JP2022067645A - プラズモンｏｌｅｄのためのエネルギー準位及びデバイス構造 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な電荷バランス及び向上した電荷捕捉を促進する特定のエネルギー準位を有する電子及び／又は正孔輸送成分を含むホスト構造を含む有機発光デバイスが提供される。開示のエネルギー準位構造は、エキサイプレックス形成を低減し、それによってデバイスの内部量子効率及び安定性の改善を促進する、又は双極子の平均配向を変更するように意図的にエキサイプレックス形成を含むホスト系を提供する。【解決手段】基板の上に配置された第１の電極と、第１の電極の上に配置された発光積層体と、発光積層体の上に配置された第２の電極と、有機発光層における有機発光材料と非放射的に結合し、有機発光材料から励起状態エネルギーを、エンハンスメント層の表面プラズモンポラリトンの非放射モードに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含む第１のエンハンスメント層とを含み、発光積層体は、特定のエネルギー基準を有する有機発光デバイス。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
本願は、参照によりその開示内容の全体を本明細書に援用する、２０２０年１０月２０日出願の米国特許出願第６３／０９３，９８７号に対する優先権の利益を主張する。

本発明は、プラズモンエンハンスメント層（ｐｌａｓｍｏｎｉｃ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）及び関連する構造を有する有機発光ダイオードなどの有機発光デバイス、並びにそれを含むデバイス及び技術に関する。

有機材料を利用する光電子デバイスは、多くの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光ダイオード／デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が発光する波長を、通常、適切なドーパントにより容易に調節することができる。

ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。幾つかのＯＬＥＤ材料及び構成が、参照によりそれらの開示内容の全体を本明細書に援用する、特許文献１～３に記載されている。

燐光発光性分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。若しくは、ＯＬＥＤは、白色光を照射するように設計することができる。従来の、白色バックライトからの液晶ディスプレイ発光は、吸収フィルターを用いてフィルタリングされ、赤色、緑色、及び青色発光を生成する。同様の技術は、ＯＬＥＤでも用いられることができる。白色ＯＬＥＤは、単層のＥＭＬデバイス又は積層体構造のいずれかであることができる。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。

本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び低分子有機材料を含む。「低分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「低分子」は実際にはかなり大型であってもよい。低分子は、幾つかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「低分子」クラスから分子を排除しない。低分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。低分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又は燐光性低分子発光体であってよい。デンドリマーは「低分子」であってもよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーは全て低分子であると考えられている。

本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第１の層が第２の層「の上に配置されている」と記述される場合、第１の層のほうが基板から遠くに配置されている。第１の層が第２の層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第１の層と第２の層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。

本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送されることができ、且つ／又は該媒質から堆積されることができるという意味である。

配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。

本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるように、第１の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第１のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第２のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。

本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるように、第１の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第１の仕事関数は第２の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。

ＯＬＥＤに関する更なる詳細、及び前記定義は、参照によりその全体を本明細書に援用する特許文献４に見ることができる。

実施形態によれば、有機発光ダイオード／デバイス（ＯＬＥＤ）も提供される。ＯＬＥＤは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された有機層とを含むことができる。実施形態によれば、前記有機発光デバイスは、消費者製品、電子コンポーネントモジュール、及び／又は照明パネルから選択される１以上のデバイスに組み込まれる。

基板と；前記基板の上に配置された第１の電極と；前記第１の電極の上に配置された発光積層体と；前記発光積層体の上に配置された第２の電極と；有機発光層における有機発光材料と非放射的に結合し、前記有機発光材料から励起状態エネルギーを、前記エンハンスメント層の表面プラズモンポラリトンの非放射モードに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含む第１のエンハンスメント層とを含み、前記発光積層体は、１以上のホスト材料と有機発光材料とを含む第１の有機発光層（ＥＭＬ）と、正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）及び電子ブロッキング層（ＥＢＬ）の少なくともいずれかとを含む有機発光デバイスを提供する。

前記発光積層体は、様々な準位関係及びその他の特徴を有することができる。前記発光積層体は、前記有機発光材料の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位の０．４ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有するＥＢＬ及び／又は前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの三重項エネルギー以下の三重項エネルギーを有するＥＢＬを含むことができる。

前記発光積層体は、前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの０．３ｅＶ以内の最低被占分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位を有するＨＢＬを含むことができる。

前記ホスト材料の少なくとも１つは、前記有機発光材料とエキサイプレックスを形成することができる。

前記発光積層体は、前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの０．５ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有するＨＴＬを含むことができる。

前記発光積層体は、条件Ｅ_ＥＴ≦｜ＨＯＭＯ_発光体－ＬＵＭＯ_ＥＭＬ｜＋δ（式中、Ｅ_ＥＴは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も低い三重項エネルギー準位であり、ＬＵＭＯ_ＥＭＬは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も深いＬＵＭＯであり、δは、少なくとも０．０１ｅＶである。）を満たすことができる。

図１は、有機発光デバイスを示す。

図２は、別の電子輸送層を有さない、反転された有機発光デバイスを示す。

図３は、発光層がエンハンスメント層の閾値距離以内に位置する、本明細書に開示される実施形態での使用に好適な例示的なデバイスアーキテクチャを示す。

図４は、本明細書に開示される実施形態に係るホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示し、最低エネルギー三重項準位であるＥ_ＥＴは、電荷移動状態エネルギーであるΔＥよりも小さい。かかる配置は、多成分ホスト及び発光体系の代表的なものであり、前記系中で最も高いＨＯＭＯを有する材料及び前記系中で最も低いＬＵＭＯを有する他の材料が、条件ΔＥ＞Ｅ_ＥＴを満たす（式中、Ｅ_ＥＴは、前記発光体の三重項エネルギーである。）。エネルギー準位差は、差を強調するために縮尺通りには描かれていない。

図５Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る、単一成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図５Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る、単一成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図５Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る、単一成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。

図６Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図６Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図６Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図６Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図６Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図６Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図７Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図７Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図７Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図７Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図７Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図７Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図８Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図８Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図８Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図８Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図８Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図８Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図９Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図９Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図９Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図９Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図９Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図９Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１０Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１０Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１０Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１０Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１０Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１０Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１１Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１１Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１１Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１１Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１１Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１１Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。

図１２Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１２Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１２Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１２Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１２Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１２Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１３Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１３Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１３Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１３Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１３Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１３Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１４Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１４Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１４Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１４Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１４Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１４Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１５Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１５Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１５Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１５Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１５Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１５Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１６Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１６Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１６Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１６Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１６Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１６Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１７Ａは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１７Ｂは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１７Ｃは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１７Ｄは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１７Ｅは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。 図１７Ｆは、本明細書に開示される実施形態に係る２成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図の例を示す。

図１８は、本明細書に開示される実施形態に係る３成分ホスト及び発光体系のエネルギー準位図を示す。

図１９は、本明細書に開示される実施形態で使用される様々な化合物の化学構造を示す。

概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。幾つかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。

初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が援用される米国特許第４，７６９，２９２号明細書において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。

ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料（「燐光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が援用される、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１～１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ－Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４～６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ－ＩＩ」）。燐光については、参照により援用される米国特許第７，２７９，７０４号明細書５～６段において更に詳細に記述されている。

図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０、及びバリア層１７０を含み得る。カソード１６０は、第１の導電層１６２及び第２の導電層１６４を有する複合カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により援用される米国特許第７，２７９，７０４号明細書６～１０段において更に詳細に記述されている。

これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板－アノードの組合せは、参照によりその全体が援用される米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ－ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が援用される米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号明細書において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ－ＭＴＤＡＴＡにＦ_４－ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が援用されるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号明細書において開示されている。ｎ－ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が援用される米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が援用される米国特許第５，７０３，４３６号明細書及び同第５，７０７，７４５号明細書は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を有するＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が援用される米国特許第６，０９７，１４７号明細書及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号明細書において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が援用される米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号明細書において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が援用される米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号明細書において見ることができる。

図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることができる。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、幾つかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。

図１及び図２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を発光層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び図２に関して記述されている異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。

参照によりその全体が援用されるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号明細書において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が援用されるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号明細書において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び図２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が援用される、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号明細書において記述されているメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号明細書において記述されているくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。

本明細書中に開示される幾つかの実施形態では、それぞれ図１及び図２に示される発光層１３５及び発光層２２０等の発光層又は材料は、量子ドットを含むことができる。明示的に、又は当業者の理解に応じて文脈によって反対に示されない限り、本明細書中に開示される「発光層」又は「発光材料」は、量子ドット又は相当の構造を含む有機発光材料及び／又は発光材料を含むことができる。このような発光層は、別の発光材料又は他の発光体によって放出された光を変換する量子ドット材料のみを含むことができる、又は前記別の発光材料又は他の発光体も含むことができる、又は電流の印加から直接光そのものを放出することができる。同様に、色変換層、カラーフィルター、アップコンバージョン層又は構造、又はダウンコンバージョン層又は構造は、量子ドットを含む材料を含むことができるが、そのような層は、本明細書中で開示される「発光層」と見なされないことがある。一般に、「発光層」又は材料は、初期光（ｉｎｉｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ）を発するものであり、デバイス内で初期光を放出することはないが、発光層によって放出される初期光に基づいて、異なるスペクトル内容の変更された光を再放出することができるカラーフィルターや他の色変換層等の他の層によって変換されることができる。

別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許第７，４３１，９６８号において記述されているもの等のＯＶＪＰによる堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及び有機蒸気ジェット印刷（ＯＶＪＰ）等の堆積法の幾つかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、低分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３～２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を有する材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける低分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。

本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、バリア層を更に含んでいてよい。バリア層の１つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び／又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。バリア層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。バリア層は、単層又は多層を含んでいてよい。バリア層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せをバリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましいバリア層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、バリア層を含む前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。非ポリマー材料に対するポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作製され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。

幾つかの実施形態においては、アノード、カソード、又は有機発光層の上に配置された新たな層のうちの少なくとも１つが、エンハンスメント層として機能する。エンハンスメント層は、非放射的に発光体材料に結合し、発光体材料から励起状態エネルギーを非放射モードの表面プラズモンポラリトンに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含む。エンハンスメント層は、有機発光層から閾値距離以内に設けられ、発光体材料は、エンハンスメント層の存在により総非放射性崩壊速度定数及び総放射性崩壊速度定数を有し、閾値距離では、総非放射性崩壊速度定数は、総放射性崩壊速度定数に等しい。幾つかの実施形態においては、ＯＬＥＤは、更に、アウトカップリング層を含む。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、有機発光層の反対側のエンハンスメント層の上に配置される。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、エンハンスメント層から発光層の反対側に配置されるが、依然として、エンハンスメント層の表面プラズモンモードからエネルギーをアウトカップリングする。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散乱させる。幾つかの実施形態においては、このエネルギーは、光子として自由空間に散乱される。他の実施形態においては、エネルギーは、表面プラズモンモードから、デバイスの他のモード、例えば、有機導波路モード、基板モード、又は別の導波モードなどに散乱されるがこれらに限定されない。エネルギーがＯＬＥＤの非自由空間モードに散乱される場合、他のアウトカップリングスキームを組み込んでそのエネルギーを自由空間に取り出すことができる。幾つかの実施形態においては、１以上の介在層を、エンハンスメント層とアウトカップリング層との間に配置することができる。介在層の例としては、有機、無機、ペロブスカイト、酸化物を含む誘電体材料であることができ、これらの材料の積層体及び／又は混合物を含むことができる。

エンハンスメント層は、発光体材料が存在する媒体の有効特性を変更し、発光率の低下、発光ライン形状の変更、角度による発光強度の変化、発光体材料の安定性の変化、ＯＬＥＤの効率の変化、及びＯＬＥＤデバイスの効率ロールオフの低下のいずれか又は全てをもたらす。カソード側、アノード側、又は両側にエンハンスメント層を配置すると、前記した効果のいずれかを利用するＯＬＥＤデバイスが得られる。本明細書に記載され、図示される様々なＯＬＥＤの例に示される特定の機能層に加えて、本開示に係るＯＬＥＤは、ＯＬＥＤにしばしば見られる他の機能層のいずれかを含むことができる。

エンハンスメント層は、プラズモン材料、光学活性メタ材料、又はハイパーボリックメタ材料で構成することがきる。本明細書で使用されるとき、プラズモン材料は、誘電率の実部が、電磁スペクトルの可視又は紫外領域でゼロを横切る材料である。幾つかの実施形態では、プラズモン材料は、少なくとも１つの金属を含む。そのような実施形態においては、金属は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃａ、これらの材料の合金又は混合物、及びこれらの材料の積層体の少なくとも１つを含むことができる。一般に、メタ材料は、異なる材料で構成される媒体であり、媒体が全体として、その各材料部分の合計とは異なる動作をする。特に、光学活性メタ材料は、負の誘電率と負の透磁率の両方を有する材料と定義される。一方、ハイパーボリックメタ材料は、誘電率又は透磁率が異なる空間方向に対して異なる符号を有する異方性媒体である。光学活性メタ材料とハイパーボリックメタ材料は、光の波長の長さスケールで伝播方向に均一に見える媒体であるという点で、分布ブラッグ反射器（「ＤＢＲ」）などの他の多くのフォトニック構造体と厳密に区別される。当業者が理解できる用語を使用すると、伝播方向におけるメタ材料の誘電率は、有効媒質近似で記述することができる。プラズモン材料とメタ材料は、光の伝播を制御する方法を提供し、様々な方法でＯＬＥＤ性能を向上させることができる。

幾つかの実施形態においては、エンハンスメント層は平坦層として設けられる。他の実施形態においては、エンハンスメント層は、周期的、準周期的、若しくはランダムに配置される波長サイズのフィーチャ、又は周期的、準周期的、若しくはランダムに配置されるサブ波長サイズのフィーチャを有する。幾つかの実施形態においては、波長サイズのフィーチャ及びサブ波長サイズのフィーチャは、シャープなエッジを有する。

幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、周期的、準周期的、若しくはランダムに配置される波長サイズのフィーチャ、又は周期的、準周期的、若しくはランダムに配置されるサブ波長サイズのフィーチャを有する。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、複数のナノ粒子から構成することができ、他の実施形態においては、アウトカップリング層は、材料の上に配置された複数のナノ粒子から構成される。これらの実施形態においては、アウトカップリングを、複数のナノ粒子のサイズを変えること、複数のナノ粒子の形状を変えること、複数のナノ粒子の材料を変えること、材料の厚みを調整すること、材料の屈折率又は複数のナノ粒子上に配置される更なる層の屈折率を変えること、エンハンスメント層の厚みを変えること、及び／又はエンハンスメント層の材料を変えることの少なくとも１つによって調節可能であり得る。デバイスの複数のナノ粒子は、金属、誘電体材料、半導体材料、金属の合金、誘電体材料の混合物、１以上の材料の積層体又は層、及び／又はあるタイプの材料のコアであって、別のタイプの材料のシェルでコーティングされたものの少なくとも１つから形成することができる。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、少なくとも金属ナノ粒子から構成され、前記金属は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃａ、これらの材料の合金又は混合物、及びこれらの材料の積層体からなる群から選択される。複数のナノ粒子は、それらの上に配置された更なる層を有することができる。幾つかの実施形態においては、発光の偏光を、アウトカップリング層を使用して調節することができる。アウトカップリング層の次元と周期性を変えることで、空気に優先的にアウトカップリングされる偏光のタイプを選択できる。幾つかの実施形態においては、アウトカップリング層は、デバイスの電極としても機能する。

蛍光ＯＬＥＤの内部量子効率（ＩＱＥ）は、遅延蛍光により２５％のスピン統計限界を超えることができると考えられている。本明細書においては、２種類の遅延蛍光、即ち、Ｐ－型遅延蛍光及びＥ－型遅延蛍光がある。Ｐ－型遅延蛍光は、三重項－三重項消滅（ＴＴＡ）により生じる。

一方、Ｅ－型遅延蛍光は、２つの三重項の衝突には依存せず、むしろ三重項状態と一重項状態との間の熱的ポピュレーションに依存する。Ｅ－型遅延蛍光を生じることができる化合物は、非常に小さい一重項－三重項ギャップを有している必要がある。熱エネルギーは、三重項状態から一重項状態への移行を活性化することができる。この種の遅延蛍光は、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）としても知られる。ＴＡＤＦ固有の特徴は、熱エネルギーの上昇による温度上昇に伴って遅延成分が増加することである。逆項間交差速度が、三重項状態からの非放射崩壊を最小限とするのに十分に速ければ、バックポピュレイティッド（ｂａｃｋ ｐｏｐｕｌａｔｅｄ）一重項励起状態のフラクションは、７５％に達し得る。全一重項フラクションは、１００％になり得、これは、スピン統計限界を遥かに上回る。

Ｅ－型遅延蛍光の特性は、エキサイプレックス系又は単一化合物に見ることができる。何ら理論に拘束されるものではないが、Ｅ－型遅延蛍光を生じるためには、発光材料が小さい一重項－三重項エネルギーギャップ（ΔＥＳ－Ｔ）を有する必要があると考えられている。金属を含有しない有機ドナー－アクセプター発光材料は、これを達成することができる。これらの材料の発光は、ドナー－アクセプター電荷移動（ＣＴ）型発光としてしばしば特徴付けられる。これらのドナー－アクセプター型化合物におけるＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの空間的分離がしばしばΔＥＳ－Ｔを小さくする。これらの状態は、ＣＴ状態に関与することがある。多くの場合、ドナー－アクセプター発光材料は、アミノ又はカルバゾール誘導体などの電子供与性部分と、Ｎ－含有６員芳香族環などの電子受容性部分とを連結することにより構築される。

本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、種々の電子製品又は中間部品に組み込まれることができる多種多様な電子部品モジュール（又はユニット）に組み込まれることができる。このような電子製品又は中間部品としては、エンドユーザーの製品製造者によって利用されることができるディスプレイスクリーン、照明デバイス（離散的光源デバイス又は照明パネル等）が挙げられる。このような電子部品モジュールは、駆動エレクトロニクス及び／又は電源を任意に含むことができる。本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、組み込まれた１つ以上の電子部品モジュール（又はユニット）を有する多種多様な消費者製品に組み込まれることができる。ＯＬＥＤの有機層に本開示の化合物を含むＯＬＥＤを含む消費者製品が開示される。このような消費者製品は、１つ以上の光源及び／又は１つ以上のある種のビジュアルディスプレイを含む任意の種類の製品を含む。このような消費者製品の幾つかの例としては、フラットパネルディスプレイ、曲がったディスプレイ、コンピュータモニター、メディカルモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全又は部分透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、丸めることができるディスプレイ、折り畳むことができるディスプレイ、伸ばすことができるディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、タブレット、ファブレット、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ビューファインダー、マイクロディスプレイ（対角で２インチ未満のディスプレイ）、３－Ｄディスプレイ、バーチャルリアリティ又は拡張現実ディスプレイ、車両、共に並べた多重ディスプレイを含むビデオウォール、劇場又はスタジアムのスクリーン、及び看板を含む。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明にしたがって製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（２０～２５℃）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、摂氏－４０度～＋８０℃で用いることもできる。

本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。

幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、可撓性があること、丸めることができること、折り畳むことができること、伸ばすことができること、曲げることができることからなる群から選択される１つ以上の特性を有する。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、透明又は半透明である。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、カーボンナノチューブを含む層を更に含む。

幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、遅延蛍光発光体を含む層を更に含む。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、ＲＧＢ画素配列又は白色及びカラーフィルター画素配列を含む。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、又はウェアラブルデバイスである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、１０インチ未満の対角線又は５０平方インチ未満の面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、少なくとも１０インチの対角線又は少なくとも５０平方インチの面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記ＯＬＥＤは、照明パネルである。

発光領域の幾つかの実施形態においては、発光領域は、更に、ホストを含む。

幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光性ドーパントであることができる。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、燐光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちＴＡＤＦ（Ｅ－型遅延蛍光とも呼ばれる）、三重項－三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる。

本明細書中に開示される前記ＯＬＥＤは、消費者製品、電子部品モジュール、及び照明パネルの１つ以上に組み込まれることができる。前記有機層は、発光層であることができ、幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光性ドーパントであることができ、他の実施形態においては、前記化合物は、非発光性ドーパントであることができる。

有機層はまた、ホストを含むこともできる。幾つかの実施形態においては、２以上のホストが好ましい。幾つかの実施形態においては、用いられるホストは、ａ）二極性である、ｂ）電子輸送性である、ｃ）ホスト輸送性である、又はｄ）殆ど電荷輸送に寄与しないワイドバンドギャップ材料であることができる。幾つかの実施形態においては、ホストは、金属錯体を含むことができる。ホストは、無機化合物であることができる。

他の材料との組合せ
有機発光デバイス中の特定の層に有用として本明細書において記述されている材料は、デバイス中に存在する多種多様な他の材料と組み合わせて使用され得る。例えば、本明細書において開示されている発光性ドーパントは、多種多様なホスト、輸送層、ブロッキング層、注入層、電極、及び存在し得る他の層と併せて使用され得る。以下で記述又は参照される材料は、本明細書において開示されている化合物と組み合わせて有用となり得る材料の非限定的な例であり、当業者であれば、組み合わせて有用となり得る他の材料を特定するための文献を容易に閲覧することができる。

様々な材料を、本明細書に開示される様々な発光及び非発光層及び配列に用いることができる。好適な材料の例は、参照によりその全体が援用される米国特許出願公開第２０１７／０２２９６６３号明細書に開示される。

伝導性（導電性）ドーパント：
電荷輸送層は、伝導性ドーパントでドープされ、電荷キャリアの密度を大きく変え、それによりその伝導性を変えることとなる。伝導性は、マトリックス材料中の電荷キャリアを生成することで、又はドーパントのタイプに応じて増加され、半導体のフェルミ準位における変化も達成することができる。正孔輸送層は、ｐ型伝導性ドーパントでドープされることができ、ｎ型伝導性ドーパントは、電子輸送層中に用いられる。

ＨＩＬ／ＨＴＬ：
本発明において使用される正孔注入／輸送材料は特に限定されず、その化合物が正孔注入／輸送材料として典型的に使用されるものである限り、任意の化合物を使用してよい。

ＥＢＬ：
電子ブロッキング層（ＥＢＬ）は、発光層から出る電子及び／又は励起子の数を減らすために使用されることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して、大幅に高い効率及び／又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、ＯＬＥＤの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、ＥＢＬ材料は、ＥＢＬインターフェースに最も近接した発光体よりも高いＬＵＭＯ（真空準位により近い）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、ＥＢＬ材料は、ＥＢＬインターフェースに最も近接したホストの１つ以上よりも高いＬＵＭＯ（真空準位により近い）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。１つの態様においては、ＥＢＬ中に用いられる前記化合物は、下記に記載されるホストの１つとして用いられる、同じ分子又は同じ官能基を含む。

ホスト：
本発明の有機ＥＬデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、前記金属錯体をドーパント材料として用いたホスト材料を含むことができる。前記ホスト材料としては特に限定されず、前記ホストの三重項エネルギーがドーパントのものよりも大きければ、任意の金属錯体又は有機化合物が用いられることができる。いずれのホスト材料も、三重項の基準が満たされる限り、任意のドーパントと共に用いられることができる。

ＨＢＬ：
正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）を使用して、発光層から出る正孔及び／又は励起子の数を低減させることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して大幅に高い効率及び／又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、ＯＬＥＤの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、ＨＢＬ材料は、ＨＢＬインターフェースに最も近接した発光体よりも低いＨＯＭＯ（真空準位から更に離れて）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、ＨＢＬ材料は、ＨＢＬインターフェースに最も近接したホストの１つ以上よりも低いＨＯＭＯ（真空準位から更に離れて）及び／又は高い三重項エネルギーを有する。

ＥＴＬ：
電子輸送層（ＥＴＬ）は、電子を輸送することができる材料を含み得る。電子輸送層は、真性である（ドープされていない）か、又はドープされていてよい。ドーピングを使用して、伝導性を増強することができる。ＥＴＬ材料の例は特に限定されず、電子を輸送するために典型的に使用されるものである限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。

電荷発生層（ＣＧＬ）
タンデム型、又は積層型のＯＬＥＤ中で、ＣＧＬは、性能において重要な役割を果たし、それぞれ、電子及び正孔の注入ためのｎ－ドープ層及びｐ－ドープ層からなる。電子及び正孔は、前記ＣＧＬ及び電極から供給される。前記ＣＧＬ中の消費された電子及び正孔は、それぞれカソード及びアノードから注入された電子及び正孔によって再び満たされ、その後バイポーラ電流が徐々に安定した状態に達する。典型的なＣＧＬ材料は、輸送層で用いられるｎ型及びｐ型伝導性ドーパントを含む。

ＯＬＥＤを、大部分の又は全ての励起状態エネルギーが表面プラズモンモードになるように設計すると、より安定なデバイスをもたらし得ることが分かっている。これは、例えば図３に示されるように、発光層（ＥＭＬ）をエンハンスメント層の閾値距離以内に配置することによって達成することができる。「閾値距離」は、参照によりその全体を援用する米国特許第９，９６０，３８６号明細書に更に詳細に記載されているように、総非放射性崩壊速度定数が総放射性崩壊速度定数に等しい距離として定義される。

通常、このアプローチは、発光層（ＥＭＬ）を薄くすることも含むことができ、これにより、励起子が小ボリュームに閉じ込められ、励起状態との相互作用を起こり易くする。したがって、これらのタイプのデバイスにおいて、電荷バランスと電荷捕捉が特に重要であることがある。

本明細書に開示される実施形態は、良好な電荷バランス及び向上した電荷捕捉を促進する特定のエネルギー準位を有する電子及び／又は正孔輸送成分を有する様々なホスト構造を提供する。いくつかの実施形態では、ホスト系は、エキサイプレックス形成を低減することができ、改善されたデバイス内部量子効率及び安定性を促進する。他の実施形態は、双極子の平均配向を変更するエキサイプレックス形成を意図的に含み得る。

これらの実施形態では、発光体及びそのホスト成分が、デバイス内の最低エネルギー状態として、エキサイプレックス又は電荷移動（ＣＴ）状態を形成しないことを必要とすることが好ましい場合がある。ＣＴ状態（形成される場合）のエネルギーが発光体の三重項のエネルギーよりも高いことを必要とすることで、デバイスの発光スペクトルがＣＴ状態ではなく発光体の発光スペクトルになり、エキサイプレックス形成によるホスト系における発光体の量子収率の損失が最小限に抑えられることを確実にする。ＣＴ状態エネルギー（ΔＥ）は、図４に示されるように、有機発光層のうち最も高いＨＯＭＯエネルギーを有する材料のＨＯＭＯ準位と、有機発光層のうち最も低いＬＵＭＯエネルギーを有する材料のＬＵＭＯ準位との間のエネルギー差とみなすことができる。発光体の三重項エネルギーは、７７Ｋでのフォトルミネッセンスのピーク波長を使用して測定される。本明細書においては、Ｅ_ＥＴは、発光層内の全ての材料のうち最も低い三重項状態（Ｔ_１）エネルギーと定義される。

ホスト成分のエネルギー準位は、プラズモンリン光ＯＬＥＤデバイスの良好な電荷バランスを促進するように選択することもできる。単一成分ホスト（即ち、図５Ａ～図５Ｃに示される第１の発光体＋第１のホスト）の場合、ホストのＨＯＭＯ準位は、正孔輸送材料の正孔移動度を制御するように調整することができる。これに対応して、電子輸送材料の場合、ホストのＬＵＭＯ準位を調整して電子移動度を制御することができる。例えば、ホストが伝導路で主要な役割を果たす場合、ホストのＨＯＭＯ準位を深くすると、デバイス内の正孔輸送が遅延するが、ホストのＬＵＭＯ準位をより浅くすると、電子輸送が遅延する。より一般的に言えば、ホストのエネルギー準位が発光体のエネルギー準位から離れるにつれて、ホストが電荷の伝導に重要な役割を果たす可能性が低くなる。

デバイスが単一電荷再結合を有する場合でも、非対称の正孔及び電子輸送移動度を有することは、界面に正孔又は電子を固定することによってデバイス安定性に悪影響を及ぼす、又はＥＭＬの１つの界面に優先的に位置する励起子再結合プロファイルを生成することがある。例えば、電子移動度は比較的高いが正孔移動度が比較的低いデバイスでは、電子は電子ブロッキング層に隣接するＥＭＬの正孔輸送側に蓄積するので、三重項－三重項消滅及び三重項－ポラリトン消滅などの励起状態相互作用の可能性が高くなり、これがデバイス安定性を低下させると考えられる。この例においてホストのＬＵＭＯ準位を浅くすると、電子の速度が低下し、励起状態の分布がＥＭＬ全体に大ボリュームで広がり、デバイス安定性が向上する。

発光体のＨＯＭＯ準位がホストのＨＯＭＯ準位と等エネルギーである場合には、系の正孔移動度を高めることができ、同様に、発光体のＬＵＭＯ準位がホストのＬＵＭＯ準位と等エネルギーである場合には、系の電子移動度を高めることができる。ドーパントの移動度がホスト上の正孔の移動度よりも高い場合、この効果は最小限になり得る。ホストのＨＯＭＯ準位エネルギーがドーパントのＨＯＭＯよりも深くなると、ドーパントは強力な正孔トラップになり始め、このことが、ドーパント上の正孔の移動度がホスト上の正孔の移動度よりも小さい場合、特に、ホストとドーパントのＨＯＭＯ準位が等エネルギーであれば、ホストが正孔輸送において役割を果たす場合、正孔輸送を妨げることがある。したがって、いくつかの実施形態では、ホストと発光体との間のＨＯＭＯエネルギー差は、１５０ｍｅＶ超、又は２５０ｍｅＶ超、又は３５０ｍｅＶ超であることが好ましい場合がある。同様に、ホストのＬＵＭＯ準位エネルギーがドーパントのＬＵＭＯよりも浅くなるにつれて、ドーパントは強力な電子トラップになり始め、このことが、ドーパント上の電子の移動度がホスト上の電子の移動度よりも小さい場合、特に、ホストとドーパントのＬＵＭＯ準位が等エネルギーであれば、ホストが電子輸送において役割を果たす場合、電子輸送を妨げることがある。したがって、いくつかの実施形態では、ホストと発光体との間のＬＵＭＯエネルギー差は、１５０ｍｅＶ超、又は２５０ｍｅＶ超、又は３５０ｍｅＶ超であることが好ましい場合がある。

図６～図１１に示される例などのように第２のホストを導入すると、電子と正孔の移動度を更に調整することができる。例えば、発光体の下のホスト成分の１つのＨＯＭＯ準位を深くすると、正孔輸送にバリアが導入されて正孔の速度が低下する、及び／又はＥＭＬへの正孔注入バリアも示すことがある。したがって、いくつかの実施形態では、ホストと発光体との間のＨＯＭＯエネルギー差は、１５０ｍｅＶ超、又は２５０ｍｅＶ超、又は３５０ｍｅＶ超であることが好ましい場合がある。反対に、ホスト材料の１つのＬＵＭＯを発光体よりも浅くすると、電子輸送が遅くなる及び／又は電子注入バリアが導入されるという効果を有する。したがって、いくつかの実施形態では、ホストと発光体との間のＬＵＭＯエネルギー差は、１５０ｍｅＶ超、又は２５０ｍｅＶ超、又は３５０ｍｅＶ超であることが好ましい場合がある。これらのエネルギー準位オフセットを使用して、ＥＭＬ輸送性を微調整でき、延いては、デバイスの電荷バランスを微調整することができる。

図１２～図１７及び図１８の例などのように、第３のホストを導入すると、輸送性を更に調整することができる。正孔輸送性を調節するために更なる正孔輸送ホストを含有させることができる一方で、電子輸送性を調節するために更なる電子輸送ホストを含有させることができる。不活性なワイドバンドギャップの第３のホスト成分は、ホスト材料への三重項消滅を低減又は排除する上で特に重要な役割を果たすことができ、ホスト三重項は非発光であることから、デバイスの内部量子効率を上昇させる。第３のホストがワイドバンドギャップであるいくつかの実施形態では、発光体の濃度を維持しながら他の２つのホストの濃度を低くするように作用することができ、したがって、電荷輸送の更なる調整を可能にする。図１２～図１７及び図１８は、かかるエネルギー準位の例を示しているが、より一般には更なる構成が可能である。第３のホストのＨＯＭＯは、エネルギー的に、第１のホストのＨＯＭＯと第２のホストのＨＯＭＯとの間、第１の発光体のＨＯＭＯと第１のホストのＨＯＭＯとの間、ＥＭＬ内の他の全てのＨＯＭＯよりも深い、又はＥＭＬ内の他の全てのＨＯＭＯよりも浅いことができる。同様に、第３のホストのＬＵＭＯは、第１のホストのＬＵＭＯと第２のホストのＬＵＭＯとの間、第１の発光体のＬＵＭＯと第１のホストのＬＵＭＯとの間、ＥＭＬ内の他の全てのＬＵＭＯよりも深いが依然としてＥ_ＥＴよりも浅い、又はＥＭＬの他の全てのＬＵＭＯよりも浅いことができる。いずれの場合においても、ホストへの励起状態エネルギーの消滅を避けるために、第３のホストのＬＵＭＯ－ＨＯＭＯエネルギー差は、Ｅ_ＥＴと第１の発光体のＨＯＭＯとの間のエネルギー差よりも大きい必要がある。

使用されるホストの数にかかわらず、１以上のホストは、両極性である、及び／又は電子輸送ホスト材料（ｅ－ホスト）及び／又は正孔輸送ホスト材料（ｈ－ホスト）のいずれかと混合することができる。多成分ホストの場合、電荷輸送の更なる調整を可能にするために、１以上の両極性ホストをワイドバンドギャップホスト材料で希釈することができる。本明細書においては、ｅ－ホスト材料は、通常、最も深い（最も低い）ＬＵＭＯ準位を有するホスト成分であり、ｈ－ホスト材料は、通常、最も浅い（最も高い）ＨＯＭＯ準位を有するホスト成分である。なお、ｅ－ホスト及び／又はｈ－ホスト材料は、それが発光層において最も深いＬＵＭＯ又は最も浅いＨＯＭＯを有する発光体を含み得る。

図１８は、Ｅ_ＥＴが上で定義したΔＥより小さいリン光デバイスで青色の使用に特に好適な３成分ホスト構造の好ましい実施形態の例を示す。かかる配置では、１つの高三重項ｈ－タイプホストが使用され、正孔移動度をより上昇させるために１つのｈ－タイプホスト（三重項エネルギーがより低いことが多い）が使用される。このように、デバイス全体は、高移動度で、低三重項エネルギーのホストのみを用いる場合よりも効率が高くなる。

いくつかの実施形態では、有機発光層中の一部又は全部の材料は、混合物であることができる。混合物は均質な混合物であることができる、又は有機発光層の成分は、発光層の厚み方向に濃度勾配を有することができる。濃度勾配は、線形、非線形、正弦波、又はその他の好適な形態であることができる。発光体は、リン光金属錯体、遅延蛍光発光体、又はその他の好適なタイプの発光材料及び／又は構造であることができる。

いくつかの実施形態は、ＥＭＬへの電荷注入を促進又は遅延させるための注入及び／又は輸送層を含むことができる。一般に、正孔注入及び／又は輸送材料は、ＥＭＬの最も浅いＨＯＭＯ成分のＨＯＭＯ準位と同様のＨＯＭＯ準位を有する。しかし、いくつかの実施形態では、正孔注入及び／又は輸送層は、等エネルギーである、又はＥＭＬの最も高いＨＯＭＯ成分よりも僅かに浅いが良好な正孔注入／輸送を促進するＨＯＭＯ準位を有することができる。正孔注入及び／又は輸送層のＨＯＭＯ準位がＥＭＬの最も浅いＨＯＭＯ成分よりも著しく浅い場合、正孔注入／輸送を遅延させることができる。

他の実施形態では、正孔輸送材料は、ＥＭＬへの良好な正孔注入のためにアラインすることができるが、ブロッキング層は、正孔注入を更に遅延させるために含有させることができる。いくつかの実施形態では、ブロッキング層は、ＥＭＬのうちの最も浅いＨＯＭＯ準位の材料のＨＯＭＯ準位よりも深いＨＯＭＯ準位を有することができる。いくつかの実施形態では、ブロッキング層は、正孔輸送層のＨＯＭＯと、ＥＭＬのうちの最も高いＨＯＭＯ準位の材料のＨＯＭＯとの間の中間であるＨＯＭＯ準位を有することによって、ＥＭＬへの正孔注入を高めることができる。他の実施形態では、正孔輸送材料の正孔移動度は、ＥＭＬへの良好な正孔注入のためにアラインされたＨＯＭＯ準位を用いても、大きく低下し得る。かかる配置は、例えば、ＥＭＬ内の電荷再結合を変更するために使用することができる。他の実施形態では、ＥＭＬ内の電荷再結合を変更するために、ＨＴＬの移動度を低下又は上昇させることができる。

同様に、一般に、電子注入及び／又は輸送材料は、ＥＭＬの最も浅いＬＵＭＯ成分よりも浅いＬＵＭＯ準位を有する。しかし、いくつかの実施形態では、電子注入及び／又は輸送層は、等エネルギーである、又はＥＭＬの最も浅いＬＵＭＯ成分よりも更に深いが良好な電子注入及び／又は輸送を促進するＬＵＭＯ準位を有することができる。電子注入及び／又は輸送層のＬＵＭＯ準位がＥＭＬの最も浅いＬＵＭＯ成分よりも著しく深い場合、電子注入／輸送を遅延させることができる。別の実施形態では、電荷注入及び／又は輸送を更に促進又は遅延させるために、注入層及び／又は輸送層に別の材料をドープすることができる。別の実施形態では、ブロッキング層をＥＭＬとＥＴＬとの間に挿入して、ＥＭＬへの電子注入を促進又は遅延させることができる。別の実施形態では、ＥＴＬ層の移動度を低下又は上昇させて、ＥＭＬ内の電荷再結合を変更することができる。

図４～図１７に示される構造を有するデバイスの例を、図１９に示される化合物を使用することにより、以下に記載されるように構築した。試験された具体的なデバイス構造は、最も一般的で最も使用される可能性が高い組合せ、並びに他と著しく異なり得るデバイス及びエネルギー準位構造の比較を可能にするために、利用可能な材料及び一般的なエネルギー準位構造及び／又は関係の範囲に関するデータが得られるように選択した。より一般には、図１９に示されるもの以外の化合物を、記載されるエネルギー準位関係と同一のエネルギー準位関係を有する材料を使用することにより、本明細書に開示される結果又は範囲から逸脱することなく使用することができる。

以下に開示される実験データによって示されるように、特定のエネルギー準位関係を有する発光層及び他の層を使用することにより、本明細書に開示されるエンハンスメント層を使用する効果を改善できることが見出された。例えば、試験デバイスは、トップエミッション（ＴＥ）がプラズモンエネルギーの光への変換によって支配されるのに対し、デバイスのボトムエミッション（ＢＥ）は、プラズモンモードにならなかったエネルギーからの残光によって支配されるように構築した。したがって、トップエミッションとボトムエミッションの比ＴＥ／ＢＥ及び同様の比又は計算を使用して、プラズモン変換による発光の相対部分、延いては、デバイス内のエンハンスメント層の有効性を判定することができる。ホストの三重項エネルギー準位より低い三重項エネルギー準位を有するＥＢＬの使用は、デバイス底部から発光する可能性が高いエンハンスメント層からより遠く離れた励起子の割合を減少させることにより（これにより、プラズモンインカップリング（ｐｌａｓｍｏｎ ｉｎ－ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を避ける）、ボトムエミッションに対するトップエミッションの比を上昇させることが分かっている。逆に、ホストより高い三重項エネルギー準位を有するＥＢＬは、比較的低いＴＥ／ＢＥエミッション比を示す。別の例として、単一ホストのＨＯＭＯエネルギー準位が、ホストが発光層中でドープされている発光体の０．２ｅＶ以内にある場合、ボトムエミッションＥＱＥに対するトップエミッションＥＱＥの比（ＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ）は減少する。したがって、ＴＥ／ＢＥ ＥＱＥを最大限にするために、発光体の三重項と同程度に低い又は僅かに低いＥＢＬ三重項準位を使用することができる。

別の例として、エキサイプレックスを形成する発光材料（「発光体」）及び発光層ホスト（ＥＭＬ中において発光体でドープされる）を使用することは、寿命及びデバイス安定性の改善につながり得ることが見出された。これは、エキサイプレックス状態のエネルギーが、発光体の最低エネルギー発光状態よりも低いためであると考えられる。一般に、ＯＬＥＤデバイスの励起状態のエネルギーが低いほど、ＯＬＥＤデバイスはより安定である。

別の例として、ｅ－ホスト（電子輸送ホスト）のＬＵＭＯエネルギー準位がＨＢＬのＬＵＭＯ準位と等エネルギーである場合、ｅ－ホストにバリアが導入されると低下する安定性向上が存在することが分かっている。これを利用してデバイス安定性を改善するために、ＬＵＭＯ準位が、ｅ－ホストのＬＵＭＯ準位の約０．３ｅＶ以内であるように、ＨＢＬを選択することができる。

効率、安定性、及び／又は寿命など、デバイスの性能を向上させる、ＯＬＥＤ中の材料間のその他の同様のエネルギー準位関係が分かっている。具体的な例として、以下の関係が有益な効果をもたらすことが分かっている：ＥＢＬが、有機発光材料（発光体）のＨＯＭＯエネルギー準位の０．４ｅＶ以内のＨＯＭＯ準位を有する；ＥＢＬが、ＥＭＬ中の少なくともホスト材料の三重項エネルギー以下の三重項エネルギーを有する；ＨＢＬが、ＥＭＬ中の少なくとも１つのホスト材料の０．３ｅＶ以内のＬＵＭＯ準位を有する；少なくとも１つのＥＭＬホスト材料が、ＥＭＬ中の有機発光材料とエキサイプレックスを形成する；ＨＴＬが、ＥＭＬ中の少なくとも１つのホスト材料の０．５ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有する；及び
Ｅ_ＥＴ≧｜ＨＯＭＯ_発光体－ＬＵＭＯ_ＥＭＬ｜＋δ
（式中、Ｅ_ＥＴは、ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も低い三重項エネルギー準位であり、ＬＵＭＯ_ＥＭＬは、ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も深いＬＵＭＯであり、δは、少なくとも０．０１ｅＶ、少なくとも０．１１ｅＶ、又は少なくとも０．２１ｅＶである。）である。一般に、以下のデータを含む本開示によって示されるこれらの関係及び同様の関係は、選択された不等式又は他の関係によって可能な場合、図４～図１８に示される適切なエネルギー準位関係のいずれかを含む、関連する層を有する任意の発光デバイス構造と共に使用することができる。

実験
本明細書に開示される様々なエネルギー準位の関係及び利点を説明するために、以下に記載するようにデバイスを作製した。例示デバイスでは、様々なホスト材料（ｅ－ホスト、ｈ－ホスト、又はこれらの組合せ）、電子及び正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）について検討した。デバイスは、プラズモンモード内に蓄積されたエネルギーを光に変換するために、例えば、エンハンスメント層から分離されたナノ粒子層又は単層などのナノ粒子アウトカップリングスキームと併せて、本明細書で定義されるエンハンスメント層の閾値距離以内にＥＭＬを含有させる。好適なナノ粒子アウトカップリング構造の例は、米国特許公開第２０２１／０２６５５８４号明細書に記載されており、あらゆる目的のためにその開示内容全体を参照により援用する。

これらのデバイスでは、トップエミッション（ＴＥ）がプラズモンエネルギーの光への変換によって支配されるのに対し、ボトムエミッション（ＢＥ）は、プラズモンモードにならなかったエネルギーからの残光によって支配される。本明細書に提供するデータによって示唆されるように、高いＴＥ／ＢＥ比、例えば、１より大きいＴＥ／ＢＥ、より好ましくは２より大きいＴＥ／ＢＥ、更により好ましくは３より大きいＴＥ／ＢＥのデバイスは、プラズモンエネルギー抽出が、デバイスから出力される主要な光源であることを示し、また、プラズモンインカップリングが支配的である（即ち、励起状態エネルギーの大部分がプラズモンモードになる）ことを示す。したがって、本明細書に開示されるデバイスは、比較的高いＴＥ／ＢＥ比を有することが好ましい場合がある。表７は、実施例で使用される各種化合物のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位を示す。

表１～４は、外部量子効率（ＥＱＥ）などのデバイス性能がＥＢＬによってどのように影響されるかをまとめる。実施例デバイスで使用される全てのＥＢＬ材料について、ＥＢＬのＬＵＭＯは、化合物８及び化合物６のＬＵＭＯより高く、したがって、電子を発光層に閉じ込める。しかし、ＥＢＬ材料のＨＯＭＯ準位は異なり、化合物３のＨＯＭＯ準位が最も浅く、化合物５のＨＯＭＯ準位が最も深い。ＥＢＬ材料の三重項エネルギーも異なっており、化合物３の三重項は化合物５又は化合物４の三重項エネルギーよりもエネルギーが低い。これらの全ての要因が、デバイスの最終効率に影響する。

例えば、化合物３又は化合物４をＥＢＬとして使用し、化合物８を発光体として使用する場合（表１）、デバイスのトップエミッションＥＱＥ（ＴＥ ＥＱＥ）は、化合物５よりも大幅に高い。このことは、この系の場合、発光体と同様のＨＯＭＯ準位を有することは、良好なＥＱＥを達成するために有益であることを示している。より一般には、発光体のＨＯＭＯエネルギー準位の約０．４ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有するＥＢＬは、化合物８を発光体として使用する場合、表１に示されるように比較的高いＥＱＥを達成する。表１に示されるホスト／発光体の組合せは、かかる性能を提供することが見出されている。また、本発明者らは、化合物４をＥＢＬとして使用すると、最も高いＥＱＥが得られることを見出し、このことは、化合物３のＥＢＬを使用するデバイスのＥＱＥを制限しているＥＢＬ界面でクエンチングが生じ得ることを示している。より一般には、このデータは、ＨＯＭＯ準位が発光体の０．４ｅＶ以内のＥＢＬが、化合物８を発光体として使用した場合、比較的高いＥＱＥを達成することを示唆している。化合物４及び化合物５は、同一のＬＵＭＯ準位を有するが、化合物４のＥＢＬは化合物５のＥＢＬを上回っており、ＬＵＭＯ準位に同様の傾向がないことを示唆している。表１に示される化合物のエネルギー準位の配置は、図８Ｆに示されるものに対応する。

表１の下半分は、化合物４をＥＭＬの正孔輸送ホストとして使用することにより、化合物５と比較して、化合物４又は化合物３をＥＢＬとして使用した場合のＥＱＥの差が減少したことを示す。これは、ホストがより積極的に正孔輸送に関与するので、再結合領域がこの界面から離れるにつれて、ＥＢＬ界面での励起子消滅がより少なくなるからである。
表１：各種ＥＢＬ材料と、発光体としての化合物８とを使用した混合ホストプラズモンデバイスのデバイス性能のまとめ

ホスト材料は、所定デバイスに対してどのＥＢＬが最も高いＴＥ ＥＱＥを与えるかについても影響し得る。例えば、再度、化合物８の発光体について検討すると、本発明者らは、表２に示されるように、単一ホストの化合物６を化合物７のＨＢＬと共に使用すると、化合物４のＥＢＬで最も高いＴＥ ＥＱＥが得られるが、化合物４のホストを化合物７のＨＢＬと共に使用すると、化合物３のＥＢＬで最も高いＴＥ ＥＱＥが得られる。これは、ｅ－ホストの化合物６が発光体に依存して正孔を輸送した結果、正孔の輸送が遅延し、ＥＢＬ界面に近い再結合領域が発生したからである。化合物３のＥＢＬを使用すると、化合物４のＥＢＬと比較して正孔輸送の速度が上昇し、再結合領域をＥＢＬ界面から更に移動させることにより、より多くのプラズモンインカップリングと、潜在的により高いＴＥ ＥＱＥを可能とする。しかし、これらの上昇は、化合物３のＥＢＬが誘発する消滅によって克服される。ｈ－ホストの化合物４を使用すると、正孔輸送速度が上昇し、再結合領域はＨＢＬ界面近傍に位置する。これは、再結合領域のカソードへの近接によるプラズモンインカップリングを向上させることができ、ＴＥ ＥＱＥを上昇させる。

向上したプラズモンインカップリングは、トップエミッションＥＱＥのボトムエミッションＥＱＥに対する比、即ち、ＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥを調べることによって測定でき、これは、大量のプラズモンインカップリングでは高く、少量のプラズモンインカップリングでは低くなる。プラズモンカップリングは、近接場カップリングプロセスであるので、励起子がエンハンスメント層に近いほど、プラズモンモードにインカップリングする可能性が高い。換言すれば、ＥＭＬ／ＨＢＬ界面に位置する励起子は、ＥＢＬ／ＥＭＬ界面に位置する励起子よりもプラズモンモードにインカップリングする可能性が高い。同様に、ＥＭＬからエンハンスメント層までの距離が短いほど、ＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ比が上昇する。更に、プラズモンモードへのカップリングが向上され、デバイスキャビティからの残留放射が抑制されるので、垂直にアラインされた遷移双極子モーメント（ＴＤＭ）の量が多い発光体分子又は発光層は、より高いＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ比を有する。特に有機界面でのエンハンスメント層の表面粗さも比に影響することがあり、表面粗さが大きいほどプラズモンのインカップリングが良好となり、延いては、ＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ比がより高くなるという一般的な傾向がある。

興味深いことに、最も高いＥＱＥをもたらしたＥＢＬ（化合物３）は、正孔輸送がより速いため、励起子が主にＨＢＬ界面近傍に位置するので、最も高いＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ比を有する。更に、化合物３がＥＢＬ界面で導入する励起子消滅は、デバイスの下側から発光される（即ち、プラズモンインカップリングを避ける）可能性が高いエンハンスメント層から更に離れた励起子の割合を低減する。
表２：各種ＥＢＬ材料と、発光体としての化合物８とを使用した単一ホストプラズモンデバイスのデバイス性能のまとめ

化合物８の発光体を有する化合物６のホストデバイスのエネルギー準位構造は、図５Ａに示される構造に対応し、化合物８の発光体を有する化合物４のホストデバイスは、図５Ｃの構造に対応する。これらの結果は、化合物８のタイプの発光体を含む単一ホスト系の場合、発光体の三重項エネルギーと等しい三重項エネルギーを有するＥＢＬが、ＥＢＬ界面で励起子消滅を引き起こし、エンハンスメント層から離れた界面での励起子密度を低下させて、ＴＥ ＥＱＥ及びＴＥ／ＢＥ（プラズモンインカップリング）を上昇させる。したがって、ＴＥ ＥＱＥを最大にするためには、ＥＢＬの三重項エネルギーが、発光体の三重項エネルギーより高いことが望ましい場合がある。単一化合物ホストのＨＯＭＯエネルギーが発光体の０．２ｅＶ以内にある場合、ＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥは低下する。かかるデバイスにおいてＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ比を最大にするためには、発光体の三重項エネルギー準位と同程度に低い又はそれより僅かに低い三重項準位を用いることができる。

発光体の化合物８とホストの組合せの影響についても、表３に示す構造を用いて調べた。デバイス安定性の観点から、ホストの組合せである化合物５：化合物６及び化合物４：化合物６が、最も長いＬＴ_９０値を有するのに対し、化合物４又は化合物５の単一ホストＥＭＬは、ＬＴ_９０値が最も短い。即ち、ｅ－ホストの化合物６を含む最初の２行に示されるデバイスは、表３の他の行のデバイスより安定している。ｅ－ホストのＬＵＭＯがＨＢＬのＬＵＭＯと等エネルギーである場合、化合物７のｅ－ホストでバリアが導入されると、安定性の向上は存在しなくなる。これらのデバイスは、図８Ｆに示されるエネルギー準位構造を有する。より一般には、この効果を達成するためには、デバイス安定性の改善のために、ＨＢＬ ＬＵＭＯがｅ－ホストのＬＵＭＯの０．３ｅＶ以内であることが望ましい場合がある。

化合物１１を発光体として使用すると、混合ホストは、単一ホストよりもデバイス安定性の向上をもたらすことが見出された。混合ホストの場合におけるデバイス安定性の向上は、電荷バランスの改善に起因すると考えられ、生成した励起子が占める体積を増加させ、三重項－三重項及び三重項－ポラリトン相互作用を不安定にする可能性を低下させる。

なお、化合物１１の発光体を含む化合物４：化合物６のホストは、予想外なことに、長いＬＴ_９０寿命を有している。これは、化合物１１と化合物６との間でのエキサイプレックスの形成、又は遥かに低い可能性ではあるが、化合物１１と化合物７との間でのエキサイプレックスの形成による可能性がある。かかる効果は、発光体材料とホストの少なくとも１つの成分との間にエキサイプレックスを形成する材料を選択することによって、デバイス安定性を改善するために用いることができる。
表３：各種ホスト材料と、発光体としての化合物８又は化合物１１とを使用したプラズモンデバイスのデバイス安定性のまとめ

デバイスのＥＱＥを最適化し、化合物１１などの材料を発光体として使用する場合、デバイスの材料のエネルギー準位も同様に重要になることがある。混合ホストの場合、表４に示すように、ＥＢＬとしての化合物３又は化合物４のＥＱＥは、異なる三重項エネルギーを有していても同一であることが分かった。これは、混合ホストが、正孔と電子の両方の効率的な電荷輸送をもたらし、その結果、ＥＭＬ全体に亘って再結合領域が広がることで、ブロッキング層の界面での消滅の重要性が低くなるからである。化合物５：化合物７のホストデバイスは、コホストのＨＯＭＯ準位が等エネルギーであるので、図１０Ｃ及び図１１Ｃに示されるエネルギー準位構造を有する。化合物４：化合物７のデバイスは、図１０Ｃに示されるエネルギー準位構造を有する。

化合物５をＥＢＬとして使用すると、ＥＭＬに効率的に正孔を注入できないことが、混合ホスト系の使用による電荷のバランスを無効にし、表４の２行目のより低いＴＥ ＥＱＥに示されるように、より低いＥＱＥとなる。なお、化合物５のＨＯＭＯエネルギー準位とＨＴＬと間の差は０．５ｅＶであるが、化合物３と化合物４は、０．５ｅＶよりも、ＨＴＬのＨＯＭＯ準位に近いＨＯＭＯエネルギー準位を有する。したがって、デバイス性能を改善するためには、ＨＴＬとＥＢＬとの間のＨＯＭＯエネルギー準位差が、０．５ｅＶ以下であることが好ましい場合がある。
表４：各種ＥＢＬ材料と、発光体としての化合物１１とを使用した混合ホストプラズモンデバイスのデバイス性能のまとめ

単一ホストの場合、表５の結果に示されるように、化合物５のホストを使用した場合、ホストとしての化合物７に比べて、化合物４及び化合物３のＥＢＬは、ＴＥ ＥＱＥに、より大きな影響を与えることが分かった。これは、化合物７のホストが、発光スペクトルをナノ粒子アウトカップリングスキームの共鳴とよりよくアラインさせるＣＩＥ_ｙ，ＢＥを上昇させ、より高いＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ比をもたらしたからである。この赤色シフトは、ＴＥ ＥＱＥの傾向を支配し（代わりに、ＢＥ ＥＱＥが化合物５のホストで最も高い）、ＴＥ ＥＱＥに対するＥＢＬの影響の重要性をより低下させている。また、スペクトルの重なりが改善されるとプラズモンエネルギーのアウトカップリングがより効率的になるため、化合物７のホストの合計（ＴＥ＋ＢＥ）ＥＱＥが最も高くなることが留意される。表５に示される化合物５：１１及び７：１１のホスト：発光体の組合せは、図５Ａに対応するエネルギー準位構造を有する。
表５：各種ＥＢＬ材料と、発光体としての化合物１１とを使用した単一ホストプラズモンデバイスのデバイス性能のまとめ

一般に、化合物１１の発光に関して赤色シフトしたＮＰＡ共鳴があるので、ＣＩＥｙを上昇させる材料の組合せにより、より良好なプラズモンアウトカップリング性能がもたらされる（即ち、ＴＥ ＥＱＥがより高くなる）。表５に示されるデバイスでは、ホストのＨＯＭＯエネルギーの０．３ｅＶ以内にＨＯＭＯを有する化合物３及び４のＥＢＬと同様に、化合物７のホストがこれを行う。ＴＥ ＥＱＥの上昇に伴うＢＥ ＥＱＥの低下（したがって、ＴＥ／ＢＥの上昇）は、化合物５のホストと比較して化合物７のホストが使用される場合、再結合領域がエンハンスメント層に向かってシフトすることを示唆する。ＥＢＬとして化合物５又は化合物３を含むデバイスは、正孔注入を高めるＨＯＭＯ準位により、ＴＥ ＥＱＥの上昇を示す。より一般には、これは、ホストの０．３ｅＶ以内のＨＯＭＯ準位のＥＢＬを含むと、ＥＱＥの改善がもたらされることを示す。これと同じ結果が、表５で使用されるＩｒベースの発光体に代えてＰｔベースの発光体を使用した表１に示されるデバイスで得られる。

表６の結果に示されるように、材料の選択は、どのＨＢＬ材料が所定デバイス構造にとって好ましいかについて影響することがある。化合物１１の発光体では、ｈ－ホスト化合物４をｅ－ホスト化合物７と混合すると、本発明者らは、化合物７のＨＢＬは、化合物６をＨＢＬに使用した場合よりも高いＴＥ ＥＱＥを与えることを見出している。これは、化合物７のＨＢＬが、化合物６のＨＢＬとは異なり、ホスト中に電子注入バリアを生成せず、ホスト内のより良好な電荷バランスと、より高い再結合効率をもたらすためである。

混合ホスト系が発光体とエキサイプレックスを形成するデバイスも構築した。結果を表６に示す。混合ホスト化合物４：化合物６を化合物１１と共に使用すると、ＣＩＥ_ｙの上昇によって証明されるように、化合物６と化合物１１との間にエキサイプレックスが形成される。このエキサイプレックスは、発光体それ自体よりも低い量子収率を有することがあり、これらのデバイスのＴＥ ＥＱＥがより低くなる。しかし、ＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥは、エキサイプレックスを有しないデバイスと比較して、これらのデバイスの方が高い。このことは、これらのデバイスでより多くのエネルギーがプラズモンモードにカップリングされている、又はより多くのエネルギーがアウトカップリングされていることを示唆する。発光層中に形成されたエキサイプレックスは、垂直双極子比（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｐｏｌｅ ｒａｔｉｏ）を上昇させ、プラズモンモードへのエネルギーのより多くのインカップリングをもたらし、延いては、より高いＴＥ／ＢＥ ＥＱＥ比をもたらし得る。スペクトルの再シフトはまた、発光スペクトルのより良好なスペクトルの重なりと、Ａｇナノキューブベースのアウトカップリングスキームのスペクトル応答をもたらすことがある。発光スペクトルとアウトカップリングとの間の重なりが大きくなると、アウトカップリングできるプラズモンモードのエネルギーの割合を増加させ、ＴＥ ＥＱＥ／ＢＥ ＥＱＥ比を高める。表６のデバイスは、図１０Ｃに示されるエネルギー準位構造を有する。
表６：化合物１１の発光体と、各種ＨＢＬ材料とを使用した混合ホストプラズモンデバイスのデバイス性能のまとめ

化合物４：化合物７のデバイスでは、化合物７のコホストのＬＵＭＯは、ホスト化合物４のＬＵＭＯの０．５ｅＶ以内である。これにより、ホスト化合物４のＬＵＭＯから０．８ｅＶ離れている化合物６のコホストを使用するデバイスと比較してＥＱＥが大幅に向上する。しかし、低ＰＬＱＹエキサイプレックス化合物６及び化合物１１の形成が、これらのデバイスの性能を支配する可能性がある。化合物６と化合物１１との間に非効率的なエキサイプレックスが形成し、その結果、ＥＱＥが低くなると考えられるので、このタイプの構造を使用して、低効率のエキサイプレックス形成を避けることができる。ＥＱＥの挙動は、また、化合物６と化合物４の場合よりも化合物７と化合物４との間のＬＵＭＯ準位のアラインメントがより良好であることによって説明することができ、化合物６と化合物４との間の大きなＬＵＭＯ準位の差は、ＥＭＬ内の電荷バランス及び／又は輸送に悪影響を与えることがあり、ＥＱＥを低下させる。

より一般には、潜在的に低量子収率のエキサイプレックス形成を避けるために、デバイスは、発光体のＨＯＭＯと、ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も深いＬＵＭＯとの間の差の絶対値とデルタとの和よりもＥ_ＥＴが小さいエネルギー準位構造を有することが好ましいことがあり、デルタは、少なくとも０．０１ｅＶ、より好ましくは少なくとも０．１１ｅＶ、より好ましくは少なくとも０．２１ｅＶである。即ち、
Ｅ_ＥＴ≦｜ＨＯＭＯ_発光体－ＬＵＭＯ_ＥＭＬ｜＋δ
式中、Ｅ_ＥＴは、前記定義した通りであり、ＬＵＭＯ_ＥＭＬは、発光層中の全ての材料の中で最も深いＬＵＭＯであり、δは、少なくとも０．０１ｅＶ、０．１１ｅＶ、又は０．２１ｅＶである。
表７：ＥＢＬ、ＨＢＬ、ホスト、及び発光体材料のエネルギー準位

いくつかの実施形態では、例えば、発光積層体又はデバイスにおけるホスト材料、ブロッキング材料、又はその他の材料について、上に開示したエネルギー準位関係を満たすように、特定の所望のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ、又はその他のエネルギー準位構造を有する材料を選択及び／又は構築することが有用であり得る。例えば、化学部分を選択し、組み合わせて、特定のホスト材料、ブロッキング層などを形成することができる。

表８は、上に開示したいくつかの実施形態で使用されるホスト及びブロッキング層を構築するために使用できる有機部分の例を示す。表８のリストは網羅的ではなく、例示的部分と、その部分で構成されるホスト又は輸送層の関連するエネルギー準位及び典型的なエネルギー準位範囲を示すことが意図されていると当業者によって理解される。

一部の材料では、複数のフラグメントを使用することができる。最終化合物のエネルギー準位の推定値を決定するために、最終化合物の推定ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯとして、最も浅いＨＯＭＯ準位（即ち、最も正のエネルギー準位値）と最も深いＬＵＭＯ（即ち、最も負のエネルギー準位値）を決定するが、正確な値がこの推定から外れる場合もある。例えば、化合物７は、フラグメント＃１及びフラグメント＃１４と同様のアリール基に結合された２つのカルバゾールから構成され、推定ＨＯＭＯエネルギー準位は－５．７ｅＶ、推定ＬＵＭＯエネルギー準位は－２．４５ｅＶとなり、これらは、実測の－５．７のＨＯＭＯ及び－２．５のＬＵＭＯと整合する。同様に、化合物５は、フラグメント＃１、フラグメント＃２６、及びフラグメント＃１３から構成され、推定ＨＯＭＯエネルギー準位は－５．７ｅＶ、推定ＬＵＭＯエネルギー準位は－２．１ｅＶとなる。これは、実測の－５．７ｅＶのＨＯＭＯ及び実測の－２．０ｅＶのＬＵＭＯと整合する。
表８：ホスト材料と輸送層の構成に必要な例示的部分と関連するエネルギー準位

表８に示されるフラグメントは、互いに及び／又は他の有機分子フラグメントと組み合わせて、リン光、熱活性化遅延蛍光、及び蛍光発光体分子を構築するために使用することができる。

幾つかの場合には、発光体分子は、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｕ、又はＡｇなどの重金属を含むこともできる。エネルギー準位についての推定準位を有する幾つかの例示的発光体分子基本構造を表９に示す。
表９：例示的発光体分子の基本構造と推定エネルギー準位

実験
ＯＬＥＤを、１５Ω／ｓｑ．のシート抵抗を有する酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層でプレコートしたガラス基板上に成長させた。有機層の堆積又はコーティングに先立ち、基板を溶媒で脱脂し、次いで、酸素プラズマで１．５分間、５０Ｗ、１００ｍＴｏｒｒで処理し、ＵＶオゾンで５分間処理した。

デバイスは、熱蒸着によって高真空（＜１０^－６Ｔｏｒｒ）で作製した。アノード電極は、７５０Åの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）とした。

化合物８を含むデバイス例は、ＩＴＯ表面から順に、１００Åの厚みの化合物１（ＨＩＬ）、２５０Åの化合物２の層（ＨＴＬ）、５０Åの化合物［３，４，５］（ＥＢＬ）、化合物８を１２％ドープした５０Åの［化合物４；化合物５；化合物６；化合物７；４０％の化合物６をドープした化合物５；４０％の化合物７をドープした化合物５；４０％の化合物７をドープした化合物４；４０％の化合物６をドープした化合物４；３０％の化合物４及び１０％の化合物３をドープした化合物５］（ＥＭＬ）、５０Åの化合物［６，７］（ＢＬ）、化合物１０を３５％ドープした１５０Åの化合物９（ＥＴＬ）、１０Åの化合物１０（ＥＩＬ）からなる有機層を有し、１０ÅのＣａ、続いて３４０ÅのＡｇ（カソード）、４００Åの化合物２（ギャップ層）、及び５ｍｇ／ｍｌ濃度溶液のスピンキャスト７５ｎｍＡｇナノキューブを被覆した。

化合物１１を含むデバイス例は、ＩＴＯ表面から順に、１００Åの厚みの化合物１（ＨＩＬ）、２５０Åの化合物２の層（ＨＴＬ）、５０Åの化合物［３，４，５］（ＥＢＬ）、化合物１１を１２％ドープした５０Åの［化合物４；化合物５；化合物７；４０％の化合物７をドープした化合物５；４０％の化合物７をドープした化合物４；４０％の化合物６をドープした化合物４；３０％の化合物７及び１０％の化合物３をドープした化合物５］（ＥＭＬ）、５０Åの化合物［６，７］（ＢＬ）、化合物１０を３５％ドープした１５０Åの化合物９（ＥＴＬ）、１０Åの化合物１０（ＥＩＬ）からなる有機層を有し、１０ÅのＣａ、続いて３４０ÅのＡｇ（カソード）、４００Åの化合物２（ギャップ層）、及び５ｍｇ／ｍｌ濃度溶液のスピンキャスト７５ｎｍＡｇナノキューブを被覆した。

デバイスはいずれも、パッケージ内に入れた水分ゲッターを使用して作製直後に、窒素グローブボックス（＜１ｐｐｍのＨ_２Ｏ及びＯ_２）内にて、エポキシ樹脂でシールされたガラス蓋で封入した。ドーピングパーセンテージは、体積パーセントである。

表８のエネルギー準位を得るために、ＣＨ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓモデル６２０１Ｂポテンシオスタットを使用して、無水ジメチルホルムアミド溶媒と支持電解質としてテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェートを用い、溶液サイクリックボルタンメトリと微分パルスボルタンメトリを行った。ガラス状炭素、白金線、及び銀線を、それぞれ作用電極、カウンター電極、及び参照電極として使用した。電気化学ポテンシャルは、微分パルスボルタンメトリからのピーク電位差を測定することにより、内部フェロセン－フェロコニウムレドックス対（Ｆｃ＋／Ｆｃ）を参照した。ＥＨＯＭＯ＝－［（Ｅｏｘ１ ｖｓ Ｆｃ＋／Ｆｃ）＋４．８］、及びＥＬＵＭＯ＝－［（Ｅｒｅｄ１ ｖｓ Ｆｃ＋／Ｆｃ）＋４．８］、式中、Ｅｏｘ１は最初の酸化電位であり、Ｅｒｅｄ１は最初の還元電位である。

本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。

米国特許第５，８４４，３６３号明細書 米国特許第６，３０３，２３８号明細書 米国特許第５，７０７，７４５号明細書 米国特許第７，２７９，７０４号明細書

Claims (10)

1. 有機発光デバイスであって、
   基板と；
   前記基板の上に配置された第１の電極と；
   前記第１の電極の上に配置された発光積層体と；
   前記発光積層体の上に配置された第２の電極と；
   有機発光層における有機発光材料と非放射的に結合し、前記有機発光材料から励起状態エネルギーを、前記エンハンスメント層の表面プラズモンポラリトンの非放射モードに伝達する表面プラズモン共鳴を示すプラズモン材料を含む第１のエンハンスメント層とを含み、
   前記発光積層体は、
   １以上のホスト材料と有機発光材料とを含む第１の有機発光層（ＥＭＬ）と、
   正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）及び電子ブロッキング層（ＥＢＬ）の少なくともいずれかとを含み、
   以下の基準：
   前記発光積層体は、前記有機発光材料の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位の０．４ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有するＥＢＬを含む；
   前記発光積層体は、前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの三重項エネルギー以下の三重項エネルギーを有するＥＢＬを含む：
   前記発光積層体は、前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの０．３ｅＶ以内の最低被占分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位を有するＨＢＬを含む；
   前記１以上のホスト材料の少なくとも１つは、前記有機発光材料とエキサイプレックスを形成する；
   前記発光積層体は、前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの０．５ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有するＨＴＬを含む；及び
   Ｅ_ＥＴ≦｜ＨＯＭＯ_発光体－ＬＵＭＯ_ＥＭＬ｜＋δ（式中、Ｅ_ＥＴは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も低い三重項エネルギー準位であり、ＬＵＭＯ_ＥＭＬは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も深いＬＵＭＯであり、δは、少なくとも０．０１ｅＶである。）
   のうちの１以上の基準を満たすことを特徴とする有機発光デバイス。
2. 前記１以上のホスト材料が、電子輸送材料を含む請求項１に記載のデバイス。
3. 前記１以上のホスト材料が、正孔輸送材料を含む請求項１に記載のデバイス。
4. 前記発光積層体が、前記有機発光材料の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位の０．４ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有するＥＢＬを含む請求項１に記載のデバイス。
5. 前記発光積層体が、前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの０．３ｅＶ以内の最低被占分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位を有するＨＢＬを含む請求項１に記載のデバイス。
6. 前記１以上のホスト材料の少なくとも１つが、前記有機発光材料とエキサイプレックスを形成する請求項１に記載のデバイス。
7. 前記発光積層体が、前記１以上のホスト材料の少なくとも１つの０．５ｅＶ以内のＨＯＭＯエネルギー準位を有するＨＴＬを含む請求項１に記載のデバイス。
8. Ｅ_ＥＴ≦｜ＨＯＭＯ_発光体－ＬＵＭＯ_ＥＭＬ｜＋δ（式中、Ｅ_ＥＴは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も低い三重項エネルギー準位であり、ＬＵＭＯ_ＥＭＬは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も深いＬＵＭＯであり、δは、少なくとも０．０１ｅＶである。）である請求項１に記載のデバイス。
9. Ｅ_ＥＴ≦｜ＨＯＭＯ_ＥＭＬ－ＬＵＭＯ_ＥＭＬ｜＋δ（式中、Ｅ_ＥＴは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も低い三重項エネルギー準位であり、ＬＵＭＯ_ＥＭＬは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も深いＬＵＭＯであり、ＨＯＭＯ_ＥＭＬは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も浅いＨＯＭＯであり、δは、少なくとも０．０１ｅＶである。）であり、
   前記有機発光材料が、前記ＥＭＬ中で最も浅いＨＯＭＯを有する請求項１に記載のデバイス。
10. Ｅ_ＥＴ≦｜ＨＯＭＯ_ＥＭＬ－ＬＵＭＯ_ＥＭＬ｜＋δ（式中、Ｅ_ＥＴは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も低い三重項エネルギー準位であり、ＬＵＭＯ_ＥＭＬは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も深いＬＵＭＯであり、ＨＯＭＯ_ＥＭＬは、前記ＥＭＬ中の全ての材料のうちの最も浅いＨＯＭＯであり、δは、少なくとも０．０１ｅＶである。）であり、
    前記１以上のホスト材料の１つが、前記ＥＭＬ中で最も浅いＨＯＭＯを有する請求項１に記載のデバイス。

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