顶部和底部发射几何形状两者。

在这一布置中，稳定发射体的珀塞尔增强可能来源于其靠近平面金属触点(例如，电极层)。图5A展示根据所公开的标的物的实施例，其中与OLED堆叠组合的安置于金属层(即，不在间隙层中)下方的发射层中的发射体分子，其中发射层在到金属阴极的阈值距离内，且在阴极辐射顶上的后续纳米贴片天线将纳米粒子辐射出侧面。

在这一布置的变化中，金属触点或整个装置堆叠可以波纹化以增强SPR模式的输出耦合，如图5B中所示。这一布置可以将最大可实现的珀塞尔增强降低到低于通过将发射体放置在间隙内所实现的增强，但仍可以实现≥10的珀塞尔因数。通过将发射体放置在金属(例如，电极层)的阈值距离内，发射体能量可以耦合到沿金属表面感应的SPR模式中。对于非不透明金属膜(例如，Ag<200nm厚，Al和Au<100nm厚)，此等离子体模式可以耦合到金属的相对侧，在所述侧其可以将其能量传送到间隙等离子体模式中，且经由纳米贴片天线转换成光，如图6中所示。

也就是说，图6展示其中能量通过SPR模式汇集以光形式辐射。激发的发射体分子能量淬灭到阴极中的SPR模式，产生电场，所述电场又能够耦合到纳米贴片天线间隙模式，且以光形式辐射出能量。

当纳米立方体用作纳米贴片天线中的纳米粒子时，电场的强度可能在纳米立方体的拐点处最高，如图7中模拟所示。也就是说，图7展示在利用纳米立方体作为纳米粒子的纳米贴片天线的间隙层中，分别在x和y方向上的电场强度Ex和Ey的模拟。图7展示输出耦合到远场的光来源于纳米粒子的边缘。

调谐纳米贴片天线的共振以与磷光体的发射光谱对准可以用于将等离子体能量有效地转换成光。这一调谐可以通过任何数目的方法实现，包括但不限于：改变纳米粒子大小、改变纳米粒子形状(典型形状为立方体、球体、杆、圆盘、板、星形和使用额外面对这些形状的修改)、改变纳米粒子材料(金属或电介质)、调整间隙的厚度、改变间隙或周围环境的折射率(例如，通过在纳米粒子顶上沉积额外的罩盖层)，和改变平面金属厚度或金属类型(例如，其中所述金属可以是Ag、Al和/或Au，其厚度在5nm到100nm范围内)。纳米粒子的有序阵列可以用于增强输出耦合效率和/或调谐共振波长。

平面金属膜(例如，电极层)和/或金属纳米粒子可以是纯的或合金，优选地Ag、Al、Ag-Al合金或Au。一些其它材料包括但不限于Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr。另外，纳米粒子可以完全由电介质材料组成，可以为金属与电介质材料的合金，或可以具有一种类型的材料的核心且涂布有不同类型的材料的壳层。

间隙厚度(例如，材料厚度)可以是0-150nm，并且更优选地0-50nm。当间隙为0nm(即，无间隙)时，纳米粒子可以安置于平面金属(例如，电极层)上且可以具有波纹形式，以输出耦合SPR能量。取决于纳米粒子材料和形状，用于在光谱范围(例如400-700nm波长)的可见部分下散射出光的纳米粒子大小可以为5nm到1000nm。所述间隙可以是折射率为1到5的电介质材料，例如有机或金属氧化物。

可以在不使用纳米粒子的情况下实现0nm的间隙。在图8所示中实例装置中，平面金属膜可以部分地蚀刻穿过膜厚度以形成波纹状顶部表面，而所述膜的底部表面可以是平面的。这可以例如通过使用聚焦离子束铣削来实现。波纹处理可以在附接到完成的OLED装置的金属上或在可以从其剥离波纹状金属且附接到OLED的单独衬底上或可以在其上生长OLED的单独衬底上执行。

在所公开的标的物的另一个实施例中，纳米粒子纳米粒子可以单独地用电介质材料涂布以充当间隙间距的部分或全部(例如，通过材料)，如图9中所示。举例来说，粒子可以涂布有期望的整个间隙厚度，进而将间隙层减小到零。在另一实例中，间隙层厚度加纳米粒子涂层的组合可以达成期望的总间隔件厚度。纳米粒子涂层可以充当粘附层以改进纳米粒子对其将沉积到其上的层的粘附或增加纳米粒子密度。

由于间隙层的折射率可以影响纳米贴片天线的共振，因此使用具有电压可调折射率的材料可以提供使用在金属阴极与纳米粒子下方的电接触层之间施加的电压调谐发射光谱的方法，如图10中所示。也就是说，图10示意性地展示利用具有用于选择所发出的光的波长的电压可调折射率的材料的与纳米贴片天线组合的OLED。在一个实例中，掺铝氧化锌可以用作电压可调折射率材料，因为其介电常数在所施加的电压改变载流子浓度时变化。在这一情况下，可以在间隙中使用第二绝缘层来构建电荷。在一些实施例中，取决于电压可调折射率层的材料特性，可以移除次级绝缘层。在OLED堆叠为白光OLED时(即，含有红光、绿光和蓝光发射)，这可能为有用的，因为电压可调纳米贴片共振可以充当彩色滤光片以选择性地通过期望颜色。这有效地将OLED转化到三终端装置中，其中在操作OLED的阳极与阴极之间施加电压，且在阴极与纳米粒子下方的电接触层之间施加电压，以调谐纳米贴片共振来选择发出的颜色。

也就是说，根据至少图3A-10中所示的实施例，装置可以包括发射层、第一电极层、多个纳米粒子和安置于第一电极层与多个纳米粒子之间的材料。所述装置的第一电极层的厚度可以为5nm到300nm。

装置可以包括第二电极层和衬底，其中所述第二电极层可以安置于所述衬底上，且所述发射层可以安置于所述第二电极层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。第一电极层可以与发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。装置的材料可以包括有机材料、氧化物和/或电介质材料中的至少一个。材料的折射率可以为1-5。装置的发射层可以包括传输层。发射层可以为具有发射体分子的有机层。

装置的发射层可以包括荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光(TADF)材料、量子点材料、金属有机框架、共价有机框架和/或钙钛矿纳米晶体中的至少一个。

装置可以包括纳米贴片天线，其中所述纳米贴片天线的共振可以通过以下中的至少一个调谐：改变多个纳米粒子的大小、改变多个纳米粒子的大小的比率、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调整材料的厚度、改变材料的折射率、改变安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变第一电极层的厚度和/或改变第一电极层的材料。多个纳米粒子可以由以下中的至少一个形成：Ag粒子、Al粒子、Au粒子、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和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。装置的多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。多个纳米粒子可以涂布有氧化层，其中氧化层的厚度经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。

装置可以包括安置于衬底上的波纹层，其中第二电极层、发射层、第一电极层和材料对应地为波纹状，如图5B中所示。

装置的材料可以包括安置于第一电极层上的电介质层和安置于电介质层上的电接触层。材料可以包括在电接触层与第一电极层之间的电压可调折射率材料。电压可调折射率材料可以为掺铝氧化锌。材料可以包括绝缘层。装置的第一电极层可以与发射层间隔一预定阈值距离。如上文所论述，预定阈值距离可以为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，所述装置可以包括安置于多个纳米粒子上的额外层。额外层可以包括一或多个发射体分子。额外层可以匹配第一电极层下方的折射率。额外层的厚度可以为1000nm或更低。

纳米贴片天线(NPA)可以包括平面金属膜(例如，电极层)、安置于平面金属顶部上的间隙材料(例如，电介质材料等)，以及放置在间隙材料顶上的纳米粒子(例如图3A中所示)。归因于在间隙介质中产生的较高电场强度，这一配置产生共振等离子体模式。这一大电场可以用于增强放置于间隙中的发射体的发射速率，称为珀塞尔效应，其又将使发射体稳定到依赖于处于激发状态下的发射体的有害过程。纳米贴片天线可以以高达50％的效率从此等离子体活性模式辐射出能量。先前的NPA设计通常已经光学抽吸(例如，通过激光)。

在所公开的标的物的实施例中，OLED堆叠可以安置于电介质区域或NPA间隙内，且纳米粒子和平面金属可以提供作为到装置的电注入路径，如图11中所示。传统上，由于淬灭到非辐射模式，预期5到20nm厚的OLED将会工作。然而，较大珀塞尔增强可以使磷光体快速耦合到辐射模式，胜过将通常存在于5到20nm厚的OLED中的损耗过程。

由于典型的NPA间隙厚度为约2-15nm，所以似乎不可能制造出在纳米贴片天线间隙内维持较高内部量子效率的整个OLED堆叠。存在于这一厚度下的NPA间隙中的较大电场可能能够将放置于间隙中的发射体的发射速率增加1000倍。如上文所论述，约10的珀塞尔因数对于增强OLED发射体稳定性(例如磷光OLED稳定性)可能为足够的。在所公开的标的物的实施例中，一些珀塞尔增强可能会换取更厚的NPA间隙，所述间隙在约5-100nm的厚度下更符合OLED堆叠。

似乎不可能通过通常大小为约5nm到1000nm的金属纳米粒子注入电荷。所公开的标的物的实施例提供装置来解决这一问题。图12A展示涂布有氧化铟锡(ITO)的玻璃衬底，其上分散有金属纳米粒子(通常Ag、Al或Au)。在一个实例装置中，这些纳米粒子可能已经从溶液落模铸造或旋转铸造。在另一实例中，纳米粒子可以经由光刻和后续金属剥离而直接在衬底上处理。OLED堆叠可以沉积在金属纳米粒子的顶上，且用金属电极(通常为Ag、Al或Au)封端。这可以形成波纹状装置结构，如图12A中所示。

对于其中不期望出现波纹的应用，可以使用例如图12B中所示的装置。为了形成这一装置，纳米粒子部件被蚀刻到ITO中，但并非完全穿过ITO层。在一个实例中，归因于刻蚀工艺的定向性质，刻蚀可以通过反应性离子蚀刻机执行。

如图13中所示，可以沉积金属的厚度，以与ITO蚀刻的深度匹配，且可以执行在光阻(PR)上的金属(Ag)的剥离。这可以产生与ITO的顶部表面齐平的金属纳米粒子(NP)。OLED堆叠随后可以在这一平面衬底上生长，且平面金属沉积为顶部触点，以形成NPA OLED结构。将电荷注入OLED中可以由纳米粒子或ITO进行。

在图12A-12B中，在虚线框中突出显示两个个别NPA。在纳米粒子彼此相距足够远以至于纳米粒子之间不存在耦合的情况下，每个NPA独立地操作。在这一情况下，对于位于个体NPA内的发射体分子，电场(且因此，珀塞尔增强)可以高于其外部的发射体分子。这可能引起在整个OLED发射层中发射体速率在空间上的一些变化，但由于金属触点极为接近堆叠中的所有发射体分子，因此所有发射体分子将感测到光子状态的密度增加，且因此经历珀塞尔增强。当纳米粒子形成阵列以使得在所述纳米粒子之间可能发生耦合时，其可能产生可以降低珀塞尔增强的变化的杂合的空间离域化模式。在一些实施例中，纳米粒子可以足够近以使得其形成杂合模式。在另一实施例中，纳米粒子可能不杂合。

在一些实施例中，纳米粒子可以为立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体和/或杆状。纳米粒子的大小可以在5nm到1000nm，且更优选地5nm到200nm范围内变化。纳米粒子可以是电介质、半导体或金属的。

间隙材料可以为电介质或半导体，且具有1到15的折射率。间隙材料可以包括至少一种发光材料，其可以为荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光(TADF)材料或量子点材料。在一些实施例中，可能存在一种或多种类型的许多发光材料。间隙可以包括主体材料。所述间隙可以包括多个材料层或可以仅为1层。在一些实施例中，间隙材料可以包括材料的混合物。所述间隙可以在0.1nm到100nm的厚度范围内。

平面金属膜可以是纯的或合金，优选地Ag、Al、Ag-Al合金或Au。一些其它材料包括但不限于Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr。平面膜的顶部侧可以用额外材料图案化。金属膜的顶部可以在其上具有额外材料；这一材料可以包括发光元件，包括量子点。

也就是说，在图11-12B中所示的实施例中，装置可以包括发射层、第一电极层、多个纳米粒子和安置于第一电极层与多个纳米粒子之间的材料。装置的材料可以包括发射层。多个纳米粒子和第一电极层可以提供到装置的电注入路径。装置可以包括衬底和第二电极层，其中第一电极层可以是非平面的，其中第二电极层可以安置于衬底上，且多个纳米粒子可以安置于第二电极层上，其中发射层可以是非平面的且可以包括于材料中，且可以安置于多个纳米粒子和第二电极层上且符合多个纳米粒子和第二电极层，且其中第一电极层可以安置于非平面发射层上且符合非平面发射层。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

如图13中所示，所述方法包括：将第一电极层安置于衬底上，将光阻安置于第一电极层上，蚀刻光阻和第一电极层的至少一部分，将金属沉积在保留的光阻部分上且用以匹配第一电极层的蚀刻部分的深度，去除所述金属和所述光阻，以便从与第一电极层的表面齐平的沉积的金属中形成纳米粒子，将发射层安置于所述第一电极层和纳米粒子上，且将第二电极层安置于发射层上。

所公开的标的物的实施例通过使用具有一或多种不同几何形状、形状、材料和/或晶格对称性的纳米结构来提供改进的有机发光二极管(OLED)性能。纳米结构可以增强发射率、增加表面等离子体极化激元(SPP)模输出耦合、改进装置稳定性和/或提供远场辐射图。

为了将激发态能量有效耦合到等离子体模式，发射体或发射层可以被置于增加光子态密度的结构和/或层的阈值距离内(如图14A-14F中所示)，随后产生增强的发射率，称为上述珀塞尔效应。如上文所论述，阈值距离可以为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。

图14A-14F中的实例装置展示根据所公开的标的物的实施例的纳米结构阴极的变化(横截面图)。这些包括可以如下蚀刻的纳米孔：完全穿过金属膜(例如如图14A、14B中所示)、部分贯穿金属膜(例如如图14C、14D中所示)，或其中一些孔可以完全穿过金属膜蚀刻，而其它孔仅部分蚀刻(例如如图14E-14F中所示)。图14A-14F展示出于使折射率与阴极下方的折射率匹配的目的，纳米结构阴极用电介质层(如图14A、14C、14E中所示)或不用电介质层(如图14B、14D和14F中所示)封盖的变化，以改进在金属膜厚度之间的表面等离子体模式的交叉耦合。孔(纳米结构)的轮廓(即，孔边缘和/或侧壁是否可能垂直于膜的表面或孔的侧壁是否具有曲率半径)可以用于调谐纳米结构阵列的特性。

纳米结构可以由金属、电介质或这些的某种组合制成。图15展示根据所公开的标的物的实施例的不同可能组合的一些实例。使用复合物(例如金属和电介质)可以在装置设计中提供灵活性，因为局部模式的共振频率可以由使用的复合物来调谐和/或选择。对于这些材料中的每一种，可以调谐局部电磁模。所使用的典型金属包括但不限于Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca，且可以包括这些材料的堆叠和/或合金。使用的电介质可以包括但不限于：有机材料、二氧化钛、二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锌、氧化镍、氧化锗、氟化锂、氟化镁和/或氧化钼。

纳米结构或纳米结构的一部分的局部电磁共振可以由纳米结构的形状来调谐。形状可以包括任何圆柱形、球形和/或立方形，或具有单个或多个局部共振的任何形状，如图16中所示。刻面纳米结构中的边缘和/或拐角的曲率半径可以用于调谐纳米结构的共振频率。一些多重局部共振形状的实例可以包括椭圆形和矩形，其支持具有由纳米结构的不对称性感应的不同频率的多个模式。举例而言，图16展示矩形纳米结构的不同长度和/或宽度可以产生两种相异的共振频率。这些多重频率纳米结构可以为多波长或白光发射OLED提供增强的输出耦合。

也就是说，在图14A-16中所示的实施例中，装置可以包括发射层、第一电极层、多个纳米粒子和安置于第一电极层与多个纳米粒子之间的材料。装置可以包括衬底和第二电极层，材料为第一电介质层和第二电介质层，其中第二电极层安置于衬底上，发射层安置于第二电极层上，第一电极层安置于发射层上，第一电介质层安置于第一电极层上，多个纳米粒子安置于第一电介质层，且第二电介质层安置于多个纳米粒子和第一电介质层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。第二电极层可以与发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。材料可以包括选自由以下组成的群组中的至少一种：有机材料、氧化物和电介质材料。材料的折射率可以为1-5。发射层可以包括传输层。发射层可以为具有发射体分子的有机层。发射层可以包括荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光(TADF)材料、量子点材料、金属有机框架、共价有机框架和钙钛矿纳米晶体中的至少一个。第一电极层的厚度可以为5nm到300nm。

装置可以包括纳米贴片天线，其中所述纳米贴片天线的共振可以通过以下中的至少一个调谐：改变多个纳米粒子的大小、改变多个纳米粒子的大小的比率、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调整材料的厚度、改变材料的折射率、改变安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变第一电极层的厚度和/或改变第一电极层的材料。多个纳米粒子可以由以下中的至少一个形成：Ag粒子、Al粒子、Au粒子、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和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。装置的多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。多个纳米粒子可以涂布有氧化层，其中氧化层的厚度经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。

所述装置可以包括衬底和第二电极层，其中所述材料可以是第一电介质层，其中所述第二电极层可以安置于所述衬底上，所述发射层可以安置于所述第二电极层上，所述第一电极层可以安置于所述发射层上，所述第一电介质层可以安置于所述第一电极层上，且所述多个纳米粒子可以安置于所述第一电介质层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

所述装置可以包括衬底和第二电极层，其中所述材料为第一电介质层和第二电介质层，其中所述多个纳米粒子可以安置于所述第二电介质层中，且其中所述第二电介质层和所述多个纳米粒子可以安置于所述衬底上，所述第一电介质层可以安置于所述第二电介质层和所述多个纳米粒子上，所述第一电极层可以安置于所述第一电介质层上，所述发射层可以安置于所述第一电极上，且所述第二电极可以安置于所述发射层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

所述装置可以包括衬底和第二电极层，材料可以是第一电介质层、第二电介质层，且第一电极层可以安置于衬底上，第一电介质层可以安置于第一电极层上，多个纳米粒子可以安置于第一电介质层上，第二电介质层可以安置于多个纳米粒子和第一电介质层上，发射层可以安置于第二电介质层上且第二电极层可以安置于发射层上。

装置可以包括衬底和第二电极层，材料为第一电介质层和第二电介质层，其中第二电极层可以安置于衬底上，发射层可以安置于第二电极层上，多个纳米粒子可以安置于发射层上，第二电介质层可以安置于多个纳米粒子和发射层上，第一电介质层可以安置于第二电介质层上，且第一电极层安置于第一电介质层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

装置的材料可以包括有机材料、氧化物和/或电介质材料中的至少一个。材料可以包括第一层和第二层，其中第一层比第二层厚。第一层可以是电介质材料，且第二层可以是纳米粒子粘附层。第一层的厚度可以在1到100nm之间，且第二层的厚度可以低于5nm。材料的厚度可以是1000nm或更低。装置的材料的折射率可以为1-5。材料可以包括安置于多个纳米粒子上的涂层的至少一部分。安置于多个纳米粒子上的涂层可以是电介质涂层。

装置可以包括第二电极层，其中发射层包括于有机发光二极管(OLED)中，且其中OLED安置于第一电极层与第二电极层之间。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。发射层可以包括传输层。发射层可以为具有发射体分子的有机层。发射层可以包括荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光(TADF)材料、量子点材料、金属有机框架、共价有机框架和/或钙钛矿纳米晶体中的至少一个。

所述装置的第一电极层与发射层可以间隔一预定阈值距离，其中所述阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。第一电极层可以包括以下中的至少一个：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca。第一电极层可以用额外材料图案化。额外材料可以包括荧光发射体、磷光发射体、量子点、金属有机框架、共价有机框架和/或钙钛矿纳米晶体的发光元件。第一电极层的厚度可以为5nm到300nm。装置的第一电极层可以具有至少一个非平面表面。

装置可以包括纳米贴片天线，且其中所述纳米贴片天线的共振可以通过以下中的至少一个调谐：改变多个纳米粒子的大小、改变多个纳米粒子的大小的比率、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调整材料的厚度、改变材料的折射率、改变安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变第一电极层的厚度和/或改变第一电极层的材料。

所述装置的多个纳米粒子可以由以下中的至少一个形成：Ag粒子、Al粒子、Au粒子、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。

装置的多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。多个纳米粒子涂布有氧化层，其中氧化层的厚度经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子可以是由溶液形成的胶体合成的纳米粒子。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和多面三维物体。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到200nm。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到100nm。

装置可以包括衬底、第二电极层，其中所述第二电极层可以安置于衬底上，且纳米粒子可以安置于第二电极层中，其中发射层可以包括于材料中，且可以安置于第二电极层上，所述第二电极层包括多个纳米粒子，且其中第一电极层安置于发射层上。第一电极层和第二电极层中的至少一个可以是金属、半导体和/或透明导电氧化物。

无机发光二极管(LED)正获得突出的照明和显示应用。一些无机发光二极管存在输出耦合问题，其包括效率问题和角度依赖性，以及在高亮度下效率下降。虽然“效率下降”的物理来源取决于LED系统(例如，材料、装置设计等)，但一个解释为效率下降源于发光淬灭现象，如俄歇重组，通过非辐射过程降低发光效率。此类发光淬灭事件的可能性随着局部载流子密度增加而增大，因为相互作用可能更常见。

所公开的标的物提供包括增强层的装置。增强层可以是等离子体系统、双曲超材料和/或光学活性超材料，其为具有负介电常数和负渗透率两者的材料。增强层的实例可以包括金属阴极或阳极薄膜、金属膜和/或电介质层的堆叠或均匀间隔的金属纳米粒子。

举例来说，图5A展示作为金属电极的增强层。增强层的变化可以置于重组区的阈值距离内，例如图5A中所示，以加快发射速率，由于光学状态的密度增加将激发态能量快速淬灭到增强层的表面等离子体模式。阈值距离可以为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。这可以通过降低激发态相互作用来降低较高电流密度下的效率下降。如全文所使用，阈值距离可以为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。

在另一实例中，增强层可以具有多个层，如图17中所示。每一层可以包括具有多个单位晶胞子组件层的单位晶胞。每一单位晶胞可以具有第一单位晶胞子组件和第二单位晶胞子组件。

LED的增加的结温度引起减少的光输出。这对于黄光和/或红光AlGaInP LED尤其如此。制造商时常会应用补偿电路以减少温度引起的这一光损失，但这可能导致LED的寿命缩短。LED结温度可能取决于环境温度、穿过LED的电流和/或周围材料的效率，其包括任何所施加的散热部件。所公开的标的物的增强层可以减少LED的激发态寿命，且可以减少LED装置的加热，引起LED装置或与LED装置接触的任何组件的稳定性增加。通过减小穿过LED的电流以产生给定光输出、最终降低的结温度和/或装置的热负载，可以允许减少散热和补偿电路。这可以降低制造成本和/或复杂性，且可以减小LED的大小和/或形状因数。

尽管在较高电流密度下效率下降将降低，但所公开的标的物的实施例的效率可能低于不具有增强层的情况，因为许多激发态能量可能被淬灭到增强层的非辐射模式中。为了恢复装置效率，一些实施例可以包括纳米大小的基于对象的输出耦合结构。在一些实施例中，输出耦合结构部件可以包括于增强层中。

在所公开的标的物的一实施例中，增强层和纳米大小的输出耦合结构包括平面金属、电介质间隙材料和纳米粒子层。如通篇所使用，这可以是具有纳米贴片输出耦合结构的增强层。这一输出耦合结构可以将等离子体能量转换回到光子中，且可以不受典型LED的折射率差外部量子效率极限限制。也就是说，具有所公开的标的物的增强层的LED可以匹配或超过不具有增强层和输出耦合结构的常规装置效率。在一些实施例中，增强层可以为平面金属膜和/或金属纳米粒子，且可以为纯的或合金，或混合物，优选地为Ag、Al、Ag-Al合金或Au，如例如图14A-14F中所示。增强层可以由一或多种其它材料构成，例如Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ca、Ru、Pd、In和/或Bi。输出耦合结构可以包括金属阴极或阳极薄膜、金属膜的堆叠、电介质层和纳米粒子、光栅(例如，一维光栅、二维光栅、六边形光栅、靶心光栅等等)和/或分布式布拉格反射器。光栅可以包括电介质材料，或电介质、半导体和金属材料的混合物。

纳米粒子可以完全由电介质材料组成。在一些实施例中，纳米粒子可以为金属合金，可以为电介质材料，和/或可以具有一种类型的材料的核心，且涂布有不同类型的材料的壳层。取决于纳米粒子材料和形状，用于在光谱的可见部分中散射出光的典型纳米粒子大小可以在5nm到1000nm范围内。如果LED经设计以用于在近红外或红外下发射，那么粒度可以在500nm到5000nm范围内。下表1公开了实例LED材料、增强层和/或金属纳米粒子材料和/或粒度范围。对于可见发射，间隙厚度可以在0-150nm，更优选地0-50nm(例如400-700nm)范围内，且对于红外光谱，间隙厚度可以在较大间隙(例如700nm-1mm)范围内。在间隙可能为0nm(即，无间隙)的情况下，纳米粒子可以直接搁置在平面金属顶上，且可以充当用以输出耦合表面等离子体能量的波纹的形式。间隙可以通常包含例如电介质材料，例如有机材料、折射率为1-5的金属氧化物(结晶或非晶形)和/或氮化物。根据所用的材料，间隙的折射率可以在1.01到5范围内。

纳米贴片天线共振可以通过以下中的至少一个调谐：改变多个纳米粒子的尺寸、改变多个纳米粒子的形状、改变多个纳米粒子的材料、调节材料的厚度、改变材料层的折射率、改变材料或安置于多个纳米粒子上的额外层的折射率、改变电极层的厚度和/或改变第一电极层的材料。多个纳米粒子可以由以下中的至少一个形成：Ag粒子、Al粒子、Au粒子、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。装置的多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。多个纳米粒子可以涂布有氧化层，其中氧化层的厚度可以经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。

在一些实施例中，所述装置可以包括安置于多个纳米粒子上的额外层。额外层可以包括一种或多种发射体分子或发射材料，如量子点、无机磷光体等等。额外层可以匹配第一电极层下方的折射率。额外层的厚度为1000nm或更低。

在一些实施例中，多个纳米粒子可以经由喷墨印刷沉积。在其它实施例中，多个纳米粒子可以经由涉及触摸的机制(例如，刷涂)沉积。在一些实施例中，多个纳米粒子可以经由喷射悬浮于溶剂或气溶胶中的粒子来沉积。在其它实施例中，可以使用自上而下方法制造多个纳米粒子，所述方法可以包括剥离工艺、显影工艺、基于光的光刻(例如光刻或激光干涉光刻)或区域板光刻、电子束光刻工艺和/或聚焦离子铣削工艺。在一些实施例中，多个纳米粒子可以经由旋涂、刀片刮抹工艺、夹缝挤压式涂布(slot-die coating)、棒涂和/或浸渍涂布来沉积。纳米粒子一旦沉积，就可以使用干燥工艺从沉积表面去除任何残余溶剂、空气或水分。此类干燥方法可以包括真空干燥、氮气吹扫、高效滤网(HEPA)干燥、在对流烘箱中干燥、表面张力梯度干燥、IPA蒸气真空干燥和/或离心干燥。在其它实施例中，纳米粒子可以经由自组装形成，包括粒子自身的组装或另一种材料的自组装，如共聚物或聚合物的纳米大小形状。多个纳米粒子可以通过将第二材料沉积到自组装材料上来形成。在形成多个纳米粒子之后，可以去除或不去除自组装材料。在一些实施例中，可以包封LED、增强层和/或纳米粒子。此类囊封材料可以包括氧化物涂层和环氧化物，例如聚氨基甲酸酯、硅酮等等。

在一些实施例中，所述多个纳米粒子可以以多种不同大小或形状形成，而非单一大小或形状。这可以使得输出耦合层或结构能够有效地在所有相同层下散射多个频率或颜色的光。

在一些实施例中，白光LED可以利用预定共振的纳米粒子输出耦合结构来选择性地输出耦合特定波长范围。以此方式，可以在预定大区域上制造白光LED，且纳米粒子输出耦合结构的共振(经由所选择的纳米粒子大小、折射率等)可以用于产生红、绿、蓝和/或任何其它期望的颜色的子像素。

由于间隙层的折射率影响纳米贴片天线的共振，因此并入具有非线性光学特性和/或电压可调折射率的间隙材料可以使用在金属阴极与纳米粒子下方的电接触层之间施加的电压调谐发射光谱，如图10中所示。在一个实例中，掺铝氧化锌可以用作电压可调折射率材料，因为其介电常数在所施加的电压改变载流子浓度时变化。在这一情况下，第二绝缘层可以安置于间隙中以构建电荷。取决于电压可调折射率层的材料特性，可能不始终使用这一次级层。在LED为白光LED时(即，含有红光、绿光和蓝光发射的LED)，这可能为尤其有用的，因为电压可调纳米贴片共振可以充当彩色滤光片以选择性地通过期望颜色。这可以有效地将LED转化到三终端装置中，其中在操作LED的阳极与阴极之间施加电压，且在阴极与纳米粒子下方的电接触层之间施加电压，以调谐纳米贴片共振来选择发出的颜色。

对于个别LED子像素，例如在显示器中，纳米粒子输出耦合结构的共振可能有意与LED的原生发射不匹配。以这一方式，纳米粒子输出耦合结构可以充当彩色滤光片以改变峰值波长。在另一实施例中，可以使用共振不匹配的纳米粒子输出耦合结构以使发射光谱变窄。举例来说，与蓝光共振输出耦合结构配对的绿光LED可以通过降低LED的红光波长来提供变窄。相反地，使绿光LED与红光共振输出耦合结构配对可以通过减小LED的蓝光波长而提供变窄。

在另一实施例中，装置可以包括在预定接近增强层的位置内的发射输出耦合层，如图3A-3C中所示。所述发射输出耦合层可以包括可以由附近增强层中表面等离子体极化激元的能量激发的发射材料。发射材料可以为但不限于量子点、钙钛矿纳米晶体、金属有机框架、共价有机框架、热激活延迟荧光(TADF)发射体、荧光发射体和/或磷光有机发射体。在一个实例装置中，发射材料可能宜具有表现出较小斯托克斯位移的吸收和发射光谱，使得在淬灭到增强层中的LED激发态能量与从发射输出耦合层发出的光之间仅仅存在较小红移。这可以保持装置的发射颜色。在另一实例装置中，可以选择发射材料以将更高能量激发(例如蓝光)下转换到更低能量波长(例如绿光或红光)。这使得单一LED结构能够用于显示器的每个像素中，其中颜色由发射输出耦合层来选择。举例来说，这可以通过将不同大小的量子点沉积在不同像素的输出耦合层中以调节发射波长而得以实现。发射输出耦合层可以与基于纳米粒子的输出耦合结构组合或可以不与基于纳米粒子的输出耦合结构组合。在一个实施例中，发射输出耦合层可以安置于增强层与纳米粒子之间。在这一情况下，可以增强输出耦合效率，因为发射输出耦合层中发射材料的辐射率可能上升。

在电介质间隙的表面上的纳米粒子的布置可以被设计成适合所述装置应用。在一个实施例中，纳米粒子的随机布置可以提供几乎朗伯发射曲线，其可以优选地用于照明应用或显示应用(例如，其中点光源发射并非所期望的)。无机LED往往会受定向发射轮廓的影响，这可能使随机纳米粒子阵列在某些应用中特别有吸引力。在另一实施例中，纳米粒子可以布置成阵列，由此产生对于一些移动应用或在需要光的最大输出耦合而不管角度依赖性的应用中可能需要的分散发射轮廓。布置到阵列中的纳米粒子可以实现比随机布置的纳米粒子更大的效率，且选择特定阵列间距和工作循环可以实现阵列共振的调谐，且因此实现阵列具有最大效率的输出耦合波长。

在其它实施例中，纳米粒子可以为金属的且涂布有非金属涂层。纳米粒子可以直接置于增强层的顶部上，如图9中所示。在这一实施例中，涂层的折射率可以在1.01与5之间。涂层的厚度可以为3nm到1000nm，更优选地3nm到100nm。在一个实施例中，纳米粒子涂层可以充当间隙间距的部分或全部。这可通过以下得以实现：以期望的整个间隙厚度涂布粒子，从而将顶盖层减小到零，或间隙层厚度与纳米粒子涂层的组合，以达成期望的总间隔件厚度。此外，纳米粒子涂层可以充当粘附层以改进纳米粒子对其将沉积到其上的层的粘附或增加纳米粒子密度。制得的纳米粒子可以由Ag、Al、Ag-Al合金、Au、Au-Ag合金和/或Au-Al合金构成。增强层和/或纳米粒子可以由包括但不限于以下的其它材料构成：Ag、al Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ca、Ru、Pd、In和/或Bi。在实施例中，金属核心可以包括多于一种材料，例如用Rh涂布，且随后用如SiO₂的电介质材料涂布的Ag球，如图9中所示。

所述增强层和/或纳米粒子可以包括平面金属、金属层和电介质层的堆叠、金属层和半导体层的堆叠和/或穿孔金属层，如例如图15和18中所示。作为增强层的一部分的电介质材料可以包括但不限于材料的氧化物、氟化物、氮化物和/或非晶形混合物。其它非限制性实例材料可以包括：在以下表1中所示的作为LED材料列出的材料组合：GeTe、InSb、InAs、Ge、GaSb、Si、GaAs、CdTe、AlSb、HgSe、AlAs、GaP、ScN、ZnTe、CdS、CuBr、CuI、AlP、SiC、CuCl、GaN、ZnS、BN、ZnO、GeO₂、AlN、CsI、CsBr、NaBr、CsCl、KBr、KCl和/或SiO₂。金属层可以包括金属的合金和混合物，所述金属可以包括：Ag、Au、Al、Zn、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ca、Ru、Pd、In和/或Bi。增强层可以为在可见范围之外的LED的石墨烯、导电氧化物和/或导电氮化物。

在一些实施例中，增强层可以图案化成具有纳米大小的孔，如例如图14A-14F中所示。这些孔可以以阵列形式，可以随机布置，或可以是伪随机布置的。孔的大小、形状和/或定向可以设定可以从增强层输出耦合的光的频率。

在一些实施例中，增强层可以具有在其顶部上图案化的靶心光栅。在一些实施例中，增强层可以具有间隙，且可以具有在间隙材料的顶部上图案化的靶心光栅。在一些实施例中，靶心光栅可以为环形的。在其它实施例中，靶心光栅可以为椭圆形的。

在一些实施例中，增强层可以部分地蚀刻穿过以在增强层的一侧上形成纳米大小的输出耦合部件，如例如图14A-14F中所示。在一些实施例中，在增强层的两侧上可以存在纳米大小的部件。在一些情况下，当在增强层的两侧上存在纳米大小的部件时，部件的最小维度可以超过10nm，在其它情况下，部件的最小维度可以超过20nm，且在其它情况下，部件的最小维度可以超过50nm。

对于垂直LED，一些实施例可以解决来自顶部电极的阴影问题，因为可以在尽可能多的区域上进行激发态到增强层的不耦合，且激发态可以从基于纳米粒子的输出耦合层输出耦合到空气。在一些实施例中，增强层可以充当电接触。

如果增强层充当电接触，那么不再存在来自顶部发出的光的任何阴影。表面等离子体可以在光滑银中传播高达数十到数百微米，这意味着来自重组区的激发态可以在装置的一个位置处耦合到增强层，且在高达数十到数百微米的另一位置处耦合到自由空间中的光子。这可以通过仔细设计输出耦合结构横向图案化来消除来自电极的阴影。

使用纳米大小输出耦合结构可以增加LED产率，因为输出耦合可以具有分散，所述分散经设计以使由于整个晶片的层厚度引起的分散最小化。因此，相比于参考LED，具有增强层和输出耦合的最终LED可以表现出在整个晶片上的较小变化。

根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到各种各样的电子组件模块(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。此类电子产品或中间组件的实例可以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(例如离散光源装置或照明面板)等。此类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而制造的装置可以并入到各种各样的消费型产品中，所述消费型产品可以具有并入其中的电子组件模块(或单元)中的一种或多种。所述消费型产品可以包括任何种类的产品，所述产品包括一个或多个光源和/或一个或多个某一类型的视觉显示器。此类消费型产品的一些实例可以包括平板显示器、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/或信号灯、平视显示器、全透明或部分透明显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手机、平板计算机、平板手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数码相机、摄录像机、取景器、微显示器、3-D显示器、交通工具、大面积墙壁、剧院或体育馆屏幕或指示牌。

此类消费型产品的其它实例包括扩增实境/虚拟实境(AR/VR)显示器、眼镜或隐形镜片中的显示或视觉元件(例如，与蓝宝石芯片组合的微型LED)、LED壁纸、LED饰品和服装。

可以使用各种控制机制来控制根据所公开的标的物而制造的装置，包括无源矩阵和有源矩阵。所述装置中的多数打算在对人类来说舒适的温度范围中使用，例如18℃到30℃，且更优选在室温(20℃到25℃)下使用，但可以在这一温度范围外(例如-40℃到+80℃)使用。

根据所公开的标的物而制造的装置可以包括用于控制和操控来自最终产品的光的其它组件。这些组件包括偏光片、彩色滤光片和液晶。

所公开的标的物的无机LED可以由可以包括但不限于以下的材料制造：GaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、GaAsP、GaN、InGaN、ZnSe、SiC、Si₃N₄、Si、Ge、蓝宝石、BN、ZnO、AlGaN、钙钛矿和/或量子局限系统。量子局限系统可以包括其中粒子的大小约为激子玻尔半径大小，从而导致材料的带隙增加且发射状态高于主体带隙能量的系统。举例来说，CdS的主体带隙为约2.42eV(约512nm)，而由CdS发射体制成的量子点(QD)在其大小为1-8nm时为约380到480nm。电致发光装置可以由量子局限材料构成，所述量子局限材料可能得益于用于减少激发态瞬态的增强层。基于量子局限材料的电致发光装置尚未被商品化，表明除针对这些系统实现的效率改进以外，还可能存在稳定性改进。使用量子局限材料的一些电致发光装置可以利用重组区中的无机量子局限材料的混合物，如CdS量子点，连同有机或无机传输层。举例来说，一些EL量子点装置可以使用NPD作为电洞传输层且使用Alq₃作为电子传输层，而其它装置可以使用NPD作为电洞传输层且使用ZnO纳米粒子电子传输层。量子局限系统不限于仅无机半导体。举例来说，混合有机-无机钙钛矿材料(如CsPbBr₃)形成可以用于EL装置的发射量子点。其它重金属自由量子点材料包括：InP/ZnS、CuInS/ZnS、Si、Ge和C或肽。通常，可以经由旋涂或接触印刷从溶液或悬浮液沉积QD材料。

跃迁偶极定向可能影响等离子体耦合效率和耦合距离，其中耦合随着偶极更垂直定向而增加。因此，对于平面或接近平面的增强层，垂直定向的偶极是最优选的。然而，实际上，归因于增强层的表面粗糙度，甚至完全水平偶极可能对平面和几乎平面的增强层的等离子体模式可以具有某一耦合效率。

所公开的标的物的实施例中使用的无机LED可以与一或多个磷光发射体组合以从LED(例如，白光)产生较宽范围的色彩。所述磷光体可以放置：(a)在用于包封LED的环氧树脂中，或(b)磷光体可以远离LED放置。磷光体可以充当“下转换层”，所述下转换层被设计成从LED吸收光子且再发射较低能量的光子。可以使用的其它下转换材料可以由无机或有机磷光体、荧光、TADF、量子点、钙钛矿纳米晶体、金属-有机框架或共价-有机构架材料制成。因此，包括增强层和纳米大小的输出耦合的所公开的标的物的实施例可以包括金属和电介质间隙材料，且纳米粒子层可以放置于无机LED与磷光体或下转换层之间。LED、金属、电介质间隙材料和/或纳米粒子装置的层可以用环氧树脂或包括下转换介质的膜包封。下转换材料可以放置在LED、金属、电介质间隙材料和/或纳米粒子包封层的外部。

产生白光的其它选择可以包括：使用在ZnSe衬底上生长的同质外延ZnSe蓝光LED，其同时从作用区产生蓝光且从衬底发射黄光；以及GaN或Si(或SiC或蓝宝石)衬底上的GaN。所公开的标的物的一个或多个实施例可以与这些装置组合。

根据所公开的标的物的实施例制造的装置可以与QNED技术(量子点纳米单元)组合，其中基于GaN的蓝光发射纳米棒LED代替离散无机LED作为显示器中的像素化蓝光光源。GaN纳米棒的形成可以见于科学和专利文献中，例如在乔治(George)等人，应用物理学快报(Applied Physics Letters)110,071110(2017)的“来自掺Al型ZnO中的光栅的电可调谐衍射效率(Electrically Tunable Diffraction Efficiency from Gratings in Al-dopedZnO)”中，且在标题为“发光装置、包含发光装置的像素结构和其制造方法(LIGHT EMITTINGDEVICE,PIXEL STRUCTURE COMPRISING LIGHT EMITTING DEVICE,AND MANUFACTURINGMETHOD THEREFOR)”的专利公开案WO2020036278中。所公开的实施例可以与这些装置组合。

一些实施例可以包括增强层和纳米大小输出耦合结构，其具有金属、电介质间隙材料和纳米粒子层。这一输出耦合结构可以与间隔件(或通过辐射或等离子体激光的刺激发射的表面等离子体扩增)或表面等离子体极化激元(SPP)间隔件或纳米激光组合，且将等离子体能量转换成光子。

使用所公开的标的物的一个或多个实施例形成的LED可以直接制造于晶片上，且随后取下且放置，以产生较大电子组件模块。在所述模块内，可能存在不利用增强层的额外LED。

在一些实施例中，用增强层和输出耦合结构形成的LED可以在晶片或衬底上直接图案化，所述晶片或衬底随后并入到电子组件模块中。在这些情况下，如果希望消除装置(例如，理想峰值波长)，那么其可以通过在所述装置上不包括输出耦合层而消除，因为不包括增强层将使LED更暗。在将红、绿、蓝(RGB)全色模块图案化于单一衬底上的一些实施例中，至少一个彩色子像素可以具有增强层和输出耦合。

根据所公开的标的物的实施例，可以提供发光二极管和/或装置(LED)。LED可以包括衬底、阳极(或p型接触)、阴极(n型接触)和安置于阳极与阴极之间的重组区以及增强层，如例如图17中所示。重组区可以包括无机半导体量子阱。根据实施例，发光装置可以并入到一个或多个装置中，例如消费型产品、电子组件模块、照明面板和/或标牌或显示器。

以下表1展示LED材料和潜在增强层和/或金属纳米粒子材料和粒度范围的非限制性实例，且假定增强层与金属纳米大小材料之间的电介质层具有1.5的折射率，且假定纳米粒子的单分散单层。可以假设粒度为纳米立方体，且具有可变长度轴线的粒子可以具有不同范围。

表1

当纳米粒子聚集在一起时，输出耦合的共振波长可能增加。举例来说，甚至UV-共振粒子的较大聚集块可以实现IR NPA谐振。因此考虑到结块，提供LED半导体材料和纳米粒子输出耦合材料的一些优选实施例以及大小分布。以下表2展示LED材料和潜在增强层和/或金属纳米粒子材料和粒度范围的非限制性实例，其假定增强层与金属纳米大小材料之间的电介质层具有1.5的折射率，且其允许纳米粒子结块。

表2

如上文所描述，所公开的标的物的实施例可以提供可以包括无机发射层、第一电极层(例如，增强层)和输出耦合结构的装置。第一电极层可以与无机发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。所述装置可以包括安置于无机发射层上的至少一个下转换层和至少一个彩色滤光片中的至少一个。所述装置可以包括无机传输材料。所述装置可以包括无机传输材料和/或有机传输材料。

所述装置的第一电极层可以是以下中的至少一个：金属、金属膜和电介质层的堆叠、等离子体系统、双曲超材料和/或光学活性超材料。第一电极层可以是以下中的至少一个：Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca。第一电极层的厚度可以为5nm到1000nm。材料可以堆叠或分层，且可以具有多个层。所述多个层的每一层可以包括具有多个单位晶胞子组件层的单位晶胞。每一单位晶胞可以具有第一单位晶胞子组件和第二单位晶胞子组件。在一些实施例中，第一电极层可以用额外材料图案化，或可以图案化成具有纳米大小的孔。

所述装置的输出耦合结构可以包括从以下中的至少一个形成的多个纳米粒子：Ag粒子、Al粒子、Ag-Al合金、Au粒子、Au-Ag合金、电介质材料、半导体材料、金属合金、电介质材料的混合物、一种或多种材料的堆叠和/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。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其为由溶液形成的胶体合成的纳米粒子。输出耦合结构可以包括布置成周期性阵列的多个纳米粒子，所述周期性阵列可以具有预定阵列间距。所述输出耦合结构可以包括布置成非周期性阵列的多个纳米粒子。多个纳米粒子的形状可以是以下中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和多面三维物体。

所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述装置可以包括安置于所述材料与所述多个纳米粒子之间的粘附层。所述纳米粒子的至少一个特性经选择以改变由所述发射层发出的光的光谱，或改变由所述发射层发出的光的角度依赖性。所选特性可以是所述纳米粒子的大小、所述纳米粒子的组成和/或所述纳米粒子的分布。装置可以包括安置于多个纳米粒子上的至少一个额外层。额外层可以匹配第一电极层下方的折射率。额外层的厚度可以为3000nm至1000nm和/或1000nm至10nm。额外层可以是透明的。在一些实施例中，所述装置可以包括安置于所述第一电极与所述多个纳米粒子之间的材料。在一些实施例中，所述装置可以包括有机传输材料。

所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，所述多个纳米粒子包括以下中的至少一个：金属、电介质材料和/或金属与电介质材料的杂化物。多个纳米粒子可以涂布有氧化层，且其中氧化层的厚度经选择以调谐多个纳米粒子或纳米贴片天线的等离子体共振波长。多个纳米粒子中的至少一个的大小可以为5nm到1000nm。多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外层以提供多个纳米粒子之间的横向传导。在一些实施例中，输出耦合结构可以包括经涂布的多个纳米粒子。在一些实施例中，输出耦合结构可以具有金属的且涂布有非金属涂层的多个纳米粒子。

所述装置的无机发射层可以是以下中的至少一个：GaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、GaAsP、GaN、InGaN、ZnSe、SiC、Si3N4、Si、Ge、蓝宝石、BN、ZnO、AlGaN、钙钛矿和/或量子局限系统。所述无机发射层可以是电致发光的，且可以包括量子局限材料，所述量子局限材料包括例如CdS量子点、有机传输层和/或无机传输层的无机量子局限材料的混合物。

所述装置的无机发射层可以包括GaAs和/或AlGaAs中的至少一个，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，其可以是Ag、Au、ITO、Si和/或Ge中的至少一个。纳米粒子的大小可以为100-250nm，且由所述装置发出的光的波长可以为760nm到2000nm。

在一些实施例中，所述装置的无机发射层可以包括AlGaAs、GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，且其中所述纳米粒子包含Ag、Au、SiO2、Si和/或Ge中的至少一个。纳米粒子的大小可以为75-200nm，且由所述装置发出的光的波长可以为大于610-760nm。

在一些实施例中，所述装置的无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构包括多个纳米粒子，且其中所述纳米粒子可以是Ag、Au、SiO2、Si和/或Ge中的至少一个。纳米粒子的大小可以为60-150nm，且由所述装置发出的光的波长可以为590-610nm。

在一些实施例中，所述装置的无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Au、SiO2、Si和/或Ge中的至少一个，纳米粒子的大小可以为50-100nm，且由所述装置发出的光的波长可以为570-590nm。

在一些实施例中，所述装置的无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP、GaP和/或InGaN/GaN中的至少一个。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Al、Rh、Pt、SiO2、Si、Ge和/或TiO2中的至少一个，其中所述纳米粒子的大小为40-125nm，和/或其中由所述装置发出的光的波长可以为500-570nm。

在一些实施例中，所述装置的无机发射层可以包括ZnSe、InGaN、SiC和/或Si中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子包括Ag、Al、Rh、Pt和/或TiO2中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为40-125nm和/或由所述装置发出的光的波长可以为450-500nm。

在一些实施例中，所述装置的无机发射层可以包括InGaAs、其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO2中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为50-100nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为400-450nm。

在一些实施例中，所述装置的无机发射层可以包括以下中的至少一个：钻石、BN、AlN AlGaN和/或AlGaInN，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO2中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为30-75nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为200nm到400nm。

所述装置的无机发射层可以包括具有黄色磷光体的蓝色发光二极管，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括选自由以下组成的群组中的至少一个：Ag、Al、Rh、Pt和/或TiO2，其中纳米粒子的大小可以为40-125nm，且其中白光可以由所述装置发出。

所述装置的无机发射层可以包括GaAs和/或AlGaAs中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Au、ITO、Si、Ge、SiO2、Al、Rh和/或Pt中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-250nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为760nm到2000nm。

所述装置的无机发射层可以包括AlGaAs、GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子包括Ag、Au、SiO2、Al、Rh、Pt、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-200nm，且由所述装置发出的光的波长可以为610-760nm。

所述装置的无机发射层可以包括AlGaAs、GaAsP、AlGaInP和/或GaP中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Au、SiO2、Al、Rh、Pt、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-150nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为590-610nm。

所述装置的无机发射层可以包括选自由以下组成的群组的至少一个：GaAsP、AlGaInP和/或GaP，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Au、SiO2、Al、Rh、Pt、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-100nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为570-590nm。

所述装置的无机发射层可以包括GaAsP、AlGaInP、GaP和/或InGaN/GaN中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Al、Rh、Pt、SiO2、TiO2、Si和/或Ge中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-125nm，和/或其中由所述装置发出的光的波长可以为500-570nm。

所述装置的无机发射层可以包括Se、InGaN、SiC和/或Si中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Ag、Al、Rh、Pt和/或TiO2中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-125nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为450-500nm。

所述装置的无机发射层包括InGaAs，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括选自由以下组成的群组中的至少一个：Al、Rh、Pt和/或TiO2，其中纳米粒子的大小可以为5-100nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为400-450nm。

所述装置的无机发射层可以包括钻石(235nm)、BN、AlN、AlGaN和/或AlGaInN中的至少一个，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO2中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-75nm，且其中由所述装置发出的光的波长可以为200nm到400nm。

所述装置的无机发射层可以包括具有黄色磷光体的蓝色发光二极管，其中所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中所述纳米粒子可以包括Al、Rh、Pt和/或TiO2中的至少一个，其中纳米粒子的大小可以为5-125nm，且其中由所述装置发出的光可以是白光。

所述装置可以包括安置于所述第一电极上方的材料，且所述材料可以为安置于所述第一电极层上的电介质层，且电接触层可以安置于所述电介质层上。材料可以包括在电接触层与第一电极层之间的电压可调折射率材料。电压可调折射率材料可以为掺铝氧化锌。材料可以包括绝缘层。

所述第一电极层可以包括纳米大小的部件。可以通过第一电极层的深度至少局部地蚀刻纳米大小的部件。纳米大小的部件可以包括安置于第一电极层上或安置于间隙材料上的靶心图案，所述间隙材料安置于第一电极层上。纳米大小的部件可以安置于第一电极层的至少一侧上。纳米大小的部件在最小方向上的尺寸可以为至少10nm、至少20nm和/或50nm至750nm。在一些实施例中，纳米大小的孔的图案的布置可以是纳米大小的孔的阵列、纳米大小的孔的随机布置和/或孔的伪随机布置。

在所公开的标的物的一实施例中，装置可以包括无机发射层、第一电极层、输出耦合结构、安置于第一电极与输出耦合结构之间的材料。第一电极层可以与无机发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。所述装置可以包括有机传输材料。

所述装置的第一电极层可以是以下中的至少一个：金属、金属膜和电介质层的堆叠、等离子体系统、双曲超材料和/或光学活性超材料。第一电极层可以包括以下中的至少一个：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和/或Ca。所述装置的第一电极层可以图案化成具有纳米大小的孔。

所述装置的无机发射层可以包括GaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、GaAsP、GaN、InGaN、ZnSe、SiC、Si3N4、Si、Ge、蓝宝石、BN、ZnO、AlGaN、钙钛矿和/或量子局限系统中的至少一个。量子局限系统可以包括具有激子玻尔半径大小的粒子。量子局限系统可以包括混合有机-无机钙钛矿材料、CsPbBr₃、InP/ZnS、CuInS/ZnS、Si、Ge、C和/或肽中的至少一个。

装置的输出耦合结构可以包括由以下中的至少一个形成的多个纳米粒子：Ag粒子、Al粒子、Ag-Al合金、Au粒子、Au-Ag合金、电介质材料、半导体材料、金属合金、电介质材料的混合物、一种或多种材料的堆叠和/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。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其为由溶液形成的胶体合成的纳米粒子。所述输出耦合结构可以包括布置成周期性阵列的多个纳米粒子。所述周期性阵列可以具有预定阵列间距。所述输出耦合结构可以包括布置成非周期性阵列的多个纳米粒子。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，其中多个纳米粒子的形状为选自由以下组成的群组中的至少一个：立方体、球体、球状体、圆柱形、平行六面体、杆状、星形、角锥形和/或多面三维物体。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述装置可以包括安置于所述材料与所述多个纳米粒子之间的粘附层。所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述多个纳米粒子中的至少一个可以包括额外材料以提供多个纳米粒子之间的横向传导。

所述装置的所述输出耦合结构可以包括多个纳米粒子，且所述装置可以包括安置于所述多个纳米粒子上的至少一个额外层。所述至少一个额外层可以包封所述装置。所述至少一个额外层可以包括一或多个发射体分子。所述至少一个额外层的折射率可以在1.01与5之间。所述至少一个额外层可以改变所述装置的发射的颜色或效率。

根据所公开的标的物的实施例而制造的装置并入到各种各样的电子组件模块(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。此类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(例如离散光源装置或照明面板)等。此类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而制造的装置可以并入到各种各样的消费型产品中，所述消费型产品可以具有并入其中的电子组件模块(或单元)中的一种或多种。公开了一种包含OLED的消费型产品，所述OLED的有机层中包括本公开的化合物。所述消费型产品将包括任何种类的产品，所述产品包括一个或多个光源和/或一个或多个某一类型的视觉显示器。此类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、移动电话、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、微型显示器(对角线低于2英寸)、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、光疗法装置和指示牌。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。所述装置中的多数打算在对人类来说舒适的温度范围中使用，例如18℃到30℃，且更优选在室温(20℃到25℃)下使用，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，例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。

术语“卤”、“卤素”或“卤基”可互换地使用并且指氟、氯、溴和碘。

术语“酰基”是指被取代的羰基(C(O)-R_s)。

术语“酯”是指被取代的氧基羰基(-O-C(O)-R_s或-C(O)-O-R_s)基团。

术语“醚”是指-OR_s基团。

术语“硫基”或“硫醚”可互换地使用并且指-SR_s基团。

术语“亚磺酰基”是指-S(O)-R_s基团。

术语“磺酰基”是指-SO₂-R_s基团。

术语“膦基”是指-P(R_s)₃基团，其中每个R_s可以相同或不同。

术语“硅烷基”是指-Si(R_s)₃基团，其中每个R_s可以相同或不同。

在上述每一个中，R_s可以是氢或选自由以下组成的群组的取代基：氘、卤素、烷基、环烷基、杂烷基、杂环烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基和其组合。优选的R_s选自由以下组成的群组：烷基、环烷基、芳基、杂芳基和其组合。

术语“烷基”是指并且包括直链和支链烷基。优选的烷基是含有一到十五个碳原子的烷基，并且包括甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基等。另外，烷基任选地被取代。

术语“环烷基”是指并且包括单环、多环和螺烷基。优选的环烷基为含有3到12个环碳原子的环烷基，并且包括环丙基、环戊基、环己基、双环[3.1.1]庚基、螺[4.5]癸基、螺[5.5]十一烷基、金刚烷基等。另外，环烷基任选地被取代。

术语“杂烷基”或“杂环烷基”分别指烷基或环烷基，其具有至少一个被杂原子置换的碳原子。任选地，所述至少一个杂原子选自O、S、N、P、B、Si和Se，优选地O、S或N。另外，杂烷基或杂环烷基任选地被取代。

术语“烯基”是指并且包括直链和支链烯基。烯基基本上是在烷基链中包括至少一个碳-碳双键的烷基。环烯基基本上是在环烷基环中包括至少一个碳-碳双键的环烷基。如本文所用的术语“杂烯基”是指至少一个碳原子被杂原子置换的烯基。任选地，所述至少一个杂原子选自O、S、N、P、B、Si和Se，优选地O、S或N。优选的烯基、环烯基或杂烯基是含有二到十五个碳原子的那些。另外，烯基、环烯基或杂烯基任选地被取代。

术语“炔基”是指并且包括直链和支链炔基。优选的炔基是含有二到十五个碳原子的炔基。另外，炔基任选地被取代。

术语“芳烷基”或“芳基烷基”可互换地使用并且是指被芳基取代的烷基。另外，芳烷基任选地被取代。

术语“杂环基”是指并且包括含有至少一个杂原子的芳香族和非芳香族环状基团。任选地，所述至少一个杂原子选自O、S、N、P、B、Si和Se，优选地O、S或N。芳香族杂环基可与杂芳基互换使用。优选的非芳香族杂环基是含有包括至少一个杂原子的3到7个环原子的杂环基，并且包括环胺，如吗啉基、哌啶基、吡咯烷基等，和环醚/硫醚，如四氢呋喃、四氢吡喃、四氢噻吩等。另外，杂环基可以是任选被取代的。

术语“芳基”是指并且包括单环芳香族烃基和多环芳香族环系统。多环可以具有其中两个碳为两个邻接环(所述环是“稠合的”)共用的两个或更多个环，其中所述环中的至少一个是芳香族烃基，例如其它环可以是环烷基、环烯基、芳基、杂环和/或杂芳基。优选的芳基是含有六到三十个碳原子、优选六到二十个碳原子、更优选六到十二个碳原子的芳基。尤其优选的是具有六个碳、十个碳或十二个碳的芳基。合适的芳基包括苯基、联苯、联三苯、三亚苯、四亚苯、萘、蒽、萉、菲、芴、芘、

苝和薁，优选苯基、联苯、联三苯、三亚苯、芴和萘。另外，芳基任选地被取代。

术语“杂芳基”是指并且包括了包括至少一个杂原子的单环芳香族基团和多环芳香族环系统。杂原子包括但不限于O、S、N、P、B、Si和Se。在许多情况下，O、S或N是优选的杂原子。单环杂芳香族系统优选是具有5或6个环原子的单环，并且环可以具有一到六个杂原子。杂多环系统可以具有其中两个原子为两个邻接环(所述环是“稠合的”)共用的两个或更多个环，其中所述环中的至少一个是杂芳基，例如其它环可以是环烷基、环烯基、芳基、杂环和/或杂芳基。杂多环芳香族环系统可以在多环芳香族环系统的每个环上具有一到六个杂原子。优选的杂芳基是含有三到三十个碳原子、优选三到二十个碳原子、更优选三到十二个碳原子的杂芳基。合适的杂芳基包括二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并硒吩、咔唑、吲哚并咔唑、吡啶基吲哚、吡咯并二吡啶、吡唑、咪唑、三唑、噁唑、噻唑、噁二唑、噁三唑、二噁唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、噁嗪、噁噻嗪、噁二嗪、吲哚、苯并咪唑、吲唑、吲噁嗪、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、噌啉、喹唑啉、喹喔啉、萘啶、酞嗪、喋啶、氧杂蒽(xanthene)、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并呋喃并吡啶、呋喃并二吡啶、苯并噻吩并吡啶、噻吩并二吡啶、苯并硒吩并吡啶和硒吩并二吡啶，优选二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、咔唑、吲哚并咔唑、咪唑、吡啶、三嗪、苯并咪唑、1,2-氮杂硼烷、1,3-氮杂硼烷、1,4-氮杂硼烷、硼氮炔和其氮杂类似物。另外，杂芳基任选地被取代。

在上面列出的芳基和杂芳基中，三亚苯、萘、蒽、二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、咔唑、吲哚并咔唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、三嗪和苯并咪唑以及其各自对应的氮杂类似物尤其受到关注。

如本文所用的术语烷基、环烷基、杂烷基、杂环烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳烷基、杂环基、芳基和杂芳基独立地为未取代的或独立地被一或多个一般取代基取代。

在许多情况下，一般取代基选自由以下组成的群组：氘、卤素、烷基、环烷基、杂烷基、杂环烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羧酸、醚、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合。

在一些情况下，优选的一般取代基选自由以下组成的群组：氘、氟、烷基、环烷基、杂烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、芳基、杂芳基、腈、异腈、硫基和其组合。

在一些情况下，优选的一般取代基选自由以下组成的群组：氘、氟、烷基、环烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、芳基、杂芳基、硫基和其组合。

在其它情况下，更优选的一般取代基选自由以下组成的群组：氘、氟、烷基、环烷基、芳基、杂芳基和其组合。

术语“被取代的”和“取代”是指除H以外的取代基键结到相关位置，例如碳或氮。举例来说，当R¹表示单取代时，则一个R¹必须不是H(即，取代)。类似地，当R¹表示二取代时，则两个R¹必须不是H。类似地，当R¹表示无取代时，R¹例如可以是环原子可用价数的氢，如苯的碳原子和吡咯中的氮原子，或对于具有完全饱和价数的环原子仅表示无，例如吡啶中的氮原子。环结构中可能的最大取代数目将取决于环原子中可用价数的总数目。

如本文所使用，“其组合”表示适用清单的一或多个成员被组合以形成本领域普通技术人员能够从适用清单中设想的已知或化学稳定的布置。举例来说，烷基和氘可以组合形成部分或完全氘化的烷基；卤素和烷基可以组合形成卤代烷基取代基；并且卤素、烷基和芳基可以组合形成卤代芳烷基。在一个实例中，术语取代包括两到四个列出的基团的组合。在另一个实例中，术语取代包括两到三个基团的组合。在又一实例中，术语取代包括两个基团的组合。取代基的优选组合是含有多达五十个不是氢或氘的原子的组合，或包括多达四十个不是氢或氘的原子的组合，或包括多达三十个不是氢或氘的原子的组合。在许多情况下，取代基的优选组合将包括多达二十个不是氢或氘的原子。

本文所述的片段，即氮杂-二苯并呋喃、氮杂-二苯并噻吩等中的“氮杂”名称意指相应片段中的C-H基团中的一或多个可以被氮原子置换，例如并且无任何限制性，氮杂三亚苯涵盖二苯并[f,h]喹喔啉和二苯并[f,h]喹啉。所属领域的一般技术人员可以容易地预想上文所述的氮杂-衍生物的其它氮类似物，并且所有此类类似物都意图由如本文所阐述的术语涵盖。

如本文所用，“氘”是指氢的同位素。氘代化合物可以使用本领域已知的方法容易地制备。举例来说，美国专利第8,557,400号、专利公开第WO 2006/095951号和美国专利申请公开第US 2011/0037057号(其以全文引用的方式并入本文中)描述了氘取代的有机金属络合物的制备。进一步参考鄢明(Ming Yan)等人,四面体(Tetrahedron)2015,71,1425-30和阿兹罗特(Atzrodt)等人,德国应用化学(Angew.Chem.Int.Ed.)(综述)2007,46,7744-65(其以全文引用的方式并入)分别描述了苄基胺中亚甲基氢的氘化和用氘置换芳香族环氢的有效途径。

应理解，当将分子片段描述为取代基或另外连接到另一部分时，其名称可以如同其是片段(例如苯基、亚苯基、萘基、二苯并呋喃基)一般或如同其是整个分子(例如苯、萘、二苯并呋喃)一般书写。如本文所用，这些不同的命名取代基或连接片段的方式被视为等效的。

在一些情况下，一对相邻取代基可以任选地接合或稠合成环。优选的环是五、六或七元碳环或杂环，包括由所述一对取代基形成的环的一部分为饱和以及由所述一对取代基形成的环的一部分为不饱和的两种情况。如本文所用，“相邻”意味着所涉及的两个取代基可以在相同环上彼此紧接，或在具有两个最接近的可用可取代位置(如联苯中的2、2'位置或萘中的1、8位置)的两个邻近环上，只要其可以形成稳定稠合环系统即可。

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，OLED是透明或半透明的。在一些实施例中，所述OLED进一步包含含有碳纳米管的层。

在一些实施例中，所述OLED进一步含有包含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为移动装置、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，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。

在一些实施例中，发射掺杂剂可以经由磷光、荧光、热激活延迟荧光(即TADF，也称为E型延迟荧光，参见例如美国申请第15/700,352号，其以全文引用的方式并入本文中)、三重态-三重态消灭或这些工艺的组合产生发射。在一些实施例中，发射掺杂剂可以是外消旋混合物，或可以富含一种对映异构体。

在一些实施例中，有机层可以含有在OLED中的磷光增感剂，其中OLED中的一或多个层含有呈一或多个荧光和/或延迟荧光发射体形式的受体。在一些实施例中，所述增感剂可以为激发体的一个组件。作为磷光增感剂，化合物必须能够能量转移到受体且受体将发射能量或进一步转移能量到最终发射体。受体浓度可以在0.001％到100％范围内。受体可以与磷光增感剂在相同的层中或在一或多个不同层中。在一些实施例中，受体是TADF发射体。在一些实施例中，受体是荧光发射体。在一些实施例中，发射可以由增感剂、受体和最终发射体中的任一个或全部产生。

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种或多种中。有机层可以是发射层，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，优选两种或更多种主体。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。基质可以为含有苯并稠合噻吩或苯并稠合呋喃的三亚苯。主体中的任何取代基可以是独立地选自由以下组成的群组的非稠合取代基：C_nH_2n+1、OC_nH_2n+1、OAr₁、N(C_nH_2n+1)₂、N(Ar₁)(Ar₂)、CH＝CH-C_nH_2n+1、C≡C-C_nH_2n+1、Ar₁、Ar₁-Ar₂和C_nH_2n-Ar₁，或主体不具有取代。在前述取代基中，n可以在1到10范围内；且Ar₁和Ar₂可以独立地选自由以下组成的群组：苯、联苯、萘、三亚苯、咔唑和其杂芳香族类似物。所述主体可以为无机化合物。举例来说，含Zn的无机材料，例如ZnS。

主体可以是包含至少一个选自由以下组成的群组的化学基团的化合物：三亚苯、咔唑、二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、氮杂三亚苯、氮杂咔唑、氮杂-二苯并噻吩、氮杂-二苯并呋喃和氮杂-二苯并硒吩。主体可以包括金属络合物。主体可以为但不限于选自由以下组成的群组的特定化合物：

和其组合。

以下提供关于可能的主体的额外信息。

与其它材料组合

本文所公开的OLED可以并入本文中。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，本文中所公开的发光掺杂剂可以与可能存在的多种主体、输送层、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，并且本领域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。

导电性掺杂剂：

电荷输送层可以掺杂有导电性掺杂剂以实质上改变其电荷载子密度，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子而增加，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，且n型导电性掺杂剂用于电子传输层中。

HIL/HTL：

本发明中欲使用的空穴注入/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。材料的实例包括但不限于：酞菁或卟啉衍生物；芳香族胺衍生物；吲哚并咔唑衍生物；含有氟烃的聚合物；具有导电性掺杂剂的聚合物；导电聚合物，如PEDOT/PSS；衍生自如膦酸和硅烷衍生物的化合物的自组装单体；金属氧化物衍生物，如MoO_x；p型半导电有机化合物，如1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯六甲腈；金属络合物；以及可交联化合物。

用于HIL或HTL的芳香族胺衍生物的实例包括但不限于以下一般结构：

Ar¹到Ar⁹中的每一个选自：由例如以下的芳香族烃环状化合物组成的群组：苯、联苯、联三苯、三亚苯、萘、蒽、萉、菲、芴、芘、

苝和薁；由例如以下的芳香族杂环化合物组成的群组：二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并硒吩、咔唑、吲哚并咔唑、吡啶基吲哚、吡咯并二吡啶、吡唑、咪唑、三唑、噁唑、噻唑、噁二唑、噁三唑、二噁唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、噁嗪、噁噻嗪、噁二嗪、吲哚、苯并咪唑、吲唑、吲噁嗪、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、噌啉、喹唑啉、喹喔啉、萘啶、酞嗪、喋啶、氧杂蒽、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并呋喃并吡啶、呋喃并二吡啶、苯并噻吩并吡啶、噻吩并二吡啶、苯并硒吩并吡啶和硒吩并二吡啶；以及由2到10个环状结构单元组成的群组，所述环状结构单元是选自芳香族烃环基和芳香族杂环基的相同类型或不同类型的基团并且直接或经由氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂肪族环基中的至少一个彼此键结。每个Ar可以未被取代或可以被选自由以下组成的群组的取代基取代：氘、卤素、烷基、环烷基、杂烷基、杂环烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羧酸、醚、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合。

在一个方面中，Ar¹到Ar⁹独立地选自由以下组成的群组：

其中k是1到20的整数；X¹⁰¹到X¹⁰⁸是C(包括CH)或N；Z¹⁰¹是NAr¹、O或S；Ar¹具有上文所定义的相同基团。

HIL或HTL中所用的金属络合物的实例包括但不限于以下通式：

其中Met是原子量可以大于40的金属；(Y¹⁰¹-Y¹⁰²)是双齿配体，Y¹⁰¹和Y¹⁰²独立地选自C、N、O、P和S；L¹⁰¹是辅助配体；k'是1到可以与金属连接的最大配体数的整数值；并且k'+k"是可以与金属连接的最大配体数。

在一个方面中，(Y¹⁰¹-Y¹⁰²)是2-苯基吡啶衍生物。在另一方面中，(Y¹⁰¹-Y¹⁰²)是碳烯配体。在另一方面中，Met选自Ir、Pt、Os和Zn。在另一方面中，金属络合物具有相较于Fc⁺/Fc耦合的小于约0.6V的溶液中最小氧化电势。

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。

用作主体的金属络合物的实例优选具有以下通式：

其中Met是金属；(Y¹⁰³-Y¹⁰⁴)是双齿配体，Y¹⁰³和Y¹⁰⁴独立地选自C、N、O、P和S；L¹⁰¹是另一配体；k'是1到可以与金属连接的最大配体数的整数值；并且k'+k"是可以与金属连接的最大配体数。

在一个方面中，金属络合物是：

其中(O-N)是具有与O和N原子配位的金属的双齿配体。

在另一方面中，Met选自Ir和Pt。在另一方面中，(Y¹⁰³-Y¹⁰⁴)是碳烯配体。

用作主体的其它有机化合物的实例选自由以下组成的群组：芳香族烃环状化合物，例如苯、联苯、联三苯、三亚苯、四亚苯、萘、蒽、萉、菲、芴、芘、

苝和薁；由例如以下的芳香族杂环化合物组成的群组：二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯并硒吩、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并硒吩、咔唑、吲哚并咔唑、吡啶基吲哚、吡咯并二吡啶、吡唑、咪唑、三唑、噁唑、噻唑、噁二唑、噁三唑、二噁唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、噁嗪、噁噻嗪、噁二嗪、吲哚、苯并咪唑、吲唑、吲噁嗪、苯并噁唑、苯并异噁唑、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、噌啉、喹唑啉、喹喔啉、萘啶、酞嗪、喋啶、氧杂蒽、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并呋喃并吡啶、呋喃并二吡啶、苯并噻吩并吡啶、噻吩并二吡啶、苯并硒吩并吡啶和硒吩并二吡啶；以及由2到10个环状结构单元组成的群组，所述环状结构单元是选自芳香族烃环基和芳香族杂环基的相同类型或不同类型的基团并且直接或经由氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂肪族环基中的至少一个彼此键结。每个基团中的每个选项可以未被取代或可以被选自由以下组成的群组的取代基取代：氘、卤素、烷基、环烷基、杂烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羰基、羧酸、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合。

在一个方面中，主体化合物在分子中含有以下基团中的至少一个：

其中R¹⁰¹选自由以下组成的群组：氢、氘、卤素、烷基、环烷基、杂烷基、杂环烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羧酸、醚、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合，且当其是芳基或杂芳基时，其具有与上文所提及的Ar类似的定义。k是0到20或1到20的整数。X¹⁰¹到X¹⁰⁸独立地选自C(包括CH)或N。Z¹⁰¹和Z¹⁰²独立地选自NR¹⁰¹、O或S。

发射体：

一或多种发射体掺杂剂可以与本发明化合物结合使用。发射体掺杂剂的实例不受特别限制，并且可以使用任何化合物，只要化合物通常用作发射体材料即可。合适发射体材料的实例包括但不限于可以经由磷光、荧光、热激活延迟荧光(即TADF，也称为E型延迟荧光)、三重态-三重态消灭或这些工艺的组合产生发射的化合物。

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。

在一个方面中，HBL中所用的化合物含有与上文所述的主体所用相同的分子或相同的官能团。

在另一方面中，HBL中所用的化合物在分子中含有以下基团中的至少一个：

其中k是1到20的整数；L¹⁰¹是另一个配体，k'是1到3的整数。

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。

在一个方面中，ETL中所用的化合物在分子中含有以下基团中的至少一个：

其中R¹⁰¹选自由以下组成的群组：氢、氘、卤素、烷基、环烷基、杂烷基、杂环烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、氨基、硅烷基、烯基、环烯基、杂烯基、炔基、芳基、杂芳基、酰基、羧酸、醚、酯、腈、异腈、硫基、亚磺酰基、磺酰基、膦基和其组合，当其为芳基或杂芳基时，其具有与上述Ar类似的定义。Ar¹到Ar³具有与上文所提及的Ar类似的定义。k是1到20的整数。X¹⁰¹到X¹⁰⁸选自C(包括CH)或N。

在另一方面中，ETL中所用的金属络合物含有但不限于以下通式：

其中(O-N)或(N-N)是具有与原子O、N或N、N配位的金属的双齿配体；L¹⁰¹是另一个配体；k'是1到可以与金属连接的最大配体数的整数值。

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。

在OLED装置的每个层中所用的任何上文所提及的化合物中，氢原子可以部分或完全氘化。因此，任何具体列出的取代基，如但不限于甲基、苯基、吡啶基等可以是其非氘化、部分氘化以及和完全氘化形式。类似地，取代基类别(例如但不限于烷基、芳基、环烷基、杂芳基等)还可以是其非氘化、部分氘化和完全氘化形式。

应理解，本文所述的各种实施例仅借助于实例，并且并不意图限制本发明的范围。举例来说，可以在不背离本发明的精神的情况下用其它材料和结构取代本文所述的许多材料和结构。如所要求的本发明因此可以包括本文所述的具体实例和优选实施例的变化形式，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并不意图是限制性的。

Claims (15)

1.一种装置，其包含：

无机发射层；

第一电极层；和

输出耦合结构，

其中所述第一电极层与所述无机发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极层为选自由以下组成的群组中的至少一种：金属、金属膜和电介质层的堆叠、等离子体系统、双曲超材料和光学活性超材料。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述无机发射层包含选自由以下组成的群组中的至少一种：GaAs、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、GaAsP、GaN、InGaN、ZnSe、SiC、Si3N4、Si、Ge、蓝宝石、BN、ZnO、AlGaN、钙钛矿和量子局限系统。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极层包含由以下组成的群组中的至少一种：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi和Ca。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出耦合结构包含从选自由以下组成的群组中的至少一种形成的多个纳米粒子：Ag粒子、Al粒子、Ag-Al合金、Au粒子、Au-Ag合金、电介质材料、半导体材料、金属合金、电介质材料的混合物、一种或多种材料的堆叠和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。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，其为由溶液形成的胶体合成的纳米粒子。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出耦合结构包含布置成周期性阵列的多个纳米粒子。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述周期性阵列具有预定阵列间距。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出耦合结构包含布置成非周期性阵列的多个纳米粒子。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极层图案化成具有纳米大小的孔。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，且

其中所述纳米粒子的至少一种特性经选择以改变由所述发射层发出的光的光谱，或改变由所述发射层发出的光的角度依赖性。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述至少一种特性选自由以下组成的群组：所述纳米粒子的大小、所述纳米粒子的组成和所述纳米粒子的分布。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，且其中所述装置进一步包含安置于所述多个纳米粒子上的至少一个额外层。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出耦合结构包含多个纳米粒子，且

其中所述装置进一步包含安置于所述第一电极与所述多个纳米粒子之间的材料。

15.一种消费型产品，其包含：

无机发射层；

第一电极层；和

输出耦合结构，

其中所述第一电极层与所述无机发射层间隔一预定阈值距离，所述预定阈值距离为总非辐射衰减速率常数等于总辐射衰减速率常数的距离，且

其中所述消费型产品为选自由以下组成的群组中的至少一种类型：显示器屏幕、例如离散光源装置或照明面板等照明装置、平板显示器、曲面显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视、广告牌、内部或外部照明和/或信号灯、平视显示器、完全或部分透明显示器、柔性显示器、卷轴显示器、可折叠显示器、可伸缩式显示器、激光打印机、电话、蜂窝电话、平板、平板手机、个人数码助理PDA、可穿戴装置、膝上型计算机、数码相机、摄录影机、取景器、对角线低于2英寸的微型显示器、3-D显示器、汽车、航空用显示器、大面积墙壁、包含拼接在一起的多个显示器的视频墙、剧院或体育场屏幕、光疗法装置、标牌、扩增实境AR显示器或虚拟实境VR显示器、眼镜或隐形眼镜中的显示或视觉元件、发光二极管LED壁纸、LED饰品和服装。

Images