JP2021039951A - エンハンスメント層を有するoledデバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機発光層からの閾距離以内にエンハンスメント層を設けることによって、エンハンスメント層におけるOLEDの有機発光材料からの励起状態エネルギーの表面プラズモンポラリトンへの無輻射性遷移を最大にすることと、エンハンスメント層の近傍であるが、有機発光層と反対側に設けられるアウトカップリング層を通して、表面プラズモンポラリトンからのエネルギーを散乱することによって、エンハンスメント層から自由空間に光を発することとを実現するデバイス。
【選択図】図3
Description
本願は、その開示内容の全体を参照によって援用する、2014年12月17日出願の米国仮出願第62/092,909号、2014年11月12日出願の米国仮出願第62/078,585号、及び2014年7月24日出願の米国仮出願第62/028,509号の35U.S.C.§119(e)に基づく優先権を主張する非仮出願である。
無輻射性エネルギー移動OLEDは、発光材料の量子収率の測定値によって、他のプラズモンOLEDと区別することができる。エンハンスメント層−発光体距離が様々である、エンハンスメント層を有するが電極は有さない多数のOLEDデバイスと、エンハンスメント層を有さない1つのサンプルを作製する。各サンプルにおいて、吸収される各フォトン当たりに発せられるフォトンの数として定義される量子収率を測定する。閾距離1は、全輻射性崩壊速度定数が全無輻射性崩壊速度定数と等しい距離であり、この距離で、フォトルミネッセント量子収率は、エンハンスメント層なしで50%になる。閾距離2では、量子収率は、エンハンスメント層なしでの値と同じになる(図4A参照)。SPPカップリングが、輻射性又は無輻射性速度を上昇させているかどうかについての更なる測定は、OLEDの温度を測定することである。励起子の無輻射性クエンチングは、フォトンではなく熱を発するので、OLEDの温度は上昇する。OLEDに発生する熱は、アウトカップリング層が存在しない場合、無輻射性再結合励起子の収率に比例する。
前記第1のアウトカップリング層の上に配置される第1のエンハンスメント層と、
前記第1のエンハンスメント層の上に配置される、有機発光材料を含む有機発光層と、
前記有機発光層の上に配置される第2のエンハンスメント層と、
前記第2のエンハンスメント層の上に配置される第2のアウトカップリング層とを含み、
前記第1のエンハンスメント層は、前記有機発光材料に無輻射的に結合し、前記有機発光材料からの励起状態エネルギーを表面プラズモンポラリトンの無輻射性モードに遷移させる、表面プラズモン共鳴を示す第1のプラズモン材料を含み、
前記第1のエンハンスメント層は、前記有機発光層からの閾距離以内に設けられ、
前記第2のエンハンスメント層は、前記有機発光材料に無輻射的に結合し、前記発光材料からの励起状態エネルギーを表面プラズモンポラリトンの無輻射性モードに遷移させる、表面プラズモン共鳴を示す第2のプラズモン材料を含み、
前記第2のエンハンスメント層は、前記有機発光層からの閾距離以内に設けられ、
前記有機発光材料は、前記第1及び第2のエンハンスメント層の存在によって、全無輻射性崩壊速度定数及び全輻射性崩壊速度定数を有し、前記閾距離は、前記全無輻射性崩壊速度定数が、前記全輻射性崩壊速度定数と等しい場所であり、
前記第1及び第2のアウトカップリング層は、表面プラズモンポラリトンからのエネルギーをフォトンとして自由空間に散乱する。他の実施形態においては、このOLEDデバイスは、更に、第1のアウトカップリング層と第1にエンハンスメント層との間に配置される第1の介在層、及び第2のエンハンスメント層と第2のアウトカップリング層との間に配置される第2の介在層を含む。
100 有機発光デバイス
110 基板
115 アノード
120 正孔注入層
125 正孔輸送層
130 電子ブロッキング層
135 発光層
140 正孔ブロッキング層
145 電子輸送層
150 電子注入層
155 保護層
160 カソード
162 第一の導電層
164 第二の導電層
170 バリア層
(図2)
200 反転させたOLED、デバイス
210 基板
215 カソード
220 発光層
225 正孔輸送層
230 アノード
(図5、図6)
300 エンハンスメント層
310 単位セル
320 単位セル
330 単位セル
311 金属層
312 誘電体層
321 第1の金属層
322 第2の金属層
323 誘電体層
331 金属層
332 第1の誘電体層
333 第2の誘電体層
340 単位セル
341 第1の金属層
342 第2の金属層
343 第1の誘電体層
344 第2の誘電体層
(図7)
400 積層体
410 プラズモン材料の膜
412 接着材料の膜
(図8A)
410 トップエミッションOLED
411 基板
412 第1の電極
413 有機EML層
414 第2の電極
415 エンハンスメント層
416 介在層
417 アウトカップリング層
(図8B)
420 ボトムエミッションOLED
421 透明基板
422 アウトカップリング層
423 介在層
424 エンハンスメント層
425 アノード
426 有機EML層
427 カソード
(図8C)
430 ツーウェイ発光OLED
431 透明基板
432 アウトカップリング層
433 介在層
434 第1のエンハンスメント層
435 アノード
436 有機EML層
437 カソード
438 第2のエンハンスメント層
439A 第2の介在層
439B 第2のアウトカップリング層
(図9A)
510 ボトムエミッションOLED
511 透明基板
512 アウトカップリング層
513 介在層
514 エンハンスメント層
515 1層以上の光学機能層
516 有機EML
517 カソード
(図9B)
520 トップエミッションOLED
521 基板
522 アノード
523 有機EML
524 1層以上の光学機能層
525 エンハンスメント層
526 介在層
527 アウトカップリング層
(図9C)
530 ツーウェイ発光OLED
531 透明基板
532 第1のアウトカップリング層
533 第1の介在層
534 第1のエンハンスメント層
535 アノード
536 有機EML536
537 1層以上の光学機能層
538 第2のエンハンスメント層
539A 2の介在層
539B 第2のアウトカップリング層
(図9D)
540 ツーウェイ発光OLED
541 透明基板
542 第1のアウトカップリング層
543 第1の介在層
544 第1のエンハンスメント層
545 1層以上の光学機能層
546 有機EML
547 カソード
548 第2のエンハンスメント層
549A 第2の介在層
549B 第2のアウトカップリング層
(図9E)
550 ツーウェイ発光OLED
551 透明基板
552 第1のアウトカップリング層
553 第1の介在層
554 第1のエンハンスメント層
555 第1の組の1層以上の光学機能層
556 有機EML
557 第2の組の1層以上の光学機能層
558 第2のエンハンスメント層
559A 第2の介在層
559B 第2のアウトカップリング層
(図10)
600 ボトムエミッションOLED
601 透明ガラス基板
602 アウトカップリング層
603 介在層
604 エンハンスメント層
605 第1の組の1層以上の光学機能層
606 有機EML層
607 第2の組の1層以上の光学機能層
608 カソードコンタクト層
604a 接着層
604b プラズモン材料膜層
605 第1の組の1層以上の光学機能層
605a 保護TCO層
605b ホール注入層
605c ホール輸送層
605d 電子ブロッキング層
607a ホールブロッキング層
607b 電子輸送層
607c 電子注入層
(図11)
700 トップエミッションOLED
701 基板
702 アノード
703 第1の組の1層以上の光学機能層
704 有機EML層
705 第2の組の1層以上の光学機能層
706 エンハンスメント層
707 介在層
708 アウトカップリング層
703a ホール注入層
703b ホール輸送層
703c 電子ブロッキング層
705a ホールブロッキング層
705b 電子輸送層
705c 電子注入層
706a 単位セル
706b 単位セル
706c 単位セル
Claims (11)
- デバイスであって、
基板と、
第1の電極と、
前記第1の電極の上に配置される、有機発光材料を含む有機発光層と、
前記有機発光材料から輻射エネルギーを無輻射性モードに遷移させる、光学活性メタマテリアル又はハイパーボリックメタマテリアルを含み、前記第1の電極と反対側の前記有機発光層の上に配置され、且つ前記有機発光層と接して、又は前記有機発光層から閾距離以内の距離に位置するエンハンスメント層と、
前記エンハンスメント層からの輻射エネルギーを自由空間に散乱する、前記エンハンスメント層の上に配置されるアウトカップリング層とを含み、
前記エンハンスメント層が第2の電極であり、
前記有機発光材料は、前記エンハンスメント層の存在による全無輻射性崩壊速度定数及び全輻射性崩壊速度定数を有し、前記閾距離は、前記全無輻射性崩壊速度定数が、前記全輻射性崩壊速度定数と等しい距離であり、
前記アウトカップリング層が、複数の粒子を含み、前記複数の粒子が、自由空間に発せられる光の波長よりも小さい物理的寸法を有し、
前記複数の粒子が周期的に配置されていることを特徴とするデバイス。 - 前記周期的な配置が、2D格子または3D格子の線形パターンである請求項1に記載のデバイス。
- 前記格子のピッチが、20〜1000nmである請求項2に記載のデバイス。
- 前記格子の周期的な配置が、前記エンハンスメント層の面における一方向に沿って均一または不均一である請求項2から3のいずれかに記載のデバイス。
- 前記複数の粒子が、棒状、立方体状、及び多面体などの3次元形状、または、シャープエッジを有する非球状ナノ粒子である請求項1から4のいずれかに記載のデバイス。
- 前記アウトカップリング層が前記エンハンスメント層に直に結合されている請求項1から5のいずれかに記載のデバイス。
- 前記閾距離を設定するために、前記エンハンスメント層と前記有機発光層との間に位置する1つ以上の機能層をさらに含む請求項1から6のいずれかに記載のデバイス。
- 前記複数の粒子の物理的寸法が、50〜800nmである請求項1から7のいずれかに記載のデバイス。
- 前記複数の粒子が、誘電材料、半導体材料、金属、または合金である請求項1から8のいずれかに記載のデバイス。
- 前記複数の粒子が、複数の材料から形成されるである請求項1から9のいずれかに記載のデバイス。
- 前記エンハンスメント層と前記アウトカップリング層との間に介在層を更に含み、前記介在層は、1.1〜4.0の屈折率を有する請求項1から10のいずれかに記載のデバイス。
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