CN112687812B - 有机发光二极管和包括该有机发光二极管的有机发光装置 - Google Patents

有机发光二极管和包括该有机发光二极管的有机发光装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种有机发光二极管和包括该有机发光二极管的有机发光装置，该有机发光二极管包括第一化合物和第二化合物，其中，第一化合物的能级和第二化合物的能级满足预定条件。

Description

有机发光二极管和包括该有机发光二极管的有机发光装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年10月18日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0130135号的权益，在此通过援引将其完整并入。
技术领域
本公开涉及一种有机发光二极管，更具体地，涉及一种具有优异发光性质的有机发光二极管，以及包括该有机发光二极管的有机发光装置。
背景技术
近来，对占据面积小的平板显示装置的需求增加。在平板显示装置中，包括有机发光二极管(OLED)并且可以被称为有机电致发光装置的有机发光显示装置的技术得到迅速发展。
通过将来自作为电子注入电极的阴极的电子和来自作为空穴注入电极的阳极的空穴注入发光材料层中，电子与空穴结合，产生激子，并使激子从激发态转化成基态，而使OLED发光。在荧光材料中，仅单重态激子参与发射，使得现有技术的荧光材料具有低发光效率。在磷光材料中，单重态激子和三重态激子都参与发光，使得磷光材料比荧光材料具有更高的发光效率。然而，作为典型的磷光材料的金属络合物的发光寿命短，因此在商业化方面受到限制。
发明内容
本公开涉及基本上消除了与现有技术的局限和缺点有关的一个或多个问题的OLED和有机发光装置。
在下面的描述中阐述了本公开的其他特征和优点，其将从描述中变得显而易见，或者通过实践本公开而明白。通过本文以及附图中所描述的特征来实现和获得本公开的目的和其他优点。
为了实现与本公开的实施方式的目的一致的这些和其他优点，如本文所述，本公开的一个方面是一种有机发光二极管，其包括：第一电极；面对所述第一电极的第二电极；和发光材料层，其包括第一化合物和第二化合物，并位于第一电极和第二电极之间，其中，所述第一化合物由式1表示：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，其中R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二化合物由式2表示：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，并且b2为0至3的整数，其中，b4为0至4的整数，并且其中R11至R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R11、相邻的两个R12、相邻的两个R13和/或相邻的两个R14结合形成稠环。
本公开的另一方面是一种有机发光二极管，其包括：第一电极；面对所述第一电极的第二电极；和发光材料层，其包括第一发光材料层和第二发光材料层，并位于第一电极和第二电极之间，其中，所述第一发光材料层包括式1的第一化合物：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，其中，R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二发光材料层位于所述第一发光材料层和所述第一电极之间，并且包括式2的第二化合物：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，并且b2为0至3的整数，其中，b4为0至4的整数，并且其中，R11至R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R11、相邻的两个R12、相邻的两个R13和/或相邻的两个R14结合形成稠环。
本公开的另一方面是一种有机发光装置，其包括：基板；设置在所述基板上面或上方的有机发光二极管，该有机发光二极管包括：第一电极；面对所述第一电极的第二电极；和发光材料层，其包括第一化合物和第二化合物，并位于第一电极和第二电极之间，其中，所述第一化合物由式1表示：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，其中，R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二化合物由式2表示：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，并且b2为0至3的整数，其中，b4为0至4的整数，并且其中，R11至R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R11、相邻的两个R12、相邻的两个R13和/或相邻的两个R14结合形成稠环。
本公开的另一方面是一种有机发光装置，其包括：基板；设置在所述基板上面或上方的有机发光二极管，该有机发光二极管包括：第一电极；面对所述第一电极的第二电极；和发光材料层，其包括第一发光材料层和第二发光材料层，并位于第一电极和第二电极之间，其中，所述第一发光材料层包括式1的第一化合物：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，其中，R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二发光材料层位于所述第一发光材料层和所述第一电极之间，并且包括式2的第二化合物：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，并且b2为0至3的整数，其中，b4为0至4的整数，并且其中，R11至R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R11、相邻的两个R12、相邻的两个R13和/或相邻的两个R14结合形成稠环。
应当理解，前述的一般性描述和以下的详细描述均为示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本公开的进一步说明。
附图说明
包括附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本公开的实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开的有机发光显示装置的示意性电路图。
图2是根据本公开的第一实施方式的有机发光显示装置的示意性截面图。
图3是根据本公开的第二实施方式的OLED的示意性截面图。
图4A和图4B是示出OLED中的第一化合物和第二化合物的能级关系的示意图。
图5是示出根据本公开的第二实施方式的OLED的发光机理的图。
图6是根据本公开的第三实施方式的OLED的示意性截面图。
图7是根据本公开的第四实施方式的OLED的示意性截面图。
具体实施方式
现在将详细参照在附图中示出的一些实例和优选实施方式。
本公开涉及其中将延迟荧光材料和荧光材料应用于单个发光材料层或相邻的发光材料层中的OLED，以及包括该OLED的有机发光装置。例如，有机发光装置可以是有机发光显示装置或有机照明装置。作为实例，将主要描述有机发光显示装置，其是包括本公开的OLED的显示装置。
图1是本公开的有机发光显示装置的示意性电路图。
如图1所示，有机发光显示装置包括栅极线GL、数据线DL、电源线PL、开关薄膜晶体管TFT Ts、驱动TFT Td、存储电容器Cst和OLED D。栅极线GL和数据线DL彼此交叉以界定像素区P。像素区可以包括红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区。
开关TFT Ts连接到栅极线GL和数据线DL，并且驱动TFT Td和存储电容器Cst连接到开关TFT Ts和电源线PL。OLED D连接到驱动TFT Td。
在有机发光显示装置中，当通过经栅极线GL施加的栅极信号使开关TFT Ts导通时，来自数据线DL的数据信号被施加至驱动TFT Td的栅极和存储电容器Cst的电极。
当通过数据信号使驱动TFT Td导通时，电流从电源线PL供给至OLED D。结果，OLEDD发光。在这种情况下，当驱动TFT Td导通时，从电源线PL施加到OLED D的电流水平被确定为使得OLED D可以产生灰度。
当开关TFT Ts关闭时，存储电容器Cst用于维持驱动TFT Td的栅极电压。因此，即使开关TFT Ts关闭，从电源线PL施加到OLED D的电流水平也保持到下一帧。
结果，有机发光显示装置显示期望的图像。
图2是根据本公开的第一实施方式的有机发光显示装置的示意性截面图。
如图2所示，有机发光显示装置100包括基板110、TFT Tr和连接至TFT Tr的OLEDD。
基板110可以是玻璃基板或塑料基板。例如，基板110可以是聚酰亚胺基板。
缓冲层122形成在基板上，并且在缓冲层122上形成TFT Tr。可以省略缓冲层122。
半导体层120形成在缓冲层122上。半导体层120可以包括氧化物半导体材料或多晶硅。
当半导体层120包括氧化物半导体材料时，可以在半导体层120下方形成遮光图案(未示出)。到半导体层120的光被遮光图案遮挡或阻挡，从而可以防止半导体层120的热降解。另一方面，当半导体层120包括多晶硅时，可以将杂质掺杂到半导体层120的两侧。
在半导体层120上形成栅极绝缘层124。栅极绝缘层124可以由诸如二氧化硅或氮化硅等无机绝缘材料形成。
由导电材料(例如金属)形成的栅极130形成在栅极绝缘层124上，对应于半导体层120的中心。
在图2中，栅极绝缘层124形成在基板110的整个表面上。作为另选，可以将栅极绝缘层124图案化以具有与栅极130相同的形状。
由绝缘材料形成的层间绝缘层132形成在栅极130上。层间绝缘层132可以由无机绝缘材料(例如二氧化硅或氮化硅)或有机绝缘材料(例如苯并环丁烯或光丙烯酸(photo-acryl))形成。
层间绝缘层132包括露出半导体层120的两侧的第一接触孔134和第二接触孔136。第一接触孔134和第二接触孔136位于栅极130的两侧并与栅极130隔开。
第一接触孔134和和第二接触孔136穿过栅极绝缘层124形成。作为另选，当将栅极绝缘层124图案化为具有与栅极130相同的形状时，第一接触孔134和第二接触孔136仅穿过层间绝缘层132形成。
由诸如金属等导电材料形成的源极144和漏极146形成在层间绝缘层132上。
源极144和漏极146相对于栅极130彼此隔开，并且分别通过第一接触孔134和第二接触孔136接触半导体层120的两侧。
半导体层120、栅极130、源极144和漏极146构成TFT Tr。TFT Tr用作驱动元件。即，TFT Tr是(图1的)驱动TFT Td。
在TFT Tr中，栅极130、源极144和漏极146位于半导体层120上方。即，TFT Tr具有共面结构。
作为另选，在TFT Tr中，栅极可以位于半导体层下方，并且源极和漏极可以位于半导体层上方，使得TFT Tr可以具有倒置交错结构。在这种情况下，半导体层可以包括非晶硅。
尽管未示出，但是栅极线和数据线彼此交叉以界定像素区，并且开关TFT形成为连接到栅极线和数据线。开关TFT连接到作为驱动元件的TFT Tr。另外，可以进一步形成电源线(其可以形成为与栅极线和数据线之一平行并且隔开)以及用于在一帧中保持TFT Tr的栅极的电压的存储电容器。
平坦化层150形成在基板110的整个表面上，以覆盖源极144和漏极146。平坦化层150提供平坦的顶面，并具有露出TFT Tr的漏极146的漏极接触孔152。
OLED D设置在平坦化层150上，并且包括与TFT Tr的漏极146连接的第一电极210、发光层220和第二电极230。发光层220和第二电极230依次堆叠在第一电极210上。OLED D位于各个红色、绿色和蓝色像素区中，并分别发射红光、绿光和蓝光。
第一电极210分别形成在各个像素区中。第一电极210可以是阳极，并且可以由具有相对较高功函数的导电材料(例如透明导电氧化物(TCO))形成。例如，第一电极210可以由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、氧化锡(SnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟铜(ICO)或氧化铝锌(Al:ZnO，AZO)形成。
当本公开的有机发光显示装置100以顶发射型运行时，可以在第一电极210下方形成反射电极或反射层。例如，反射电极或反射层可以由铝-钯-铜(APC)合金形成。
另外，在平坦化层150上形成堤层160以覆盖第一电极210的边缘。即，堤层160位于像素区的边界处并且露出像素区中第一电极210的中心。
作为发光单元的发光层220形成在第一电极210上。发光层220可以具有包括发光材料的发光材料层(EML)的单层结构。为了提高有机发光显示装置的发光效率，发光层220可以具有多层结构。例如，发光层220可以进一步包括空穴注入层(HIL)、空穴输送层(HTL)、电子阻挡层(EBL)、空穴阻挡层(HBL)、电子输送层(ETL)和电子注入层(EIL)。HIL、HTL和EBL依次设置在第一电极(210)和EML之间，并且HBL、ETL和EIL依次设置在EML和第二电极230之间。此外，EML可以具有单层结构或多层结构。而且，两个以上发光层可以设置为彼此隔开，使得OLED D可以具有串联结构。
第二电极230形成在形成有发光层220的基板110上方。第二电极230覆盖显示区域的整个表面，并且可以由具有相对较低功函数的导电材料形成以用作阴极。例如，第二电极230可以由铝(Al)、镁(Mg)、钙(Ca)、银(Ag)或其合金或组合形成。
尽管未示出，但是有机发光显示装置100可以包括与红色、绿色和蓝色像素区相对应的滤色器。例如，当具有串联结构并发射白光的OLED D形成到所有红色、绿色和蓝色像素区时，可以分别在红色、绿色和蓝色像素区中形成红色滤色器图案、绿色滤色器图案和蓝色滤色器图案，从而提供全色显示。
当有机发光显示装置100以底发射型运行时，滤色器可以设置在OLED D与基板110之间，例如，在层间绝缘层132与平坦化层150之间。当有机发光显示装置100以顶发射型运行时，滤色器可以设置在OLED D上方，例如第二电极230上方。
封装膜170形成在第二电极230上，以防止湿气渗透到OLED D中。封装膜170包括依次堆叠的第一无机绝缘层172、有机绝缘层174和第二无机绝缘层176，但不限于此。
用于减少环境光反射的偏光板(未示出)可以设置在顶发射型OLED D上方。例如，偏光板可以是圆偏光板。
另外，覆盖窗(未示出)可以附接到封装膜170或偏光板。在这种情况下，基板110和覆盖窗具有柔性，使得可以提供柔性有机发光显示装置。
图3是根据本公开的第二实施方式的OLED的示意性截面图。
如图3所示，OLED D1包括彼此面对的第一电极210和第二电极230，以及在它们之间的发光层220。发光层220包括发光材料层(EML)240。
第一电极210可以是阳极，第二电极230可以是阴极。
发光层220进一步包括在第一电极210和EML 240之间的空穴输送层(HTL)260和在第二电极230和EML 240之间的电子输送层(ETL)270中的至少一个。
此外，发光层220还可包括在第一电极210和HTL 260之间的空穴注入层(HIL)250和在第二电极230和ETL 270之间的电子注入层(EIL)280中的至少一个。
此外，发光层220还可包括在HTL 260和EML 240之间的电子阻挡层(EBL)265和在EML 240和ETL 270之间的空穴阻挡层(HBL)275中的至少一个。
EML 240包括延迟荧光材料(化合物)的第一化合物和荧光材料(化合物)的第二化合物。EML可以进一步包括第三化合物作为主体。
例如，作为主体的第三化合物可以是以下的一种：9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-咔唑-3-甲腈(mCP-CN)、CBP、3,3’-二(N-咔唑基)-1,1’-联苯(mCBP)、1,3-二(咔唑-9-基)苯(mCP)、氧代二(2,1-亚苯基))双(二苯基氧化膦)(DPEPO)、2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并噻吩(PPT)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-苯-3-基]苯(TmPyPB)、2,6-二(9H-咔唑-9-基)吡啶(PYD-2Cz)、2,8-二(9H-咔唑-9-基)二苯并噻吩(DCzDBT)、3’,5’-二(咔唑-9-基)-[1,1’-联苯基]-3,5-二甲腈(DCzTPA)、4’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3,5-二甲腈(pCzB-2CN)、3’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3,5-二甲腈(mCzB-2CN)、二苯基-4-三苯基甲硅烷基苯基-氧化膦(TSPO1)、9-(9-苯基-9H-咔唑-6-基)-9H-咔唑(CCP)、4-(3-(三亚苯-2-基)苯基)二苯并[b,d]噻吩)、9-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑、9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9’-联咔唑或9-(6-(9H-咔唑-9-基)吡啶-3-基)-9H-3,9’-联咔唑，但不限于此。
作为EML 240中的第一化合物的延迟荧光材料由式1表示。
[式1]
式1中，a1至a3各自独立地为0至4的整数。R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合(或键合)形成稠环。稠环可以是C6-C20稠合脂环族环、C4-C20稠合杂脂环族环、C6-C20稠合芳香族环或C4-C20稠合杂芳香族环。
X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基。例如，X1可以是包括N、O和S中的至少一种和C的杂芳基。
在这种情况下，烷基、芳基和杂芳基具有取代基或不具有取代基，并且取代基可以是C1至C20烷基、C6至C30芳基或C3至C40杂芳基。
例如，第一化合物可以由式2表示。
[式2]
式2中，a1至a3各自独立地为0至4的整数。R1至R5各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2、相邻的两个R3和/或相邻的两个R4结合(或键合)形成稠环。X2选自单键、CR6R7、O和S，且R6和R7各自独立地选自氢、氘、氚、C1至C20烷基和C6至C30芳基。
例如，a1、a2和a5可以是0，a3是0或2，并且a4是2。R3可以是具有取代基或不具有取代基的咔唑，并且相邻的两个R4可以结合形成稠环。在这种情况下，稠环可以是C6-C20稠合脂环族环、C4-C20稠合杂脂环族环、C6-C20稠合芳香族环或C4-C20稠合杂芳香族环。
第一化合物可以是式3的化合物之一。
[式3]
延迟荧光材料的单重态能级与三重态能级之差非常小(小于约0.3eV)。
延迟荧光材料的三重态激子的能量通过反向系间窜越(RISC)转换为单重态激子，使得延迟荧光材料具有高量子效率。但是，由于延迟荧光材料具有较宽的半峰全宽(FWHM)，因此延迟荧光材料在色纯度上具有缺点。
为了克服延迟荧光材料的色纯度的问题，EML 240进一步包括荧光材料的第二化合物以提供超荧光。
荧光材料的第二化合物由式4表示。
[式4]
式4中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，b2为0至3的整数，并且b4为0至4的整数。R11至R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R11、相邻的两个R12、相邻的两个R13和/或相邻的两个R14结合(或键合)形成稠环。在这种情况下，稠环可以是C6-C20稠合脂环族环、C4-C20稠合杂脂环族环、C6-C20稠合芳香族环或C4-C20稠合杂芳香族环。
在这种情况下，烷基、芳基和杂芳基具有取代基或不具有取代基，并且取代基可以是C1至C20烷基、C6至C30芳基或C3至C40杂芳基。
例如，b1和b3各自可以是0至2的整数，b2可以是0或1，并且b4可以是0。R11至R13各自可以独立地选自由叔丁基、苯基和叔丁基苯基组成的组。
第二化合物可以是式5的化合物之一。
[式5]
本公开的OLED D中的EML 240包括第一化合物和第二化合物，并且第一化合物的激子输送到第二化合物中。结果，OLED D提供了具有窄FWHM和高发光效率的发光。
在本公开的OLED D中，第一化合物的能级和第二化合物的能级满足预定条件，使得激子从第一化合物到第二化合物的输送效率增加。因此，提高了OLED D和有机发光显示装置的发光效率和色纯度。
另外，第一化合物的能级、第二化合物的能级和第三化合物的能级满足预定条件，使得可以进一步改善OLED D和有机发光显示装置的发光效率和色纯度。
参见图4A，其为示出本公开的OLED中的第一化合物和第二化合物的能级关系的示意图，第一化合物的最低未占分子轨道(LUMO)能级“LUMO1”等于或低于第二化合物的LUMO能级“LUMO2”，第一化合物的LUMO能级“LUMO1”与第二化合物的LUMO能级“LUMO2”之差“ΔLUMO”为约0.1eV以下(ΔLUMO(＝LUMO1–LUMO2)≤0.1eV)。
另外，第一化合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级“HOMO1”等于或低于第二化合物的HOMO能级“HOMO2”。
即，作为延迟荧光化合物的第一化合物的能级与作为荧光化合物的第二化合物的能级匹配，电荷迅速地转移到作为发射体的第二化合物中。结果，在EML的中心存在复合区，从而降低了OLED的驱动电压，并且提高了OLED的发光效率。
此外，第一化合物的能带隙可以为约2.0eV至3.0eV，并且可以大于第二化合物的能带隙。例如，第一化合物的能带隙可以为约2.8eV至3.0eV。
如上所述，延迟荧光材料的第一化合物使用单重态激子能量和三重态激子能量进行发射。因此，在包括第一化合物和第二化合物的EML 240中，第一化合物的能量被输送到第二化合物中，并且光从第二化合物发射。结果，提高了OLED的发光效率和色纯度。
另一方面，如果EML中的延迟荧光材料和荧光材料不满足上述能级关系，则存在发光效率和/或色纯度的限制。即，参见图4B，当延迟荧光材料的LUMO能级“LUMO1”与荧光材料的LUMO能级“LUMO2”之差“ΔLUMO”大于0.1eV时，在主体中产生的激子不输送到延迟荧光材料，并被输送到荧光材料中。因此，荧光材料的三重态能量不参与发射，从而降低了OLED的发光效率。
在EML 240中，第一化合物的单重态能级小于作为主体的第三化合物的单重态能级并且大于第二化合物的单重态能级。另外，第一化合物的三重态能级小于作为主体的第三化合物的三重态能级，并且大于第二化合物的三重态能级。
此外，第三化合物的HOMO能级低于第一化合物和第二化合物各自的HOMO能级，并且第三化合物的LUMO能级高于第一化合物和第二化合物各自的LUMO能级。例如，第三化合物的HOMO能级与第一化合物的HOMO能级之差或第三化合物的LUMO能级与第一化合物的LUMO能级之差可以为约0.5eV以下，例如约0.1eV至0.5eV。当满足该条件时，提高了从第三化合物到第一化合物的电荷转移效率，从而提高了OLED的发光效率。
在EML 240中，第一化合物的重量比(重量％)可以大于第二化合物的重量比，并且可以小于第三化合物的重量比。当第一化合物的重量比大于第二化合物的重量比时，第一化合物的能量被充分转移到第二化合物中。例如，在EML 240中，第一化合物可具有约20至40的重量％，第二化合物可具有约0.1至5的重量％，第三化合物可具有约60至75的重量％。但是，不限于此。
参见图5，其是示出根据本公开的第二实施方式的OLED的发光机理的图，在作为主体的第三化合物中产生的单重态能级“S1”和三重态能级“T1”分别转移到作为延迟荧光材料的第一化合物的单重态能量“S1”和三重态能级“T1”中。由于第一化合物的单重态能级与第一化合物的三重态能级之差相对较小，因此第一化合物的三重态能级“T1”通过RISC转换为第一化合物的单重态能级“S1”。例如，第一化合物的单重态能级与第一化合物的三重态能级之差(ΔEST)可以为约0.3eV以下。然后，第一化合物的单重态能级“S1”转移到第二化合物的单重态能级“S1”，以使第二化合物提供发射。
如上所述，具有延迟荧光性质的第一化合物具有高量子效率。然而，由于第一化合物具有较宽的FWHM，因此第一化合物在色纯度方面具有缺点。另一方面，具有荧光性质的第二化合物具有较窄的FWHM。然而，第二化合物的三重态激子不参与发光，第二化合物在发光效率方面具有缺点。
然而，在本公开的OLED D1中，作为延迟荧光材料的第一化合物的单重态能级转移到作为荧光掺杂剂的第二化合物中，并且从第二化合物产生发射。因此，提高了OLED D1的发光效率和色纯度。另外，由于在EML 240中包括式1至3的第一化合物以及式4和5的第二化合物，所以OLED D1的发光效率和色纯度进一步提高。
[OLED]
依次沉积阳极(ITO，50nm)、HIL(HAT-CN(式6-1)7nm)、HTL(NPB(式6-2，78nm)、EBL(TAPC(式6-3)，15nm)、EML(35nm)、HBL(B3PYMPM(式6-4)，10nm)、ETL(TPBi(式6-5)，25nm)、EIL(LiF)和阴极以形成OLED。
(1)比较例1(Ref1)
使用主体(m-CBP(式6-6)，64重量％)、式7-1化合物(35重量％)和式5的化合物2-6(1重量％)来形成EML。
(2)比较例2(Ref2)
使用主体(m-CBP(式6-6)，64重量％)、式7-2化合物(35重量％)和式5的化合物2-6(1重量％)来形成EML。
(3)比较例3(Ref3)
使用主体(m-CBP(式6-6)，64重量％)、式7-3化合物(35重量％)和式5的化合物2-6(1重量％)来形成EML。
(4)实施例1(Ex1)
使用主体(m-CBP(式6-6)，64重量％)、式3的化合物1-3(35重量％)和式5的化合物2-6(1重量％)来形成EML。
(5)实施例2(Ex2)
使用主体(m-CBP(式6-6)，64重量％)、式3的化合物1-2(35重量％)和式5的化合物2-6(1重量％)来形成EML。
(6)实施例3(Ex3)
使用主体(m-CBP(式6-6)，64重量％)、式3的化合物1-4(35重量％)和式5的化合物2-6(1重量％)来形成EML。
[式6-1]
[式6-2]
[式6-3]
[式6-4]
[式6-5]
[式6-6]
[式7-1]
[式7-2]
/>
[式7-3]
测量比较例1至3和实施例1至3中的OLED的发光性质并列于表1中。
表1
V cd/A lm/W EQE(％)
Ref1 3.5 18 16 5.8
Ref2 3.7 10 9.6 5.0
Ref3 3.7 8 2.8 2.2
Ex1 4.3 64 46 18.5
Ex2 4.5 61 42 18.0
Ex3 4.5 62 43 18.1
如表1所示，使用式1至3的第一化合物以及式4和5的第二化合物的实施例1至3中的OLED的发光性质得到改善。
对作为本公开的第一化合物的式3的化合物1-2、1-3和1-4和作为本公开的第二化合物的式5的化合物2-6、式7-1至7-3的化合物的HOMO能级和LUMO能级进行测量，并列于表2中。
表2
化合物 LUMO(eV) HOMO(eV)
2-6 -2.8 -5.3
1-3 -2.8 -5.7
1-2 -2.9 -5.8
1-4 -2.9 -5.8
式7-1 -3.0 -5.7
式7-2 -3.1 -5.7
式7-3 -3.1 -5.7
本公开的第一化合物(即化合物1-2、1-3和1-4)的LUMO能级低于第二化合物(即化合物2-6)的LUMO能级，并且其差为0.1eV以下。结果，如表1所示，改善了OLED的发光性质。另一方面，式7-1至7-3的化合物各自的LUMO能级与化合物2-6的LUMO能级之差大于0.1eV，包括式7-1至7-3的一种化合物和化合物2-6的OLED的发光性质降低。
图6是根据本公开的第三实施方式的OLED的示意性截面图。
如图6所示，根据本公开的第三实施方式的OLED D2包括彼此面对的第一电极310和第二电极330，以及在它们之间的发光层320。发光层320包括EML 340。
第一电极310可以是阳极，第二电极330可以是阴极。
发光层320可以进一步包括在第一电极310和EML 340之间的HTL 360和在第二电极330和EML 340之间的ETL 370中的至少一个。
另外，发光层320还可以包括在第一电极310和HTL 360之间的HIL 350和在第二电极330和ETL 370之间的EIL 380中的至少一个。
此外，发光层320还可包括在HTL 360和EML 340之间的EBL 365和在EML 340和ETL370之间的HBL 375中的至少一个。
EML 340包括依次堆叠在第一电极310上方的第一EML(第一层)342和第二EML(第二层)344。即，第二EML 344位于第一EML 342和第二电极330之间。
在EML 340中，第一EML 342和第二EML 344中的一个包括式1至3中的延迟荧光材料的第一化合物，并且第一EML 342和第二EML 344中的另一个包括式4和5中的荧光材料的第二化合物。另外，第一EML 342和第二EML 344还分别包含第四化合物和第五化合物作为主体。第一EML 342中的第四化合物和第二EML 344中的第五化合物可以相同或不同。例如，第一EML 342的主体(即第四化合物)和第二EML 344的主体(即第五化合物)各自可以是上述第三化合物。
将解释其中第一EML 342包括延迟荧光材料的第一化合物的OLED。
如上所述，具有延迟荧光性质的第一化合物具有高量子效率。然而，由于第一化合物具有较宽的FWHM，因此第一化合物在色纯度方面具有缺点。另一方面，具有荧光性质的第二化合物具有较窄的FWHM。然而，第二化合物的三重态激子不参与发射，第二化合物在发光效率方面具有缺点。
在OLED D2中，由于通过RISC将第一EML 342中的第一化合物的三重态激子能量转换为第一化合物的单重态激子能量，并且第一化合物的单重态激子能量转换为第二EML344中的第二化合物的单重态激子能量，因此第二化合物提供发射。因此，单重态激子能量和三重态激子能量都参与发光，从而提高了发光效率。另外，由于由荧光材料的第二化合物提供发射，因此提供了具有窄FWHM的发射。
如上所述，第一化合物的LUMO能级等于或低于第二化合物的LUMO能级，并且第一化合物的LUMO能级与第二化合物的LUMO能级之差为约0.1eV以下。结果，进一步提高了OLEDD2的发光效率。
在第一EML 342中，第四化合物的重量比可以等于或大于第一化合物的重量比。在第二EML 344中，第五化合物的重量比可以等于或小于第二化合物的重量比。
另外，第一EML 342中的第一化合物的重量比可以大于第二EML 344中的第二化合物的重量比。结果，通过荧光共振能量转移(FRET)，能量从第一EML 342中的第一化合物充分转移到第二EML 344中的第二化合物。例如，第一EML 342中第一化合物的重量％可以为约1至50，优选为约10至40，更优选为约20至40。第二EML 344中第二化合物的重量％可以为约1至10，优选约1至5。
当HBL 375位于第二EML 344和ETL 370之间时，作为第二EML 344的主体的第五化合物可以与HBL 375的材料相同。在这种情况下，第二EML344可以具有拥有发射功能的空穴阻挡功能。即，第二EML 344可以充当用于阻挡空穴的缓冲层。当省略HBL 375时，第二EML344可以充当发光材料层和空穴阻挡层。
当第一EML 342包括荧光材料的第二化合物并且EBL 365位于HTL 360和第一EML342之间时，第一EML 342的主体可以与EBL 365的材料相同。在这种情况下，第一EML 342可以具有拥有发射功能的电子阻挡功能。即，第一EML 342可以充当用于阻挡电子的缓冲层。当省略EBL 365时，第一EML 342可以充当发光材料层和电子阻挡层。
图7是根据本公开的第四实施方式的OLED的示意性截面图。
如图7所示，根据本公开的第四实施方式的OLED D3包括彼此面对的第一电极410和第二电极430以及在它们之间的发光层420。发光层420包括EML 440。
第一电极410可以是阳极，第二电极430可以是阴极。
发光层420可以进一步包括在第一电极410和EML 440之间的HTL 460以及在第二电极430和EML 440之间的ETL 470中的至少一个。
另外，发光层420可以进一步包括在第一电极410和HTL 460之间的HIL 450和在第二电极430和ETL 470之间的EIL 480中的至少一个。
此外，发光层420还可包括在HTL 460和EML 440之间的EBL 465和在EML 440和ETL470之间的HBL 475中的至少一个。
EML 440包括第一EML(第一层)442，在第一EML 442和第一电极410之间的第二EML(第二层)444，以及在第一EML 442和第二电极430之间的第三EML(第三层)446。即，EML 440具有依次堆叠的第二EML 444、第一EML 442和第三EML 446的三层结构。
例如，第一EML 442可以位于EBL 465和HBL 475之间，第二EML 444可以位于EBL465和第一EML 442之间，第三EML 446可以位于HBL 475和第一EML 442之间。
在EML 440中，第一EML 442包括式1至3中的延迟荧光材料的第一化合物，并且第二EML 444和第三EML 446各自包括式4和5中的荧光材料的第二化合物。第二EML 444中的第二化合物和第三EML 446中的第二化合物可以相同或不同。另外，第一至第三EML 442、444和446还分别包括第六化合物、第七化合物和第八化合物作为主体。第一EML 442中的第六化合物、第二EML 444中的第七化合物和第三EML 446中的第八化合物可以相同或不同。例如，第一EML 442的主体(即第六化合物)、第二EML 444的主体(即第七化合物)和第三EML446的主体(即第八化合物)可以是以上第三化合物。
在OLED D3中，由于通过RISC将第一EML 442中的第一化合物的三重态激子能量转换为第一化合物的单重态激子能量，并且第一化合物的单重态激子能量转移到第二EML444中的第二化合物的单重态激子能量和第三EML 446中的第二化合物的单重态激子能量，因此第二EML 444和第三EML 446中的第二化合物提供发射。因此，单重态激子能量和三重态激子能量都参与发射，从而提高了发光效率。另外，由于由荧光材料的第二化合物提供发射，因此提供了具有窄FWHM的发射。
如上所述，第一化合物的LUMO能级等于或低于第二化合物的LUMO能级，并且第一化合物的LUMO能级与第二化合物的LUMO能级之差为约0.1eV以下。结果，进一步提高了OLEDD3的发光效率。
在第一EML 442中，第六化合物的重量比可以等于或大于第一化合物的重量比。在第二EML 444中，第七化合物的重量比可以等于或小于第二化合物的重量比。在第三EML446中，第八化合物的重量比可以等于或小于第二化合物的重量比。
另外，第一EML 442中的第一化合物的重量比可以大于第二EML 444中的第二化合物的重量比和第三EML 446中的第二化合物的重量比。结果，通过荧光共振能量转移(FRET)，能量从第一EML 442中的第一化合物充分转移到第二EML 444中的第二化合物和第三EML 446中的第二化合物。例如，第一EML 442中第一化合物的重量％可以为约1至50，优选为约10至40，更优选为约20至40。第二EML 344和第三EML 446各自中的第二化合物的重量％可以为约1至10，优选约1至5。
作为第二EML 444的主体的第七化合物可以与EBL 465的材料相同。在这种情况下，第二EML 444可以具有拥有发射功能的电子阻挡功能。即，第二EML 444可以充当用于阻挡电子的缓冲层。当省略EBL 465时，第二EML 444可以充当发光层和电子阻挡层。
作为第三EML 446的主体的第八化合物可以与HBL 475的材料相同。在这种情况下，第三EML 446可以具有拥有发射功能的空穴阻挡功能。即，第三EML 446可以充当用于阻挡空穴的缓冲层。当省略HBL 475时，第三EML 446可以充当发光层和空穴阻挡层。
第二EML 444中的第七化合物可以与EBL 465的材料相同，并且第三EML 446中的第八化合物可以与HBL 475的材料相同。在这种情况下，第二EML 444可以具有拥有发射功能的电子阻挡功能，并且第三EML 446可以具有拥有发射功能的空穴阻挡功能。即，第二EML444可以充当用于阻挡电子的缓冲层，并且第三EML 446可以充当用于阻挡空穴的缓冲层。当省略EBL 465和HBL 475时，第二EML 444可以充当发光材料层和电子阻挡层，并且第三EML 446可以充当发光材料层和空穴阻挡层。
对本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内即可。

Claims (20)

1.一种有机发光二极管，其包括：
第一电极；
面对所述第一电极的第二电极；和
发光材料层，其包括第一化合物和第二化合物，并位于第一电极和第二电极之间，
其中，所述第一化合物由式1表示：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，
其中，R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，
其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二化合物由式2表示：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，b2为0至3的整数，并且b1、b2和b3中的至少一个不为0，
其中，b4为0至4的整数，并且
其中，R11至R13各自独立地选自由叔丁基、苯基和叔丁基苯基组成的组，R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R14结合形成稠环。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物由式3表示：
[式3]
其中，a1至a5各自独立地为0至4的整数，
其中，R1至R5各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2、相邻的两个R3和/或相邻的两个R4结合形成稠环，并且
其中，X2选自单键、CR6R7、O和S，且R6和R7各自独立地选自氢、氘、氚、C1至C20烷基和C6至C30芳基。
3.如权利要求1所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物的最低未占分子轨道(LUMO)的能级等于或低于所述第二化合物的LUMO的能级，并且所述第一化合物的LUMO的能级与所述第二化合物的LUMO的能级之差为0.1eV以下。
4.如权利要求1所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物的能带隙为2.0eV至3.0eV。
5.如权利要求1所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物是式4中的一种化合物：
[式4]
6.如权利要求1所述的有机发光二极管，其中，所述第二化合物是式5中的一种化合物：
[式5]
7.如权利要求1所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物的重量％大于所述第二化合物的重量％。
8.一种有机发光二极管，其包括：
第一电极；
面对所述第一电极的第二电极；和
发光材料层，其包括第一发光材料层和第二发光材料层，并位于第一电极和第二电极之间，
其中，所述第一发光材料层包括式1的第一化合物：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，
其中，R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，
其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二发光材料层位于所述第一发光材料层和所述第一电极之间，并且包括式2的第二化合物：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，b2为0至3的整数，并且b1、b2和b3中的至少一个不为0，
其中，b4为0至4的整数，并且
其中，R11至R13各自独立地选自由叔丁基、苯基和叔丁基苯基组成的组，R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R14结合形成稠环。
9.如权利要求8所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物由式3表示：
[式3]
其中，a1至a5各自独立地为0至4的整数，
其中，R1至R5各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2、相邻的两个R3和/或相邻的两个R4结合形成稠环，并且
其中，X2选自单键、CR6R7、O和S，且R6和R7各自独立地选自氢、氘、氚、C1至C20烷基和C6至C30芳基。
10.如权利要求8所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物的最低未占分子轨道(LUMO)的能级等于或低于所述第二化合物的LUMO的能级，并且所述第一化合物的LUMO的能级与所述第二化合物的LUMO的能级之差为0.1eV以下。
11.如权利要求8所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物的能带隙为2.0eV至3.0eV。
12.如权利要求8所述的有机发光二极管，其中，所述第一化合物是式4中的一种化合物：
[式4]
13.如权利要求8所述的有机发光二极管，其中，所述第二化合物是式5中的一种化合物：
[式5]
14.如权利要求8所述的有机发光二极管，其中，所述第一发光材料层中的所述第一化合物的重量％大于所述第二发光材料层中的所述第二化合物的重量％。
15.如权利要求8所述的有机发光二极管，其中，所述发光材料层还包括第三发光材料层，所述第三发光材料层包括所述第二化合物并且位于所述第二电极和所述第一发光材料层之间。
16.一种有机发光装置，其包括：
基板；和
设置在所述基板上面或上方的有机发光二极管，该有机发光二极管包括：
第一电极；
面对所述第一电极的第二电极；和
发光材料层，其包括第一化合物和第二化合物，并位于第一电极和第二电极之间，
其中，所述第一化合物由式1表示：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，
其中，R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，
其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二化合物由式2表示：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，b2为0至3的整数，并且b1、b2和b3中的至少一个不为0，
其中，b4为0至4的整数，并且
其中，R11至R13各自独立地选自由叔丁基、苯基和叔丁基苯基组成的组，R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R14结合形成稠环。
17.如权利要求16所述的有机发光装置，其中，所述第一化合物的最低未占分子轨道(LUMO)的能级等于或低于所述第二化合物的LUMO的能级，并且所述第一化合物的LUMO的能级与所述第二化合物的LUMO的能级之差为0.1eV以下。
18.如权利要求16所述的有机发光装置，其中，所述第一化合物的能带隙为2.0eV至3.0eV。
19.一种有机发光装置，其包括：
基板；和
设置在所述基板上面或上方的有机发光二极管，该有机发光二极管包括：
第一电极；
面对所述第一电极的第二电极；和
发光材料层，其包括第一发光材料层和第二发光材料层，并位于第一电极和第二电极之间，
其中，所述第一发光材料层包括式1的第一化合物：
[式1]
其中，a1至a3各自独立地为0至4的整数，
其中，R1至R3各自独立地选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R1、相邻的两个R2和/或相邻的两个R3结合形成稠环，
其中，X1是包括碳(C)、氮(N)、氧(O)和硫(S)中的至少两种的杂芳基，
其中，所述第二发光材料层位于所述第一发光材料层和所述第一电极之间，并且包括式2的第二化合物：
[式2]
其中，b1和b3各自独立地为0至5的整数，b2为0至3的整数，并且b1、b2和b3中的至少一个不为0，
其中，b4为0至4的整数，并且
其中，R11至R13各自独立地选自由叔丁基、苯基和叔丁基苯基组成的组，R14各自选自由氘、氚、C1至C20烷基、C6至C30芳基和C3至C40杂芳基组成的组，或者相邻的两个R14结合形成稠环。
20.如权利要求19所述的有机发光装置，其中，所述第一化合物的最低未占分子轨道(LUMO)的能级等于或低于所述第二化合物的LUMO的能级，并且所述第一化合物的LUMO的能级与所述第二化合物的LUMO的能级之差为0.1eV以下。
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