TW202219049A - 有機發光二極體及包含其之有機發光裝置 - Google Patents

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Abstract

揭露一種有機發光二極體(OLED)及包含此有機發光二極體之有機發光裝置，其中有機發光二極體包含至少一發光材料層(EML)，發光材料層(EML)設置於兩電極之間並包含第一化合物及第二化合物，第一化合物包含硼及氧作為核原子的稠環，第二化合物包含硼及氮作為核原子的稠環。第一化合物及第二化合物可於相同的發光材料層或相鄰設置之發光材料層。有機發光二極體能使用第一及第二化合物且調整其能階來降低其驅動電壓並改善其發光效率。

Description

有機發光二極體及包含其之有機發光裝置
本發明係關於有機發光二極體，尤其係關於具有優異的發光特性的有機發光二極體，以及具有此二極體的有機發光裝置。
隨著顯示裝置日益增大，出現對於具有較少空間佔位的平面顯示裝置之需求。在平面顯示裝置中，使用有機發光二極體(OLED)的顯示裝置已備受關注。
有機發光二極體能形成為具有小於2000埃(Å)之厚度的薄膜，並能實現單向或雙向影像作為電極配置。並且，有機發光二極體能形成於諸如塑膠基板之可撓性透明基板，而使得有機發光二極體能輕易實現可撓性或可折疊的顯示器。此外，有機發光二極體具有優於液晶顯示裝置(LCD)的優勢，例如，有機發光二極體能以10 V以下之較低的電壓驅動並具有非常高的色純度。
在有機發光二極體中，當電荷注入至位於電子注入電極(即陰極)與電洞注入電極(即陽極)之間的發光材料層時，電荷復合(recombine)而形成激子(exciton)，並接著隨著復合激子轉移至穩定的基態而發光。
習知的螢光材料因僅單重態激子參與其發光過程，故顯現出低的發光效率。相較於螢光材料，三重態激子及單重態激子皆參與發光過程之磷光材料具有相對較高的發光效率。然而，作為代表性磷光材料的金屬錯合物的發光壽命太短而無法應用於商業裝置。
因此，本發明實施例係針對有機發光二極體及包含有機發光二極體的有機發光裝置，其實質上消除了因習知技術的限制和缺陷所致之一或多個問題。
本發明一態樣提供一種有機發光二極體及包含此二極體的有機發光裝置，此有機發光二極體能降低其驅動電壓並提升發光效率、色純度及發光壽命。
額外特徵及態樣將闡述於以下描述中，部分將透過以下描述而顯而易見，或可藉由實施本文所提供之發明概念而習得。本發明概念之其他特徵及態樣可由說明書中特別指出之結構或其衍生以及申請專利範圍及圖式來實現並獲得。
為了達成本發明概念之這些及其他態樣，如於此所實施並廣泛描述，一種有機發光二極體，包含：第一電極；第二電極，面對第一電極；發光層，設置於第一及第二電極之間並包含至少一發光材料層，其中該至少一發光材料層包含第一化合物及第二化合物，並且其中第一化合物具有下列化學式1或化學式1’之結構，第二化合物具有下列化學式4或化學式4’之結構：
[化學式1]
Figure 02_image001
[化學式1’]
Figure 02_image002
其中R 1及R 2各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組；R 3至R 6各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，或者R 3至R 6中之兩相鄰者形成包含硼及氧的未取代或經取代之稠環，並且其中R 3至R 6中之至少兩相鄰者形成包含硼及氧的未取代或經取代之稠環。
[化學式4]
Figure 02_image004
[化學式4’]
Figure 02_image005
其中R 21至R 24各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，或者R 21至R 24中之兩相鄰者形成具有硼及氮的未取代或經取代之稠環，並且其中R 21至R 24中之至少兩相鄰者形成具有硼及氮的未取代或經取代之稠環；R 25至R 28各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代C 3-C 30雜芳族基組成之群組。
作為一示例，第一化合物的最高佔有分子軌域(Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO)能階及第二化合物的HOMO能階滿足下列關係式(1)： |HOMO DF2– HOMO DF1| ＜ 0.3 eV (1)
其中HOMO DF2為第二化合物的HOMO能階，HOMO DF1為第一化合物的HOMO能階。
在一示例性態樣中，第二化合物之單重態能階及三重態能階之間的能階帶隙(energy level bandgap)小於第一化合物之單重態能階及三重態能階之間的能階帶隙。
舉例而言，至少一發光材料層可具有單層結構。
或者，至少一發光材料層包含第一發光材料層及第二發光材料層，第一發光材料層設置於第一及第二電極之間，第二發光材料層設置於第一電極及第一發光材料層之或是第一發光材料層及第二電極之間，其中第一發光材料層包含第一化合物，第二發光材料層包含第二化合物。
可選地，至少一發光材料層可更包含第三發光材料層，第三發光材料層相對於第一發光材料層相反地設置於第二發光材料層。
在另一態樣中，如上所述，諸如有機發光顯示裝置或有機發光發光裝置(organic light emitting luminescent device)之有機發光裝置包含基板及設置於基板之上的有機發光二極體。
應理解，上述概略描述與下述詳細描述為示例性且解釋性的，並旨在提供所請發明概念之進一步解釋。
以下將對本發明之態樣、實施例及示例進行參考及討論，在附圖中繪示有部分示例。
本發明係關於有機發光二極體(OLED)及具有此有機發光二極體的有機發光裝置，此有機發光二極體在相同的發光材料層(EML)或相鄰設置的發光材料層中應用有具有經調整之能階的第一化合物及第二化合物。此有機發光二極體可應用於諸如有機發光顯示裝置及有機發光發光裝置(organic light emitting luminescent device)之有機發光裝置。作為一示例，以下將描述應用此有機發光二極體的顯示裝置。
圖1為根據本發明之有機發光顯示裝置的電路示意圖。如圖1所示，在有機發光顯示裝置中，閘極線路GL、資料線路DL及電源線路PL之各線路彼此相交以界定出像素區域P。開關薄膜電晶體Ts、驅動薄膜電晶體Td、儲存電容器Cst及有機發光二極體D形成於像素區域P中。像素區域P可包含第一像素區域P1、第二像素區域P2及第三像素區域P3(請見圖15)。
開關薄膜電晶體Ts連接於閘極線路GL及資料線路DL，驅動薄膜電晶體Td及儲存電容器Cst連接於開關薄膜電晶體Ts及電源線路PL之間。有機發光二極體D連接於驅動薄膜電晶體Td。當開關薄膜電晶體Ts由施加於閘極線路GL之閘極訊號開啟時，施加於資料線路DL的資料訊號會經由開關薄膜電晶體Ts施加於驅動薄膜電晶體Td的閘極電極及儲存電容器Cst的一電極。
驅動薄膜電晶體Td由施加於閘極電極的資料訊號開啟，而使得與資料訊號成比例之電流從電源線路PL經由驅動薄膜電晶體Td供應至有機發光二極體D。接著，有機發光二極體D放出具有與流經驅動薄膜電晶體Td之電流成比例的亮度之光線。在此情況下，儲存電容器Cst以與資料訊號成比例之電壓充電，而使得驅動薄膜電晶體Td中之閘極電極的電壓在一幀(frame)期間保持恆定。因此，有機發光顯示裝置能顯示出期望的影像。
圖2為根據本發明一示例性態樣之有機發光顯示裝置100的剖面示意圖。根據本發明所有態樣之有機發光裝置的所有元件皆為可操作地耦合及配置。如圖2所示，有機發光顯示裝置100包含基板110、位於基板110的薄膜電晶體Tr及位於基板110之上並連接於薄膜電晶體Tr的有機發光二極體D。
基板110可包含但不限於玻璃、薄的可撓性材料及/或聚合物塑膠。舉例而言，可撓性材料可選自但不限於由聚醯亞胺(PI)、聚醚碸(PES)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)及其組合所組成之群組。基板110(其上排列有薄膜電晶體Tr及有機發光二極體D)形成陣列基板。
緩衝層122可設置於基板110之上，且薄膜電晶體Tr設置於緩衝層122之上。緩衝層122可被省略。
半導體層120設置於緩衝層122之上。在一示例性態樣中，半導體層120可包含但不限於氧化物半導體材料。在此情況下，遮光圖案可設置於半導體層120之下，且遮光圖案能防止光線入射至半導體層120，從而防止半導體層120因光線而劣化。或者，半導體層120可包含但不限於多晶矽。在此情況下，半導體層120之相對的邊緣可摻雜有雜質。
由絕緣材料形成之閘極絕緣層124設置於半導體層120上。閘極絕緣層124可包含但不限於無機絕緣材料，例如氧化矽(SiO x)或氮化矽(SiN x)。
由諸如金屬之導電材料製成之閘極電極130設置於閘極絕緣層124之上以對應半導體層120的中心。儘管在圖2中閘極絕緣層124設置於基板110的整個區域，但閘極絕緣層124亦可被圖案化成與閘極電極130相同。
由絕緣材料形成之層間絕緣層132設置於閘極電極130且覆蓋基板110的整個表面。層間絕緣層132可包含但不限於無機絕緣材料或有機絕緣材料，無機絕緣材料例如氧化矽(SiO x)或氮化矽(SiN x)，有機絕緣材料例如苯并環丁烯或光丙烯酸樹脂(photo-acryl)。
層間絕緣層132具有暴露半導體層120兩側的第一及第二半導體層接觸孔134及136。第一及第二半導體層接觸孔134及136設置於閘極電極130的相對側且與閘極電極130分隔開來。在圖2中第一及第二半導體層接觸孔134及136形成於閘極絕緣層124中。或者，當閘極絕緣層124被圖案化成與閘極電極130相同時，第一及第二半導體層接觸孔134及136僅形成於層間絕緣層132中。
由諸如金屬之導電材料形成之源極電極144和汲極電極146設置於層間絕緣層132上。源極電極144和汲極電極146相對於閘極電極130而彼此分隔，並分別透過第一及第二半導體層接觸孔134及136接觸半導體層120的兩側。
半導體層120、閘極電極130、源極電極144和汲極電極146構成薄膜電晶體Tr，其作為驅動元件。圖2之薄膜電晶體Tr具有共平面結構，其中閘極電極130、源極電極144和汲極電極146設置於半導體層120之上。或者，薄膜電晶體Tr可具有反向堆疊結構(inverted staggered structure)，其中閘極電極設置於半導體層之下，而源極電極和汲極電極設置於半導體層之上。在此情況下，半導體層可包含非晶矽。
彼此相交以界定出像素區域P之閘極線路GL及資料線路DL以及連接於閘極線路GL及資料線路DL之開關薄膜電晶體Ts(開關元件)可進一步形成圖1之像素區域P。開關薄膜電晶體Ts連接於作為驅動元件的薄膜電晶體Tr。此外，電源線路PL可平行分隔於閘極線路GL或資料線路DL，薄膜電晶體Tr可進一步包含儲存電容器Cst，儲存電容器Cst用以為一幀恆定地保持閘極電極的電壓。
此外，有機發光顯示裝置100可包含濾光層，濾光層包含染料或色素以透射從有機發光二極體D所發出之光線中的特定波長光。舉例而言，濾光層能透射特定波長的光，例如紅色(R)光、綠色(G)光、藍色(B)光及/或白色(W)光。紅色、綠色及藍色之濾光層各可在各像素區域中分別形成。在此情況下，有機發光顯示裝置100能透過濾光層實現全彩(full-color)。
舉例而言，當有機發光顯示裝置100為底部發光型(bottom-emission type)時，濾光層可設置於層間絕緣層132且對應於有機發光二極體D。或者，當有機發光顯示裝置100為頂部發光型(top-emission type)時，濾光層可設置於有機發光二極體D(即第二電極230)之上。
鈍化層150設置於源極電極144和汲極電極146且覆蓋整個基板110。鈍化層150具有平坦的頂面和汲極接觸孔152，汲極接觸孔152暴露薄膜電晶體Tr的汲極電極146。儘管汲極接觸孔152設置於第二半導體層接觸孔136上，但其亦可分隔於第二半導體層接觸孔136。
有機發光二極體D包含第一電極210，第一電極210設置於鈍化層150並連接於薄膜電晶體Tr的汲極電極146。有機發光二極體D更包含發光層220及第二電極230，各依序設置於第一電極210上。
第一電極210設置於各像素區域中。第一電極210可為陽極，並可包含具有相對高功函數值的導電材料。舉例而言，第一電極210可包含但不限於透明導電材料，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)、氧化錫(SnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鈰(ICO)、摻雜鋁之氧化鋅(AZO)及類似者。
在一示例性態樣中，當有機發光顯示裝置100為底部發光型時，第一電極210可具有單層結構之透明導電材料。或者，當有機發光顯示裝置100為頂部發光型時，反射電極或反射層可設置於第一電極210之下。舉例而言，反射電極或反射層可包含但不限於銀(Ag)或鋁鈀銅(APC)合金。在頂部發光型之有機發光二極體D中，第一電極210可具有ITO/Ag/ITO或ITO/APC/ITO之三層結構。此外，堤層160設置於鈍化層150以覆蓋第一電極210的邊緣。堤層160暴露第一電極210的中心。
發光層220設置於第一電極210。在一示例性態樣中，發光層220可具有單層結構之發光材料層(emitting material layer，EML)。或者，發光層220可具有電洞注入層(hole injection layer，HIL)、電洞傳輸層(hole transport layer，HTL)、電子阻擋層(electron blocking layer，EBL)、發光材料層(emitting material layer，EML)、電洞阻擋層(hole blocking layer，HBL)、電子傳輸層(electron transport layer，ETL)及/或電子注入層(electron injection layer，EIL)之多層結構(請見圖3、8、11及14)。在一態樣中，發光層220可具有一個發光部。或者，發光層220可具有多個發光部以形成串聯結構(tandem structure)。
第二電極230設置於設置有發光層220的基板110之上。第二電極230可設置於整個顯示區域，並可包含具有相較於第一電極210相對低功函數值的導電材料。第二電極230可為陰極。舉例而言，第二電極230可包含但不限於鋁(Al)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、銀(Ag)、其合金或其組合，例如鋁鎂合金(Al-Mg)。當有機發光顯示裝置100為頂部發光型時，第二電極230為薄的以具有透射(半透射)特性。
此外，封裝膜170可設置於第二電極230之上以防止外界水氣滲透進有機發光二極體D。封裝膜170可具有但不限於第一無機絕緣膜172、有機絕緣膜174及第二無機絕緣膜176之疊層結構(laminated structure)。
再者，有機發光顯示裝置100可具有偏光器(polarizer)以減少外界光線反射。舉例而言，偏光器可為圓形偏光器。當有機發光顯示裝置100為底部發光型時，偏光器可設置於基板110之下。或者，當有機發光顯示裝置100為頂部發光型時，偏光器可設置於封裝膜170之上。此外，覆蓋窗可附接於封裝膜170或偏光器。在此情況下，基板110及覆蓋窗可具有可撓性，故有機發光顯示裝置100可為可撓性顯示裝置。
以下將更詳細描述有機發光二極體。圖3為根據本發明一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。如圖3所示，有機發光二極體D1包含彼此面對的第一電極210及第二電極230以及具有設置於第一電極210及第二電極230之間之單一發光部的發光層220。有機發光顯示裝置100包含紅色像素區域、綠色像素區域及藍色像素區域，有機發光二極體D1可設置於藍色像素區域內。
發光層220包含設置於第一電極210及第二電極230之間的發光材料層240。並且，發光層220可包含設置於第一電極210及發光材料層240之間的電洞傳輸層260以及設置於第二電極230及發光材料層240之間的電子傳輸層270中的至少一者。此外，發光層220可更包含設置於第一電極210及電洞傳輸層260之間的電洞注入層250以及設置於第二電極230及電子傳輸層270之間的電子注入層280中的至少一者。或者，發光層220可更包含設置於電洞傳輸層260及發光材料層240之間的第一激子阻擋層(即電子阻擋層265)及/或設置於發光材料層240及電子傳輸層270之間的第二激子阻擋層(即電洞阻擋層275)。
第一電極210可為陽極，其提供電洞至發光材料層240。第一電極210可包含但不限於具有相對高功函數值的導電材料，例如透明導電氧化物(TCO)。在一示例性態樣中，第一電極210可包含但不限於ITO、IZO、ITZO、SnO、ZnO、ICO、AZO及類似者。
第二電極230可為陰極，其提供電子至發光材料層240。第二電極230可包含但不限於具有相對低功函數值的導電材料(即高反射性材料)，例如Al、Mg、Ca、Ag、其合金、其組合及類似者。
發光材料層240可包含第一化合物(化合物1)DF1、第二化合物(化合物2)DF2以及可選的第三化合物(化合物3)H。舉例而言，第一化合物DF1可為第一延遲螢光材料(delayed fluorescent material)，第二化合物DF2可為第二延遲螢光材料，第三化合物H可為主體材料(host)。
當電洞及電子在發光材料層240中彼此相遇而形成激子時，理論上會以1：3之比例產生具有成對自旋態的單重態激子及具有不成對自旋態的三重態激子。由於習知的螢光材料僅能利用單重態激子，故其發光效率低。磷光材料能利用三重態激子及單重態激子，但其發光壽命太短而無法應用於商業裝置。
第一化合物DF1及第二化合物DF2各可為具有熱活化延遲螢光(thermally activated delayed fluorescence，TADF)特性的延遲螢光材料，其能解決習知技術之螢光及/或磷光材料所伴隨的問題。延遲螢光材料在單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2及三重態能階T 1 DF1或T 1 DF2之間具有非常窄的能階帶隙(energy level bandgap)ΔE ST DF1或ΔE ST DF2(請見圖7)。因此，在延遲螢光材料之第一化合物DF1及第二化合物DF2中單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2的激子以及三重態能階T 1 DF1或T 1 DF2的激子能轉移至中間能階態，即分子內電荷轉移(intramolecular charge transfer，ICT)態(S 1 DF1或S 1 DF2→ ICT ← T 1 DF1或T 1 DF2)，接著中間態激子能轉移至基態(ICT → S 0)。
由於延遲螢光材料在分子內具有與電子予體基團分開的電子受體基團，故其以具有大偶極矩的極化狀態存在於分子內。因在偶極矩極化的狀態下，延遲螢光材料中最高佔有分子軌域(highest occupied molecular orbital，HOMO)及最低未佔有分子軌域(lowest unoccupied molecular orbital，LUMO)之間的交互作用變小，故三重態激子及單重態激子能轉換成ICT態。
延遲螢光材料在單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2及三重態能階T 1 DF1或T 1 DF2之間的能階帶隙ΔE ST DF1或ΔE ST DF2必須等於或小於約0.3 eV，例如約0.05至約0.3 eV，而使得在單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2及三重態能階T 1 DF1或T 1 DF2的激子皆能轉移至ICT態。所具有之單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2及三重態能階T 1 DF之間的能階帶隙ΔE ST DF1或ΔE ST DF2小的材料能以系間轉換(Intersystem Crossing，ISC)展現出一般螢光，並以反向系間轉換(Reverse Intersystem Crossing，RISC)展現出延遲螢光，其中在系間轉換中單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2的激子能轉移至其基態S 0，在反向系間轉換中三重態能階T 1 DF1或T 1 DF2的激子能向上轉換成單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2的激子，接著，從三重態能階T 1 DF1或T 1 DF2所轉移來之單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2的激子能轉移至基態S 0。換言之，延遲螢光材料之第一化合物DF1及第二化合物DF2中在單重態能階S 1 DF1或S 1 DF2之25%激子以及在三重態能階T 1 DF1或T 1 DF2之75%激子會轉換為ICT態，接著轉換的激子會轉移至基態S 0且放光。因此，理論上延遲螢光材料可具有100%內部量子效率(internal quantum efficiency)。
第一化合物DF1可為包含稠環的延遲螢光材料，此稠環包含硼及氧作為核原子。鹽光延遲材料之第一化合物DF1可具有下列化學式1之結構：
[化學式1]
Figure 02_image002
在化學式1中，R 1及R 2各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組；R 3至R 6各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，或者R 3至R 6中之兩相鄰者形成包含硼及氧的未取代或經取代之稠環，並且其中R 3至R 6中之至少兩相鄰者形成包含硼及氧的未取代或經取代之稠環。
舉例而言，能構成化學式1中的R 1至R 6之各C 6-C 30芳族基(aromatic group)及C 3-C 30雜芳族基(hetero aromatic group)各可獨立為未取代的或是經C 1-C 10烷基、C 6-C 30芳基(aryl group)及C 3-C 30雜芳基(hetero aryl group)中的至少一者取代。
作為一示例，能構成化學式1中的R 1至R 6之C 6-C 30芳族基可獨立包含但不限於C 6-C 30芳基、C 7-C 30芳烷基、C 6-C 30芳氧基及C 6-C 30芳基胺基。或者，能構成R 1至R 6之C 3-C 30雜芳族基可獨立包含但不限於C 3-C 30雜芳基、C 4-C 30雜芳烷基、C 3-C 30雜芳氧基及C 3-C 30雜芳基胺基。
舉例而言，能構成R 1至R 6中的每一者之C 6-C 30芳基可獨立包含但不限於非稠合或稠合的芳基，例如苯基、聯苯基、聯三苯基、萘基、蒽基、并環戊二烯基、茚基、茚并茚基、并環庚三烯基、伸聯苯基、二環戊二烯并苯基、丙烯合萘基、菲基、苯并菲基、二苯并菲基、薁基、芘基、丙二烯合茀基、聯伸三苯基、𬜴基、四伸苯基、稠四苯基、
Figure 02_image008
基、苉基、五伸苯基、稠五苯基、茀基、茚茀基及螺茀基。
或者，能構成R 1至R 6中的每一者之C 3-C 30雜芳基可獨立包含但不限於未稠合或稠合的雜芳基，例如吡咯基、吡啶基、嘧啶基、吡𠯤基、嗒𠯤基、三𠯤基、四𠯤基、咪唑基、吡唑基、吲哚基、異吲哚基、吲唑基、吲𫩒基、吡𫩒基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并咔唑基、吲哚咔唑基、茚咔唑基、苯并呋喃咔唑基、苯并噻吩咔唑基、咔啉基、喹啉基、異喹啉基、呔𠯤基、喹㗁啉基、㖕啉基、喹唑啉、喹𫩒基、嘌呤基、苯并喹啉基、苯并異喹啉基、苯并喹唑啉基、苯并喹㗁啉基、吖啶基、啡𠯤基、啡㗁𠯤基、啡噻𠯤基、啡啉基、呸啶基、啡啶基、喋啶基、㖠啶基、呋喃基、哌喃基、㗁𠯤基、㗁唑基、㗁二唑基、三唑基、二氧𠮿基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、硫代哌喃基、𠮿基、𠳭唏基、異𠳭唏基、噻𠯤基、苯硫基、苯并苯硫基、二苯并苯硫基、二呋喃并吡𠯤基、苯并呋喃并二苯并呋喃基、苯并噻吩并苯并苯硫基、苯并噻吩并二苯并苯硫基、苯并噻吩并苯并呋喃基、苯并噻吩并二苯并呋喃基、N取代之螺茀基、螺茀并吖啶基及螺茀并𠮿基。
在化學式1中，R 3至R 6中之至少兩相鄰者形成包含硼及氮的稠環，而使得具有化學式1之結構的第一化合物具有延遲螢光特性。因在分子中稠環包含硼及氧，故第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及LUMO能階LUMO DF1之間的能階帶隙E g可大於第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2及LUMO能階LUMO DF2之間的能階帶隙E g(圖4)。因此，因足夠的激子能量從第一化合物DF1轉移至第二化合物DF2，故有機發光二極體D1能實現超螢光(hyper fluorescence)。
在一示例性態樣中，至少一個(例如至少二個)之R 1、R 2以及具有硼及氧且由R 3至R 6中之兩相鄰者所形成之稠環，可為稠合雜芳族基或包含一或二個氮原子作為核原子之環。作為一示例，此稠合雜芳族基可包含但不限於咔唑基團、吖啶基團、吖啶酮基團、啡𠯤基團、啡㗁𠯤基團及啡噻𠯤基團。
在一示例性態樣中，至少一個(例如至少二個)之R 1、R 2以及包含硼及氧且由R 3至R 6中之兩相鄰者所形成之稠環，可包含咔唑基、吖啶基、吖啶酮基、啡𠯤基、啡㗁𠯤基及啡噻𠯤基，其中各基不稠合其他環。或者，至少一個(例如至少二個)之R 1、R 2以及包含硼及氧且由R 3至R 6中之兩相鄰者所形成之稠環，可包含咔唑基、吖啶基、吖啶酮基、啡𠯤基、啡㗁𠯤基及啡噻𠯤基，其中各基獨立稠合其他環。在此情況下，稠合至此稠合雜芳族基的其他環可包含苯環、萘環、茚環、吡啶環、吲哚環、呋喃環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環及/或其組合。
舉例而言，至少一個(例如至少二個)之R 1、R 2以及包含硼及氧且由R 3至R 6中之兩相鄰者所形成之稠環，可包含但不限於茚并咔唑基、吲哚并咔唑基、苯并呋喃并咔唑基及/或苯并噻吩并咔唑基。或者，至少一個(例如至少二個)之R 1、R 2以及包含硼及氧且由R 3至R 6中之兩相鄰者所形成之稠環，可形成螺形結構(spiro structure)。舉例而言，至少一個(例如至少二個)之R 1、R 2以及包含硼及氧且由R 3至R 6中之兩相鄰者所形成之稠環，可包含但不限於螺茀并吖啶基。舉例而言，至少一個(例如至少二個)之R 1、R 2以及包含硼及氧且由R 3至R 6中之兩相鄰者所形成之稠環，可包含但不限於咔唑基團及/或吖啶基團，其為未取代的或是經C 1-C 10烷基、C 6-C 30芳基及C 3-C 30雜芳基中的至少一者取代。
舉例而言，構成各R 1至R 6之稠合雜芳基可為未取代的或是經C 1-C 10烷基(例如C 1-C 5烷基，如三級丁基)、C 6-C 30芳基(例如C 6-C 15芳基，如苯基)及C 3-C 30雜芳基(例如C 3-C 15雜芳基，如吡啶基)中的至少一者取代。
在一示例性態樣中，化學式1中之R 4及R 5可形成包含硼及氧的稠環。具有此結構之第一化合物DF1可具有但不限於下列化學式2A或2B之結構：
[化學式2A]
Figure 02_image010
[化學式2B]
Figure 02_image012
在化學式2A或2B中，R 11至R 15各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，並且其中R 11至R 14中之至少一者選自由未取代或經取代之咔唑基團、未取代或經取代之吖啶基團、未取代或經取代之吖啶酮基團、未取代或經取代之啡𠯤基團、未取代或經取代之啡㗁𠯤基團及未取代或經取代之啡噻𠯤基團組成之群組。
作為一示例，R 11至R 15之C 6-C 30芳族基及C 3-C 30雜芳族基中的每一者，例如R 11至R 14之咔唑基團、吖啶基團、吖啶酮基團、啡𠯤基團、啡㗁𠯤基團及啡噻𠯤基團中的每一者，可獨立為未取代的或是經C 1-C 10烷基、C 6-C 30芳基及C 3-C 30雜芳基中的至少一者取代。
如下所述，具有化學式2A或2B之結構之有機化合物具有延遲螢光特性，並具有能使激子能量充分轉移至第二化合物DF2的單重態能階、三重態能階、HOMO能階及LUMO能階。作為一示例，具有化學式2A或2B之結構之第一化合物DF1可選自但不限於下列化學式3之化合物：
[化學式3]
Figure 02_image014
Figure 02_image016
Figure 02_image018
Figure 02_image020
Figure 02_image022
Figure 02_image024
Figure 02_image026
Figure 02_image028
Figure 02_image030
Figure 02_image032
Figure 02_image034
Figure 02_image036
延遲螢光材料之第一化合物DF1在單重態能階S 1 DF1及三重態能階T 1 DF1之間具有非常窄的能階帶隙ΔE ST DF1(請見圖7)，(例如小於或等於約0.3 eV)，並因第一化合物DF1之三重態激子能量能藉由RISC機制轉換成單重態激子能量而具有優異的量子效率。
然而，具有化學式1至3之結構的第一化合物DF1因電子受體基團及電子予體基團而具有扭曲的化學構形，且因利用三重態激子而需要額外的電荷轉移躍遷(charge transfer transition，CT transition)。具有化學式1至3之結構的第一化合物DF1因由CT發光機制所致之發光特性而具有非常寬的半高寬(full-width at half maximum，FWHM)，故其色純度非常受限。
並且，在第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1之部分的激子能量藉由ISC機制轉換成其三重態能階T 1 DF1，其結果，會產生不會向上轉換為其單重態能階S 1 DF1而駐留於三重態能階T 1 DF1的三重態激子。因這些三重態激子與周圍的三重態激子及/或極子(polaron)交互作用，故其會因三重態-三重態湮滅(triplet-triplet annihilation，TAA)或三重態-極子湮滅(triplet-polaron annihilation，TPA)而猝滅。換言之，當發光材料層240僅包含第一化合物DF1時，第一化合物DF1的三重態激子能量無法貢獻於發光。此外，有機發光二極體D1的發光壽命可能因如TAA及/或TPA之猝滅而減少。
為了使第一延遲螢光材料之第一化合物DF1的發光特性最大化並實現超螢光，發光材料層240包含第二延遲螢光材料之第二化合物DF2。如上所述，具有延遲螢光特性的第一化合物DF1及第二化合物DF2能利用三重態激子能量及單重態激子能量。當發光材料層240包含相較於第一延遲螢光材料之第一化合物DF1具有適當能階的第二延遲螢光材料之第二化合物DF2時，從第一化合物DF1放出的激子能量會被第二化合物DF2吸收，接著被第二化合物DF2吸收的激子能量會產生100%單重態激子且使其發光效率最大化。
第一延遲螢光材料之第一化合物DF1的單重態激子能量包含在發光材料層240中從第一化合物DF1自身之三重態激子能量轉換來的單重態激子能量以及最初的單重態激子能量，其在相同的發光材料層240中透過螢光共振能量轉移(Forster resonance energy transfer，FRET)機制轉移至第二延遲螢光材料之第二化合物DF2，於第二化合物DF2發生最終的發光。具有與第一化合物DF1之光致發光光譜廣泛重疊之吸收光譜的化合物可用作為第二化合物DF2，而使得第一化合物DF1所產生的激子能量可有效地轉移至第二化合物DF2。第二化合物DF2具有相對窄的半高寬，故能改善色純度。\
發光材料層240中之第二化合物DF2可為藍色延遲螢光材料。舉例而言，發光材料層240中之第二化合物DF2可為基於硼之化合物且其半高寬等於或小於35奈米(nm)。作為一示例，基於硼之化合物之第二化合物DF2可具有下列化學式4之結構：
[化學式4]
Figure 02_image005
在化學式4中，R 21至R 24各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，或者R 21至R 24中之兩相鄰者形成具有硼及氮的未取代或經取代之稠環，並且其中R 21至R 24中之至少兩相鄰者形成具有硼及氮的未取代或經取代之稠環；R 25至R 28各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組。
作為一示例，R 21至R 28之C 6-C 30芳族基及C 3-C 30雜芳族基中的每一者可獨立為未取代的或是經C 1-C 10烷基、C 6-C 30芳基及C 3-C 30雜芳基中的至少一者取代。相似於化學式1，能構成R 21至R 28中的每一者之C 6-C 30芳族基可獨立包含但不限於C 6-C 30芳基、C 7-C 30芳烷基、C 6-C 30芳氧基及C 6-C 30芳基胺基。或者，能構成R 21至R 28中的每一者之C 3-C 30雜芳族基可獨立包含但不限於C 3-C 30雜芳基、C 4-C 30雜芳烷基、C 3-C 30雜芳氧基及C 3-C 30雜芳基胺基。
具有化學式4之結構之基於硼之化合物具有優異的發光特性。具有化學式4之結構之基於硼之化合物具有非常寬的板狀結構，而使得其能有效地接收從第一化合物DF1發出的激子能量，因此，能使發光材料層240之發光效率最大化。
在一示例性態樣中，化學式4中R 21至R 24中之兩個相鄰之基(例如R 22及R 23)可形成具有硼及氮原子作為核原子的稠環。舉例而言，第二化合物DF2可包含具有下列化學式5A或化學式5B之結構的基於硼之化合物：
[化學式5A]
Figure 02_image039
[化學式5B]
Figure 02_image041
在化學式5A及5B中，R 25至R 28中的每一者及R 31至R 34中的每一者獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組。
舉例而言，各自能獨立為R 25至R 28中的每一者及R 31至R 34中的每一者之C 6-C 30芳族基及C 3-C 30雜芳族基中的每一者可獨立為未取代的或是經C 1-C 10烷基、C 6-C 30芳基及C 3-C 30雜芳基中的至少一者取代。
在一示例性態樣中，基於硼之化合物之第二化合物DF2可選自但不限於具有下列化學式6之結構之化合物：
[化學式6]
Figure 02_image043
Figure 02_image045
Figure 02_image047
Figure 02_image049
Figure 02_image051
於發光材料層240中之第三化合物H可為在HOMO能階及LUMO能階之間相較於第一化合物DF1及/或第二化合物DF2具有較寬的能階帶隙的任何有機化合物。作為一示例，當發光材料層240包含主體材料之第三化合物H時，第一化合物DF1可為第一摻雜物，第二化合物DF2可為第二摻雜物。
在一示例性態樣中，於發光材料層240中的第三化合物可包含但不限於4,4′-雙(N-咔唑基)-1,1′-聯苯(CBP)、3,3′-雙(N-咔唑基)-1,1′-聯苯(mCBP)、1,3-雙(咔唑-9-基)苯(mCP)、3-氰基-9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-咔唑(mCP-CN)、氧化雙[2-(二苯基膦基)苯基]醚(DPEPO)、2,8-雙(二苯基磷醯基)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)、3,5-二氰基-3′,5′-二(咔唑-9-基)-1,1′-聯苯(DCzTPA)、3,5-二氰基-4′-(9H-咔唑-9-基)聯苯(pCzB-2CN)、3,5-二氰基-3′-(9H-咔唑-9-基)聯苯(mCzB-2CN)、氧化二苯基-4-三苯基矽基苯基膦(TSPO1)、9-(9-苯基-9H-咔唑-6-基)-9H-咔唑(CCP)、4-(3-(三伸苯-2-基)苯基)二苯并[b,d]噻吩、9-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9′-二咔唑、9-(3-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-3,9′-二咔唑、9-(6-(9H-咔唑-9-基)吡啶-3-基)-9H-3,9′-二咔唑)及其組合。
在一示例性態樣中，當發光材料層240包含第一化合物DF1、第二化合物DF2及第三化合物H時，在發光材料層240中第三化合物H的含量可大於第一化合物DF1的含量，在發光材料層240中第一化合物DF1的含量可大於第二化合物DF2的含量。當第一化合物DF1的含量大於第二化合物DF2的含量時，激子能量能透過FRET機制從第一化合物DF1有效地轉移至第二化合物DF2。舉例而言，在發光材料層240中第三化合物H的含量可為約55重量百分比(wt%)至約85 wt%，在發光材料層240中第一化合物DF1的含量可為約10 wt%至約40 wt%，在發光材料層240中第二化合物DF2的含量可為約0.1 wt%至約2 wt%，但不限於此。
在一示例性態樣中，主體材料之第三化合物H、第一延遲螢光材料之第一化合物DF1及第二延遲螢光材料之第二化合物DF2間的HOMO能階及/或LUMO能階必須適當調整。舉例而言，為了實現超螢光，主體材料必須誘導於延遲螢光材料產生之三重態激子參與發光過程，而不因非輻射復合(non-radiative recombination)而猝滅。為此，主體材料之第三化合物H、第一延遲螢光材料之第一化合物DF1及第二延遲螢光材料之第二化合物DF2間的能階應須調整。
圖4為繪示調整在發光材料層中發光材料間的能階而使得電荷有效地轉移至第二化合物的示意圖。如圖4所示，作為主體材料之第三化合物H可被設計成具有較第一延遲螢光材料之第一化合物DF1的HOMO能階HOMO DF1還深的HOMO能階HOMO H，且具有較第一化合物DF1之LUMO能階LUMO DF1還淺的LUMO能階LUMO H。換言之，第三化合物H之HOMO能階HOMO H及LUMO能階LUMO H之間的能階帶隙可寬於第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及LUMO能階LUMO DF1之間的能階帶隙。
作為一示例，主體材料之第三化合物H之HOMO能階(HOMO H)與第一延遲螢光材料之第一化合物DF1之HOMO能階(HOMO DF1)之間的能階帶隙(|HOMO H-HOMO DF1|)，或第三化合物H之LUMO能階(LUMO H)與第一化合物DF1之LUMO能階(LUMO DF1)之間的能階帶隙(|LUMO H-LUMO DF1|)，可等於或小於約0.5 eV，例如約0.1 eV至約0.5 eV之間。在此情況下，電荷可從第三化合物H有效地傳輸至第一化合物DF1，從而提升有機發光二極體D1中的最終發光效率。
在一示例性態樣中，第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2之間的能階帶隙ΔHOMO-1滿足下列關係式(1)： |HOMO DF2– HOMO DF1| ＜ 0.3 eV (1)
當第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2之間的能階帶隙ΔHOMO-1滿足關係式(1)時，注入至發光材料層240的電洞可轉移至第一化合物DF1。因此，第一化合物DF1能利用最初的單重態激子能量以及藉由RISC機制從三重態激子能量轉換來的單重態激子能量，因此其能實現100%之內部量子效率，並能使其激子能量有效地轉移至第二化合物DF2。作為一示例，第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2可滿足下列關係式(2)： |HOMO DF2– HOMO DF1| ≤0.2 eV (2)
在另一示例性態樣中，第一化合物DF1之LUMO能階LUMO DF1可窄於或等於第二化合物DF2之LUMO能階LUMO DF2。作為一示例，第一化合物DF1之LUMO能階LUMO DF1及第二化合物DF2之LUMO能階LUMO DF2可滿足下列關係式(3)： 0 ≤ LUMO DF1– LUMO DF2≤ 0.5 eV (3)
當第一化合物DF1之LUMO能階LUMO DF1及第二化合物DF2之LUMO能階LUMO DF2滿足關係式(3)時，注入至發光材料層240的電子能被轉移至第一化合物DF1。因激子能在第一延遲螢光材料之第一化合物DF1中復合，故第一化合物DF1能使用RISC機制實現100%之內部量子效率。包含最初的單重態激子能量以及於第一化合物DF1所產生之轉換的單重態激子能量之單重態激子能量能透過FRET轉移至第二延遲螢光材料之第二化合物DF2，因此，第二化合物DF2能實現有效發光。
作為一示例，第一化合物DF1可被設計成但不限於具有介於約-5.4 eV及-5.7 eV之間的HOMO能階HOMO DF1，且具有介於約-2.6 eV及-2.9 eV之間的LUMO能階LUMO DF1。第二化合物DF2可被設計成但不限於具有介於約-5.3 eV及約-5.6 eV之間的HOMO能階HOMO DF2，且具有介於約-2.7 eV及約-2.9 eV之間的LUMO能階LUMO DF2。
第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及LUMO能階LUMO DF1之間的能階帶隙可寬於第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2及LUMO能階LUMO DF2之間的能階帶隙。舉例而言，第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及LUMO能階LUMO DF1之間的能階帶隙可介於約2.6 eV及約3.1 eV之間，例如介於約2.7 eV及約2.9 eV之間。第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2及LUMO能階LUMO DF2的能階帶隙可介於約2.4 eV及約2.9 eV之間，例如介於約2.5 eV及約2.8 eV之間。在此情況下，於第一化合物DF1所產生之激子能量能有效地轉移至第二化合物DF2，接著第二化合物DF2能充分發光。
圖5為繪示不調整在發光材料層中發光材料間的HOMO能階而使得電洞陷落於第二化合物的示意圖。如圖5所示，當第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2之間的能階帶隙ΔHOMO-2等於或大於0.3 eV時，注入至發光材料層240的電洞會陷落於第二延遲螢光材料之第二化合物DF2。亦即，注入至發光材料層240的電洞不會從主體材料之第三化合物H轉移至第一延遲螢光材料之第一化合物DF1。激子不會形成於具有優異的發光效率之第一化合物DF1，而陷落於第二延遲螢光材料之第二化合物DF2的電洞會直接復合而形成激子並發光。第一化合物DF1之三重態激子能量無法參與到發光過程中，而是因非輻射復合而猝滅，因而造成發光材料層降低其發光效率。
圖6為繪示不調整在發光材料層中發光材料間的HOMO及LUMO能階而使得電洞陷落於第二化合物且激發錯合體(exciplex)形成於第一及第二化合物之間的示意圖。如圖6所示，當第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2之間的能階帶隙ΔHOMO-3等於或大於0.5 eV時，注入至發光材料層240的電洞會陷落於第二延遲螢光材料之第二化合物DF2。
此外，當第一化合物DF1之LUMO能階LUMO DF1深於第二化合物DF2之LUMO能階LUMO DF2(即LUMO DF2＞ LUMO DF1)時，陷落於第二化合物DF2之電洞與轉移至第一化合物DF1之電子會形成激發錯合體。三重態激子能量會因非輻射復合而猝滅，這造成發光材料層降低其發光效率。此外，因形成激發錯合體之LUMO能階及HOMO能階之間的能階帶隙過窄，故發光材料層會發出具有長波長的光線。因第一化合物DF1及第二化合物DF2同時發光，故從發光材料層發出的光線具有寬的半高寬及差的色純度。
以下將說明發光材料層240中的發光機制。圖7為根據本發明一示例性態樣所繪示之藉由在發光材料層中發光材料間單重態及三重態能階的發光機制的示意圖。如圖7所示，在發光材料層240中能作為主體材料之第三化合物H之單重態能階S 1 H可高於具有延遲螢光特性之第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1。此外，第三化合物H之三重態能階T 1 H可高於第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1。作為一示例，第三化合物H之三重態能階T 1 H可高於第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1至少約0.2 eV，例如至少約0.3 eV，如至少約0.5 eV。
當第三化合物H之三重態能階T 1 H及/或單重態能階S 1 H不夠高於第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1及/或單重態能階S 1 DF1時，第一化合物DF1的三重態激子能量可能會反向轉移至第三化合物H的三重態能階T 1 H。在此情況下，反向轉移至第三化合物H的三重態激子(於第三化合物H中三重態激子無法發光)會猝滅為不發光，而使得具有延遲螢光特性之第一化合物DF1的三重態激子能量無法貢獻於發光。作為一示例，具有延遲螢光特性之第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1及三重態能階T 1 DF1之間的能階帶隙ΔE ST DF1可等於或小於約0.3 eV，例如介於約0.05 eV及約0.3 eV之間。
此外，在發光材料層240中藉由RISC機制轉換為ICT錯合物之第一延遲螢光材料之第一化合物DF1所產生之單重態激子能量應會有效地轉移至第二延遲螢光材料之第二化合物DF2，以實現具有高發光效率及高色純度的有機發光二極體D1。為此，第一延遲螢光材料之第一化合物DF1的單重態能階S 1 DF1高於第二延遲螢光材料之第二化合物DF2之單重態能階S 1 DF2。可選地，第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1可高於第二化合物DF2之三重態能階T 1 DF2。
此外，第二化合物DF2之單重態能階S 1 DF2及三重態能階T 1 DF2之間的能階帶隙ΔE ST DF2可小於第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1及三重態能階T 1 DF1之間的能階帶隙ΔE ST DF1。因此，即使透過FRET機制從第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1轉移至第二化合物DF2之單重態能階S 1 DF2的激子能量透過ISC轉換成第二化合物DF2之三重態能階T 1 DF2，第二化合物DF2之三重態能階T 1 DF2的激子仍能快速轉換成其自身的單重態能階S 1 DF2。
因駐留於第二化合物DF2之三重態激子的數量減少且第二化合物DF2之三重態激子與周圍的三重態激子及極子之間的交互作用減少，故可使因TTA或TPA所致之三重態激子的猝滅最小化。第二化合物DF2能在發光過程中同時利用第一化合物DF1之單重態激子及三重態激子，故有機發光二極體D1能使其發光效率最大化。此外，因如TTA及TPA之猝滅現象減少，故有機發光二極體D1能大幅改善其發光壽命。
回到圖3，電洞注入層250設置於第一電極210及電洞傳輸層260之間，並改善介於無機之第一電極210及有機之電洞傳輸層260之間的界面特性。在一示例性態樣中，電洞注入層250可包含但不限於4,4′,4”-三(3-甲基苯基胺基)三苯胺(MTDATA)、4,4′,4”-三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(NATA)、4,4′,4”-三(N-(萘-1-基)-N-苯基胺基)三苯胺(1T-NATA)、4,4′,4”-三(N-(萘-2-基)-N-苯基胺基)三苯胺(2T-NATA)、銅酞青(CuPc)、三(4-咔唑-9-基苯基)胺(TCTA)、4,4′-二胺基-N,N′-二苯基-N,N′-雙(1-萘基)-1,1′-聯苯(NPB；NPD)、1,4,5,8,9,11-六氮聯伸三苯六腈(二吡𠯤[2,3-f:2′3′-h]喹㗁啉-2,3,6,7,10,11-六腈；HAT-CN)、1,3,5-三[4-(二苯基胺基)苯基]苯(TDAPB)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT/PSS)、N-(聯苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-茀基-2-胺及其組合。依據有機發光二極體D1的結構，電洞注入層250可被省略。
電洞傳輸層260設置於電洞注入層250及發光材料層240之間。在一示例性態樣中，電洞傳輸層260可包含但不限於4,4′-二胺基-N,N′-二苯基-N,N′-雙(3-甲基苯基)-1,1′-聯苯(TPD)、NPB、CBP、聚[N,N′-雙(4-丁基苯基)-N,N′-雙(苯基)-聯苯胺](Poly-TPD)、共聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)/(4,4′-(N-(4-二級丁基苯基)二苯胺))](TFB)、二[4-(N,N-二對甲苯基胺基)苯基]環己烷(TAPC)、3,5-二(9H-咔唑-9-基)-N,N-二苯基苯胺(DCDPA)、2-胺基-N-(聯苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-茀、4-胺基-N-(聯苯-4-基)-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)聯苯及其組合。
電子傳輸層270及電子注入層280可依序堆疊於發光材料層240及第二電極230之間。電子傳輸層270包含具有高電子移動性的材料，以藉由快速的電子傳輸而對發光材料層240穩定地提供電子。在一示例性態樣中，電子傳輸層270可包含但不限於㗁二唑之化合物、三唑之化合物、菲啉之化合物、苯并㗁唑之化合物、苯并噻唑之化合物、苯并咪唑之化合物、三𠯤之化合物及類似者中之任一者。
作為一示例，電子傳輸層270可包含但不限於三(8-羥喹啉)鋁(Alq 3)、2-聯苯-4-基-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑(PBD)、螺-PBD、喹啉鋰(Liq)、1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、雙(2-甲基-8-喹啉-N1,O8)-(1,1′-聯苯-4-基)鋁(BAlq)、4,7-二苯基-1,10-菲啉(Bphen)、2,9-雙(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲啉(NBphen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啉(BCP)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-三級丁基苯基-1,2,4-三𠯤(TAZ)、4-(萘-1-基)-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三𠯤(NTAZ)、1,3,5-三(對吡啶-3-基-苯基)苯(TpPyPB)、2,4,6-三(3′-(吡啶-3-基)聯苯-3-基)-1,3,5-三𠯤(TmPPPyTz)、交替共聚[9,9-雙(3′-(N,N-二甲基)-N-乙基銨)-丙基)-2,7-茀]/2,7-(9,9-二辛基茀)] (PFNBr)、三(苯基喹㗁啉)(TPQ)、TSPO1及其組合。
電子注入層280設置於第二電極230及電子傳輸層270之間，並能改善第二電極230的物理性質，因此能提升有機發光二極體D1的發光壽命。在一示例性態樣中，電子注入層280可包含但不限於鹼金屬鹵化物或鹼土金屬鹵化物，例如LiF、CsF、NaF、BaF 2及類似者，及/或有機金屬化合物，例如㗁啉鋰(lithium quinolate)、苯甲酸鋰、硬脂酸鈉及類似者。
當電洞經由發光材料層240轉移至第二電極230及/或電子經由發光材料層240轉移至第一電極210時，有機發光二極體D1可能會具有短的壽命及降低的發光效率。為了防止這些現象，根據本發明一態樣之有機發光二極體D1可具有至少一相鄰於發光材料層240的激子阻擋層。
舉例而言，示例性態樣之有機發光二極體D1在電洞傳輸層260及發光材料層240之間包含電子阻擋層265，以控制並防止電子轉移。在一示例性態樣中，電子阻擋層265可包含但不限於TCTA、三[4-(二乙基胺基)苯基]胺、2-胺基-N-(聯苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-茀基、TAPC、MTDATA、mCP、mCBP、CuPc、4,4′-二胺基-N,N′-雙[4-(雙(3-甲基苯基)胺基)苯基]-N,N′-二苯基-1,1′-聯苯(DNTPD)、TDAPB、3,6-雙(N-咔唑基)-N-苯基-咔唑及其組合。
此外，有機發光二極體D1可更包含電洞阻擋層275作為發光材料層240及電子傳輸層270之間的第二激子阻擋層，而使得電洞無法從發光材料層240轉移至電子傳輸層270。在一示例性態樣中，電洞阻擋層275可包含但不限於㗁二唑之化合物、三唑之化合物、菲啉之化合物、苯并㗁唑之化合物、苯并噻唑之化合物、苯并咪唑之化合物及三𠯤之化合物中之任一者，其各自能用於電子傳輸層270。
舉例而言，相較於發光材料層240中之發光材料之HOMO能階，電洞阻擋層275可包含具有相對低HOMO能階的化合物。電洞阻擋層275可包含但不限於BCP、BAlq、Alq 3、PBD、螺-PBD、Liq、雙-4,5-(3,5-二-3-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶(B3PYMPM)、DPEPO、9-(6-(9H-咔唑-9-基)吡啶-3-基)-9H-3,9′-二咔唑及其組合。
在上述態樣中，具有延遲螢光特性之第一化合物及第二化合物被包含於相同的發光材料層。不同於此態樣，第一化合物及第二化合物被包含於分開的發光材料層。圖8為根據本發明另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。圖9為繪示調整在發光材料層中發光材料間的能階而使得電洞有效地轉移至第二化合物的示意圖。圖10為根據本發明另一示例性態樣所繪示之藉由在發光材料層中發光材料間單重態及三重態能階的發光機制的示意圖。
如圖8所示，有機發光二極體D2包含彼此面對的第一電極310及第二電極330以及具有設置於第一電極310及第二電極330之間之單一發光部的發光層320。有機發光顯示裝置100(圖2)包含紅色像素區域、綠色像素區域及藍色像素區域，且有機發光二極體D2可設置於藍色像素區域內。
在一示例性態樣中，發光層320包含雙層的發光材料層340。並且，發光層320可包含設置於第一電極310及發光材料層340之間的電洞傳輸層360以及設置於第二電極330及發光材料層340之間的電子傳輸層370中的至少一者。並且，發光層320可更包含設置於第一電極310及電洞傳輸層360之間的電洞注入層350以及設置於第二電極330及電子傳輸層370之間的電子注入層380中的至少一者。或者，發光層320可更包含設置於電洞傳輸層360及發光材料層340之間的電子阻擋層365及/或設置於發光材料層340及電子傳輸層370之間的電洞阻擋層375。第一電極310、第二電極330以及除了發光材料層340以外之發光層320的其他層體之構造可實質上相同於有機發光二極體D1中對應的電極及層體。
發光材料層340包含第一發光材料層(EML1、下發光材料層、第一層體)342及第二發光材料層344(EML2、上發光材料層、第二層體)344，其中第一發光材料層342設置於電子阻擋層365及電洞阻擋層375之間，第二發光材料層344設置於第一發光材料層342及電洞阻擋層375之間。或者，第二發光材料層344可設置於電子阻擋層365及第一發光材料層342之間。
第一發光材料層342及第二發光材料層344中一者包含第一延遲螢光材料之第一化合物(第一摻雜物)DF1，且第一發光材料層342及第二發光材料層344中之另一者包含第二延遲螢光材料之第二化合物(第二摻雜物)DF2。並且，第一發光材料層342及第二發光材料層344各包含第一主體材料之第四化合物(化合物4)H1以及第二主體材料之第五化合物(化合物5)H2。作為一示例，第一發光材料層342可包含第一化合物DF1及第四化合物H1，且第二發光材料層344可包含第二化合物DF2及第五化合物H2。
第一發光材料層342中之第一化合物DF1可包含具有化學式1至3之結構之任何延遲螢光材料。具有延遲螢光特性之第一化合物DF1的三重態激子能量能透過RISC機制向上轉換成其自身的單重態激子能量。儘管第一化合物DF1具有高內部量子效率，但因其寬的半高寬而具有差的色純度。
第二發光材料層344包含第二延遲螢光材料之第二化合物DF2。第二化合物DF2包含具有化學式4至6之結構之任何有機化合物。具有化學式4至6之結構的第二延遲螢光材料之第二化合物DF2因其窄的半高寬(例如≤ 35 nm)而在色純度方面具有優勢。
在此示例性態樣中，在第一發光材料層342中具有延遲螢光特性之第一化合物DF1的單重態激子能量及三重態激子能量能藉由FRET機制轉移至在相鄰第一發光材料層342設置之第二發光材料層344中的第二化合物DF2，並於第二發光材料層344中之第二化合物DF2中發生最終的發光。
換言之，在第一發光材料層342中第一化合物DF1之三重態激子能量藉由RISC機制向上轉換成其自身的單重態激子能量。接著，第一化合物DF1之最初的單重態激子能量及轉換的單重態激子能量會轉移至在第二發光材料層344中之第二化合物DF2的單重態激子能量。在第二發光材料層344中之第二化合物DF2能使用三重態激子能量及單重態激子能量來發光。
如上所述，第二化合物DF2之單重態能階S 1 DF2及三重態能階T 1 DF2之間的能階帶隙ΔE ST DF2小於第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1及三重態能階T 1 DF1之間的能階帶隙ΔE ST DF1(圖7)。第二化合物DF2之三重態能階T 1 DF2的激子能快速轉換成其自身的單重態能階S 1 DF2。因此，有機發光二極體D2能降低其驅動電壓並大幅改善其發光效率及壽命。
因於第一發光材料層342中第一延遲螢光材料之第一化合物DF1所產生之單重態激子能量有效地轉移至第二發光材料層344中第二延遲螢光材料之第二化合物DF2，故有機發光二極體D2能實現超螢光。在此情況下，儘管第一延遲螢光化合物之第一化合物DF1僅發揮使激子能量轉移至第二化合物DF2的作用，實質的發光發生於包含第二延遲螢光材料之第二化合物DF2之第二發光材料層344。有機發光二極體D2能因窄的半高寬而提升色純度及量子效率。
如上所述，第一延遲螢光材料之第一化合物DF1包含具有化學式1至3之結構的有機化合物，且第二延遲螢光材料之第二化合物DF2包含具有化學式4至6之結構的基於硼之化合物。第四化合物H1可相同於或不同於第五化合物H2。舉例而言，第四化合物H1及第五化合物H2各可分別包含但不限於如上所述之第三化合物H。
相似於第一態樣，第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1及第二化合物DF2之HOMO能階HOMO DF2之間的能階帶隙△HOMO-1可滿足如上所述之關係式(1)或(2)。在此情況下，注入至發光材料層340的電洞會有效地轉移至第一化合物DF1，而使得第一化合物DF1能利用單重態及三重態激子能量並使激子能量轉移至第二化合物DF2。此外，第一化合物DF1之LUMO能階LUMO DF1可窄於或等於第二化合物DF2之LUMO能階LUMO DF2，並可滿足如上所述之關係式(3)。
並且，第四化合物H1及第五化合物H2之HOMO能階(HOMO H1及HOMO H2)與第一化合物DF1之HOMO能階(HOMO DF1)之間的能階帶隙(|HOMO H1-HOMO DF1|及|HOMO H2-HOMO DF1|)，或是第四化合物H1及第五化合物H2之LUMO能階(LUMO H1及LUMO H2)與第一化合物DF1之LUMO能階(LUMO DF1)之間的能階帶隙(|LUMO H1-LUMO DF1|及|LUMO H2-LUMO DF1|)，可等於或小於約0.5 eV。當第四及第五化合物與第一化合物之間的HOMO或LUMO能階帶隙不滿足此條件時，於第一化合物DF1之激子能量可能會因非輻射復合猝滅，或是激子能量可能不會從第四化合物H1及第五化合物H2有效地轉移至第一化合物DF1及/或第二化合物DF2，故有機發光二極體D2中之內部量子效率可能會降低。
並且，為了實現有效發光，於第一發光材料層342中之第四化合物H1及於第二發光材料層344中之第五化合物H2所產生之各激子能量應先轉移至第一延遲螢光材料之第一化合物DF1，接著再轉移至第二延遲螢光材料之第二化合物DF2。如圖10所示，第四化合物H1及第五化合物H2之單重態能階S 1 H1及S 1 H2各可高於第一延遲螢光材料之第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1。並且，第四化合物H1及第五化合物H2之三重態能階T 1 H1及T 1 H2各可高於第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1。舉例而言，第四化合物H1及第五化合物H2之三重態能階T 1 H1及T 1 H2可高於第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1至少約0.2 eV，例如至少0.3 eV，如至少0.5 eV。
並且，第二主體材料之第五化合物H2之單重態能階S 1 H2高於第二延遲螢光材料之第二化合物DF2之單重態能階S 1 DF2。可選地，第五化合物H2之三重態能階T 1 H2可高於第二化合物DF2之三重態能階T 1 DF2。在此情況下，於第五化合物H2所產生之單重態激子能量可轉移至第二化合物DF2之單重態激子能量。
此外，在第一發光材料層342中藉由RISC機制轉換為ICT錯合物之第一延遲螢光材料之第一化合物DF1所產生之單重態激子能量應有效地轉移至第二發光材料層344中的第二延遲螢光材料之第二化合物DF2。為此，第一發光材料層342中的第一延遲螢光材料之第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1高於第二發光材料層344中的第二延遲螢光材料之第二化合物DF2之單重態能階S 1 DF2。可選地，第一發光材料層342中的第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1可大於第二發光材料層344中的第二化合物DF2之三重態能階T 1 DF2。
在第一發光材料層342及第二發光材料層344中第四化合物H1及第五化合物H2之各含量可分別大於或等於在相同層體中第一化合物DF1及第二化合物DF2之各含量。並且，第一發光材料層342中之第一化合物DF1的含量可大於第二發光材料層344中之第二化合物DF2的含量。在此情況下，激子能量會透過FRET機制從第一化合物DF1有效地轉移至第二化合物DF2。作為一示例，第一發光材料層342可包含介於約1 wt%及約50 wt%之間的第一化合物DF1，例如介於約10 wt%及約40 wt%之間，如介於約20 wt%及約40 wt%之間。第二發光材料層344可包含介於約1 wt%及約10 wt%之間的第二化合物DF2，例如介於約1 wt%及5 wt%之間。
在一示例性態樣中，當第二發光材料層344相鄰電洞阻擋層375設置時，第二發光材料層344中之第五化合物H2與電洞阻擋層375可為相同材料。在此情況下，第二發光材料層344可具有電洞阻擋功能以及發光功能。換言之，第二發光材料層344能作為用於阻擋電洞之緩衝層。在一態樣中，在第二發光材料層344可為電洞阻擋層及發光材料層時，電洞阻擋層375可被省略。
在另一態樣中，當第二發光材料層344相鄰電子阻擋層365設置時，第二發光材料層344中之第五化合物H2與電子阻擋層365可為相同材料。在此情況下，第二發光材料層344可具有電子阻擋功能以及發光功能。換言之，第二發光材料層344能作為用於阻擋電子之緩衝層。在一態樣中，在第二發光材料層344可為電子阻擋層及發光材料層時，電子阻擋層365可被省略。
以下將說明具有三層發光材料層之有機發光二極體。圖11為根據本發明另一示例性態樣所繪示之具有三層發光材料層之有機發光二極體的剖面示意圖。圖12為繪示調整在發光材料層中發光材料間的能階而使得電洞有效地轉移至第二化合物的示意圖。圖13為根據本發明另一示例性態樣所繪示之藉由發光材料間的能階帶隙的發光機制的示意圖。
如圖11所示，有機發光二極體D3包含彼此面對的第一電極410及第二電極430以及具有設置於第一電極410及第二電極430之間的發光層420。有機發光顯示裝置100(圖2)包含紅色像素區域、綠色像素區域及藍色像素區域，有機發光二極體D3可設置於藍色像素區域內。
在一示例性態樣中，具有單一發光部的發光層420包含三層之發光材料層440。發光層420可包含設置於第一電極410及發光材料層440之間的電洞傳輸層460以及設置於第二電極430及發光材料層440之間的電子傳輸層470中的至少一者。並且，發光層420可更包含設置於第一電極410及電洞傳輸層460之間的電洞注入層450以及設置於第二電極430及電子傳輸層470之間的電子注入層480中的至少一者。或者，發光層420可更包含設置於電洞傳輸層460及發光材料層440之間的電子阻擋層465及/或設置於發光材料層440及電子傳輸層470之間的電洞阻擋層475。第一電極410、第二電極430以及除了發光材料層440以外之發光層420中的其他層體之構造可實質上相同於有機發光二極體D1、D2中對應的電極及層體。
發光材料層440包含第一發光材料層(EML1、中發光材料層、第一層體)442、第二發光材料層(EML2、下發光材料層、第二層體)444及第三發光材料層(EML3、上發光材料層、第三層體)446。第一發光材料層442設置於電子阻擋層465及電洞阻擋層475之間，第二發光材料層444設置於電子阻擋層465及第一發光材料層442之間，第三發光材料層446設置於第一發光材料層442及電洞阻擋層475之間。
第一發光材料層442包含第一延遲螢光材料之第一化合物(第一摻雜物)DF1。第二發光材料層444及第三發光材料層446各包含第二化合物(第二摻雜物)DF2及第六化合物(化合物6，第三摻雜物)DF3，其各自分別為第二延遲螢光材料及第三延遲螢光材料。並且，第一發光材料層442、第二發光材料層444及第三發光材料層446各分別包含第一主體材料之第四化合物H1、第二主體材料之第五化合物H2及第三主體材料之第七化合物(化合物7)H3。
根據此態樣，在第一發光材料層442中之第一延遲螢光材料之第一化合物DF1的單重態激子能量及三重態激子能量皆能藉由FRET能量轉移機制轉移至在相鄰第一發光材料層442設置之第二發光材料層444及第三發光材料層446中所分別包含之第二及第三延遲螢光材料之第二化合物DF2及第六化合物DF3。因此，在第二發光材料層444及第三發光材料層446中之第二化合物DF2及第六化合物DF3中發生最終的發光。
換言之，在第一發光材料層442中第一延遲螢光料之第一化合物DF1的三重態激子能量藉由RISC機制向上轉換成其自身的單重態激子能量，接著，因第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1高於第二化合物DF2及第六化合物DF3之單重態能階S 1 DF2及S 1 DF3(圖13) 中的每一者，故包含第一化合物DF1之最初的及轉換的單重態激子能量之單重態激子能量會轉移至第二發光材料層444及第三發光材料層446中之第二化合物DF2及第六化合物DF3之單重態激子能量。第一發光材料層442中之第一化合物DF1的單重態激子能量藉由FRET機制轉移至相鄰第一發光材料層442設置之第二發光材料層444及第三發光材料層446中之第二化合物DF2及第六化合物DF3。
第二發光材料層444及第三發光材料層446中之第二化合物DF2及第六化合物DF3能使用源自第一化合物DF1之單重態激子能量及三重態激子能量來發光。相較於第一化合物DF1，第二化合物DF2及第六化合物DF3各具有相對窄的半高寬(例如e.g. ≤ 35 nm)。在此態樣中，有機發光二極體D3因窄的半高寬而能改善其色純度及量子效率，並於第二發光材料層444及第三發光材料層446中之第二化合物DF2及第六化合物DF2中發生最終的發光。
在各第二化合物DF2及第六化合物DF3中單重態能階S 1 DF2或S 1 DF3及三重態能階T 1 DF2或T 1 DF3之間的能階帶隙ΔE ST DF2及ΔE ST DF3可小於第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1及三重態能階T 1 DF1之間的能階帶隙ΔE ST DF1。因此，第二化合物DF2及第六化合物DF3之三重態能階T 1 DF2或T 1 DF3的激子能快速轉換成其自身的單重態能階S 1 DF2或S 1 DF3。因此，有機發光二極體D3能降低其驅動電壓並大幅改善其發光效率及壽命。
第一延遲螢光材料之第一化合物DF1包含具有化學式1至3之結構的任何有機化合物。第二及第三延遲螢光材料之第二化合物DF2及第六化合物DF3各獨立包含具有化學式4至6之結構的任何基於硼之化合物。舉例而言，第六化合物DF3可包含第二化合物DF2。第四化合物H1、第五化合物H2及第七化合物H3可彼此相同或相異。舉例而言，第四化合物H1、第五化合物H2及第七化合物H3各可分別包含但不限於如上所述之第三化合物H。
相似於第一及第二態樣，第一化合物DF1之HOMO能階HOMO DF1與第二化合物DF2及第六化合物DF3之HOMO能階HOMO DF2及HOMO DF3中的每一者之間的能階帶隙△HOMO-1可滿足如上所述之關係式(1)或(2)。在此情況下，注入至發光材料層440的電洞會有效地轉移至第一化合物DF1，而使得第一化合物DF1能利用單重態及三重態激子能量並使激子能量有效地轉移至第二化合物DF2及第六化合物DF3。此外，第一化合物DF1之LUMO能階LUMO DF1可窄於或等於第二化合物DF2及第六化合物DF3之LUMO能階LUMO DF2、LUMO DF3，並可滿足如上所述之關係式(3)。
並且，第四、第五及第七化合物H1、H2及H3之HOMO能階(HOMO H1、HOMO H2及HOMO H3)與第一化合物DF1之HOMO能階(HOMO DF1)之間的能階帶隙(|HOMO H1-HOMO DF1|、|HOMO H2-HOMO DF1|及|HOMO H3-HOMO DF1|)，或是第四、第五、第七化合物H1、H2及H3之LUMO能階(LUMO H1、LUMO H2及LUMO H3)與第一化合物DF1之LUMO能階(LUMO DF1)之間的能階帶隙(|LUMO H1-LUMO DF1|、|LUMO H2-LUMO DF1|及|LUMO H3-LUMO DF1|)，可等於或小於約0.5 eV。
並且，為了實現有效發光，發光材料間之單重態及三重態能階應適當調整。參考圖13，第一至第三主體材料之第四、第五及第七化合物H1、H2及H3之單重態能階S 1 H1、S 1 H2及S 1 H3各高於第一延遲螢光材料之第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1。並且，第四、第五及第七化合物H1、H2及H3之三重態能階T 1 H1、T 1 H2及T 1 H3各可高於第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1。
此外，在第一發光材料層442中藉由RISC機制轉換為ICT錯合物之第一延遲螢光材料之第一化合物DF1所產生之單重態激子能量應有效地轉移至第二發光材料層444及第三發光材料層446中的第二及第三延遲螢光材料之第二化合物DF2及第六化合物DF3。為此，第一發光材料層442中的第一延遲螢光材料之第一化合物DF1之單重態能階S 1 DF1高於第二發光材料層444及第三發光材料層446中的第二及第三延遲螢光材料之第二化合物DF2及第六化合物DF3之單重態能階S 1 DF2及S 1 DF3中的每一者。可選地，第一發光材料層442中的第一化合物DF1之三重態能階T 1 DF1可大於第二發光材料層444及第三發光材料層446中的第二化合物DF2及第六化合物DF3之三重態能階T 1 DF2及T 1 DF3中的每一者。
此外，為了實現有效發光，從第一化合物DF1轉移至第二化合物DF2及第六化合物DF3中的每一者的激子能量不應轉移至第五及第七化合物H2及H3中的每一者。為此，各自可作為第二主體材料及第三主體材料之第五及第七化合物H2、H3之單重態能階S 1 H2及S 1 H3中的每一者分別高於第二及第三延遲螢光材料之第二化合物DF2及第六化合物DF3之單重態能階S 1 DF2及S 1 DF3中的每一者。可選地，第五及第七化合物H2及H3之各三重態能階T 1 H2及T 1 H3中的每一者分別高於第二化合物DF2及第六化合物DF3之三重態能階T 1 DF2、T 1 DF3中的每一者。
第一發光材料層442中之第一化合物DF1的含量可大於第二發光材料層444或第三發光材料層446中之第二化合物DF2及第六化合物DF3的各含量。在此情況下，激子能量能透過FRET機制從第一發光材料層442中之第一化合物DF1充分轉移至第二發光材料層444及第三發光材料層446中之第二化合物DF2及第六化合物DF3中的每一者。作為一示例，第一發光材料層442可包含介於約10 wt%及約40 wt%之間的第一化合物DF1，例如介於約20 wt%及約40 wt%之間。第二發光材料層444及第三發光材料層446中的每一者可分別包含介於約1 wt%及約10 wt%之間的第二化合物DF2及第六化合物DF3，例如介於約1 wt%及5 wt%之間。
在一示例性態樣中，當第二發光材料層444相鄰電子阻擋層465設置時，第二發光材料層444中之第五化合物H2與電子阻擋層465可為相同材料。在此情況下，第二發光材料層444可具有電子阻擋功能以及發光功能。換言之，第二發光材料層444能作為用於阻擋電子之緩衝層。在一態樣中，在第二發光材料層444可為電子阻擋層及發光材料層時，電子阻擋層465可被省略。
當第三發光材料層446相鄰電洞阻擋層475設置時，第三發光材料層446中之第七化合物H3與電洞阻擋層475可為相同材料。在此情況下，第三發光材料層446可具有電洞阻擋功能以及發光功能。換言之，第三發光材料層446能作為用於阻擋電洞之緩衝層。在一態樣中，在第三發光材料層446可為電洞阻擋層及發光材料層時，電洞阻擋層475可被省略。
在又另一示例性態樣中，第二發光材料層444中之第五化合物H2與電子阻擋層465可為相同材料，第三發光材料層446中之第七化合物H3與電洞阻擋層475可為相同材料。在此態樣中，第二發光材料層444可具有電子阻擋功能以及發光功能，第三發光材料層446可具有電洞阻擋功能以及發光功能。換言之，第二發光材料層444及第三發光材料層446各分別能作為用於阻擋電子或電洞之緩衝層。在一態樣中，在第二發光材料層444可為電子阻擋層及發光材料層且第三發光材料層446可為電洞阻擋層及發光材料層時，電子阻擋層465及電洞阻擋層475可被省略。
在一替代態樣中，有機發光二極體可包含多個發光部。圖14為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。
如圖14所示，有機發光二極體D4包含彼此面對的第一電極510及第二電極530以及具有設置於第一電極510及第二電極530之間之二個發光部的發光層520。有機發光顯示裝置100(圖2)包含紅色像素區域、綠色像素區域及藍色像素區域，有機發光二極體D4可設置於藍色像素區域內。第一電極510可為陽極，第二電極530可為陰極。
發光層520包含第一發光部620及第二發光部720，第一發光部620包含第一發光材料層(EML1)640，第二發光部720包含第二發光材料層(EML2)740。並且，發光層520可更包含電荷產生層680，電荷產生層680設置於第一發光部620及第二發光部720之間。
電荷產生層680設置於第一發光部620及第二發光部720之間，而使得第一發光部620、電荷產生層680及第二發光部720依序設置於第一電極510上。換言之，第一發光部620設置於第一電極510及電荷產生層680之間，第二發光部720設置於第二電極530及電荷產生層680之間。
第一發光部620包含第一發光材料層640。第一發光部620可更包含設置於第一電極510及第一發光材料層640之間的電洞注入層650、設置於電洞注入層650及第一發光材料層640之間的第一電洞傳輸層660以及設置於第一發光材料層640及電荷產生層680之間的第一電子傳輸層670中的至少一者。或者，第一發光部620可更包含設置於第一電洞傳輸層660及第一發光材料層640之間的第一電子阻擋層665及/或設置於第一發光材料層640及第一電子傳輸層670之間的第一電洞阻擋層675。
第二發光部720包含第二發光材料層740。第二發光部720可更包含設置於電荷產生層680及第二發光材料層740之間的第二電洞傳輸層760、設置於第二發光材料層740及第二電極530之間的第二電子傳輸層770以及設置於第二電子傳輸層770及第二電極530之間的電子注入層780中的至少一者。或者，第二發光部720可更包含設置於第二電洞傳輸層760及第二發光材料層740之間的第二電子阻擋層765及/或設置於第二發光材料層740及第二電子傳輸層770之間的第二電洞阻擋層775。
電荷產生層680設置於第一發光部620及第二發光部720之間。第一發光部620及第二發光部720透過電荷產生層680連接。電荷產生層680可為PN接合(PN-junction)電荷產生層，其接合N型電荷產生層(N-CGL)682與P型電荷產生層(P-CGL)684。
N型電荷產生層682設置於第一電子傳輸層670及第二電洞傳輸層760之間，P型電荷產生層684設置於N型電荷產生層682及第二電洞傳輸層760之間。N型電荷產生層682將電子傳輸至第一發光部620的第一發光材料層640，P型電荷產生層684將電洞傳輸至第二發光部720的第二發光材料層740。
在此態樣中，第一發光材料層640及第二發光材料層740各可為藍色發光材料層。舉例而言，第一發光材料層640及第二發光材料層740中的至少一者包含第一延遲螢光材料之第一化合物DF1、第二延遲螢光材料之第二化合物DF2以及可選的主體材料之第三化合物H。
作為一示例，當第一發光材料層640包含第一至第三化合物時，第三化合物H的含量可大於第一化合物DF1的含量，第一化合物DF1的含量大於第二化合物DF2的含量。在此情況下，激子能量能從第一化合物DF有效地轉移至第二化合物DF2。作為一示例，第一發光材料層640可包含但不限於介於約55 wt%及約85 wt%之間的第三化合物H、介於約10 wt%及約40 wt%之間的第一化合物DF1以及介於約0.1 wt%及約5 wt%之間的第二化合物DF2。
在一示例性態樣中，第二發光材料層740可包含與第一發光材料層640相同之第一化合物DF1、第二化合物DF2以及可選的第三化合物H。或者，第二發光材料層740可包含不同於第一發光材料層640中之第一化合物DF1及第二化合物DF2中的至少一者的另一化合物，因此，第二發光材料層740可發出不同於第一發光材料層640所發出之光線的光線，或是可具有不同於第一發光材料層640之發光效率的發光效率。
在圖14中，第一發光材料層640及第二發光材料層740各具有單層結構。或者，各自可包含第一至第三化合物之第一發光材料層640及第二發光材料層740各可分別具有雙層結構(圖8)或三層結構(圖11)。
在有機發光二極體D4中，第一延遲螢光材料之第一化合物DF1的單重態激子能量轉移至第二延遲螢光材料之第二化合物DF2，且最終發光會發生於第二化合物DF2。因此，有機發光二極體D4能具有優異的發光效率及色純度。此外，有機發光二極體D4包含至少一發光材料層，其包含具有化學式1至3之結構之第一化合物DF1及具有化學式4至6之結構之第二化合物DF2，因此有機發光二極體D4能進一步提升其發光效率及色純度。再者，由於有機發光二極體D4具有雙疊層結構之藍色發光材料層，故有機發光二極體D4能改善其色彩感受(color sense)或使其發光效率最佳化。
圖15為根據本發明另一示例性態樣所繪示之有機發光顯示裝置的剖面示意圖。如圖15所示，有機發光顯示裝置800包含基板810、薄膜電晶體Tr及有機發光二極體D，其中基板810界定出第一至第三像素區域P1、P2及P3，薄膜電晶體Tr設置於基板810之上，有機發光二極體D設置於薄膜電晶體Tr之上並連接於薄膜電晶體Tr。作為一示例，第一像素區域P1可為藍色像素區域，第二像素區域P2可為綠色像素區域，第三像素區域P3可為紅色像素區域。
基板810可為玻璃基板或可撓性基板。舉例而言，可撓性基板可為PI基板、PES基板、PEN基板、PET基板及PC基板之任一者。
緩衝層812設置於基板810之上，且薄膜電晶體Tr設置於緩衝層812之上。緩衝層812可被省略。如圖2所示，薄膜電晶體Tr包含半導體層、閘極電極、源極電極和汲極電極，並作為驅動元件。
鈍化層850設置於薄膜電晶體Tr之上。鈍化層850具有平坦的頂面和汲極接觸孔852，汲極接觸孔852暴露薄膜電晶體Tr的汲極電極。
有機發光二極體D設置於鈍化層850之上，並包含第一電極910以及各自依序設置於第一電極910上的發光層920及第二電極930，其中第一電極910連接於薄膜電晶體Tr的汲極電極。有機發光二極體D設置於第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者，並在各像素區域中發出不同的光線。舉例而言，第一像素區域P1中之有機發光二極體D可發出藍色光，第二像素區域P2中之有機發光二極體D可發出綠色光，第三像素區域P3中之有機發光二極體D可發出紅色光。
第一電極910分開地形成於第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者，第二電極930對應第一至第三像素區域P1、P2及P3並整體地形成。
第一電極910可為陽極或陰極中之一者，第二電極930可為陽極或陰極中之另一者。此外，第一電極910及第二電極930中之一者為透射(或半透射)電極，第一電極910及第二電極930中之另一者為反射電極。
舉例而言，第一電極910可為陽極，並可包含具有相對高功函數值之導電材料，即透明導電氧化物(TCO)之透明導電氧化物層。第二電極930可為陰極，並可包含具有相對低功函數值之導體材料，即低電阻金屬之金屬材料層。舉例而言，第一電極910可包含ITO、IZO、ITZO、SnO、ZnO、ICO及AZO中之任一者，第二電極930可包含Al、Mg、Ca、Ag、其合金(例如Mg-Ag)或其組合。
當有機發光顯示裝置800為底部發光型時，第一電極910可具有單層結構之透明導電氧化物層。
或者，當有機發光顯示裝置800為頂部發光型時，反射電極或反射層可設置於第一電極910之下。舉例而言，反射電極或反射層可包含但不限於Ag或APC合金。在頂部發光型之有機發光二極體D中，第一電極910可具有ITO/Ag/ITO或ITO/APC/ITO之三層結構。並且，第二電極930為薄的以具有透射(半透射)特性。
堤層860設置於鈍化層850上以覆蓋第一電極910的邊緣。堤層860對應第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者並暴露第一電極910的中心。
發光層920設置於第一電極910上。在一示例性態樣中，發光層920可具有單層結構之發光材料層。或者，發光層920可包含依序設置於第一電極910及發光材料層之間的電洞注入層、電洞傳輸層和電子阻擋層及/或依序設置於發光材料層及第二電極930之間的電洞阻擋層、電子傳輸層及電子注入層中的至少一者。
在一示例性態樣中，在藍色像素區域之第一像素區域P1中之發光層920的發光材料層可包含第一延遲螢光材料之第一化合物DF1、第二延遲螢光材料之第二化合物DF2及可選的主體材料之第三化合物H，其中第一化合物DF1具有化學式1至3之結構，第二化合物DF2具有化學式4至6之結構。
封裝膜870設置於第二電極930之上以防止外界水氣滲透進有機發光二極體D。封裝膜870可具有但不限於第一無機絕緣膜、有機絕緣膜及第二無機絕緣膜之三層結構。
有機發光顯示裝置800可具有偏光器以減少外界光線反射。舉例而言，偏光器可為圓形偏光器。當有機發光顯示裝置800為底部發光型時，偏光器可設置於基板810之下。或者，當有機發光顯示裝置800為頂部發光型時，偏光器可設置於封裝膜870之上。
圖16為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。如圖16所示，有機發光二極體D5包含第一電極910、面對第一電極910的第二電極930以及設置於第一電極910及第二電極930之間的發光層920。
第一電極910可為陽極，第二電極930可為陰極。作為一示例，第一電極910可為反射電極，第二電極930可為透射(或半透射)電極。
發光層920包含發光材料層940。發光層920可包含設置於第一電極910及發光材料層940之間的電洞傳輸層960以及設置於發光材料層940及第二電極930之間的電子傳輸層970中的至少一者。並且，發光層920可更包含設置於第一電極910及電洞傳輸層960之間的電洞注入層950以及設置於電子傳輸層970及第二電極930之間的電子注入層980中的至少一者。此外，發光層920可更包含設置於電洞傳輸層960及發光材料層940之間的電子阻擋層965以及設置於發光材料層940及電子傳輸層970之間的電洞阻擋層975中的至少一者。
此外，發光層920可更包含輔助電洞傳輸層962，輔助電洞傳輸層962設置於電洞傳輸層960及電子阻擋層965之間。輔助電洞傳輸層962可包含位於第一像素區域P1的第一輔助電洞傳輸層962a、位於第二像素區域P2的第二輔助電洞傳輸層962b及位於第三像素區域P3的第三輔助電洞傳輸層962c。
第一輔助電洞傳輸層962a具有第一厚度，第二輔助電洞傳輸層962b具有第二厚度，第三輔助電洞傳輸層962c具有第三厚度。第一厚度小於第二厚度，第二厚度小於第三厚度。因此，有機發光二極體D5具有微腔結構(micro-cavity structure)。
由於第一至第三輔助電洞傳輸層962a、962b及962c具有彼此不同的厚度，故在第一像素區域P1中第一電極910及第二電極930之間的距離小於在第二像素區域P2中第一電極910及第二電極930之間的距離，其中第一像素區域P1發出第一波長範圍的光線(藍光)，第二像素區域P2發出長於第一波長範圍之第二波長範圍的光線(綠光)。並且，在第二像素區域P2中第一電極910及第二電極930之間的距離小於在第三像素區域P3中第一電極910及第二電極930之間的距離，其中第三像素區域P3發出長於第二波長範圍之第三波長範圍的光線(紅光)。因此，有機發光二極體D5具有改善的發光效率。
在圖16中，第一輔助電洞傳輸層962a位於第一像素區域P1。或者，有機發光二極體D5可在沒有第一輔助電洞傳輸層962a的情況下實現微腔結構。此外，覆蓋層880可設置於第二電極930之上，以改善從有機發光二極體D5發出之光線的出光耦合(out-coupling)。
發光材料層940包含第一發光材料層(EML1)942、第二發光材料層(EML2)944及第三發光材料層(EML3)946，第一發光材料層942位於第一像素區域P1，第二發光材料層944位於第二像素區域P2，第三發光材料層946位於第三像素區域P3。第一發光材料層942、第二發光材料層944及第三發光材料層946各可分別為藍色發光材料層、綠色發光材料層及紅色發光材料層。
在一示例性態樣中，位於第一像素區域P1的第一發光材料層942可包含第一延遲螢光材料之第一化合物DF1、第二延遲螢光材料之第二化合物DF2及可選的主體材料之第三化合物H，其中第一化合物DF1具有化學式1至3之結構，第二化合物DF2具有化學式4至6之結構。第一發光材料層942可具有單層結構、雙層結構(圖8)或三層結構(圖11)。
當第一發光材料層942包含第一化合物DF1、第二化合物DF2及第三化合物H，第三化合物H的含量可大於第一化合物DF1的含量，第一化合物DF1的含量大於第二化合物DF2的含量。在此情況下，激子能量能從第一化合物DF1有效地轉移至第二化合物DF2。作為一示例，第一發光材料層942可包含但不限於介於約55 wt%及約85 wt%之間的第三化合物H、介於約10 wt%及約40 wt%之間的第一化合物DF1以及介於約0.1 wt%及約5 wt%之間的第二化合物DF2。
位於第二像素區域P2之第二發光材料層944可包含主體材料及綠色摻雜物，位於第三像素區域P3之第三發光材料層946可包含主體材料及紅色摻雜物。舉例而言，在第二發光材料層944及第三發光材料層946中之主體材料可包含第三化合物H，綠色摻雜物及紅色摻雜物各可包含綠色或紅色磷光材料、綠色或紅色螢光材料以及綠色或紅色延遲螢光材料中的至少一者。
有機發光二極體D5在第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者中發出藍光、綠光及紅光，而使得有機發光顯示裝置800(圖15)可實現全彩影像。
有機發光顯示裝置800可更包含對應第一至第三像素區域P1、P2及P3的濾光層，以改善從有機發光二極體D發出之光線的色純度。作為一示例，濾光層可包含對應第一像素區域P1之第一濾光層(藍色濾光層)、對應第二像素區域P2之第二濾光層(綠色濾光層)以及對應第三像素區域P3之第三濾光層(紅色濾光層)。
當有機發光顯示裝置800為底部發光型時，濾光層可設置於有機發光二極體D及基板810之間。或者，當有機發光顯示裝置800為頂部發光型時，濾光層可設置於有機發光二極體D之上。
圖17為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光顯示裝置的剖面示意圖。如圖17所示，有機發光顯示裝置1000包含基板1010、薄膜電晶體Tr、有機發光二極體D及濾光層1020，其中基板1010界定出第一像素區域P1、第二像素區域P2及第三像素區域P3，薄膜電晶體Tr設置於基板1010之上，有機發光二極體D設置於薄膜電晶體Tr之上並連接於薄膜電晶體Tr，濾光層1020對應於第一至第三像素區域P1、P2及P3。作為一示例，第一像素區域P1可為藍色像素區域，第二像素區域P2可為綠色像素區域，第三像素區域P3可為紅色像素區域。
基板1010可為玻璃基板或可撓性基板。舉例而言，可撓性基板可為PI基板、PES基板、PEN基板、PET基板及PC基板中之任一者。薄膜電晶體Tr位於基板1010之上。或者，緩衝層可設置於基板1010之上，薄膜電晶體Tr可設置於緩衝層之上。如圖2所示，薄膜電晶體Tr包含半導體層、閘極電極、源極電極和汲極電極，並作為驅動元件。
濾光層1020位於基板1010之上。作為一示例，濾光層1020可包含對應第一像素區域P1之第一濾光層1022、對應第二像素區域P2之第二濾光層1024及對應第三像素區域P3之第三濾光層1026。第一濾光層1022可為藍色濾光層，第二濾光層1024可為綠色濾光層，第三濾光層1026可為紅色濾光層。舉例而言，第一濾光層1022可包含藍色染料或綠色色素中的至少一者，第二濾光層1024可包含綠色染料或紅色色素中的至少一者，第三濾光層1026可包含紅色染料或藍色色素中的至少一者。
鈍化層1050設置於薄膜電晶體Tr及濾光層1020之上。鈍化層1050具有平坦的頂面和汲極接觸孔1052，汲極接觸孔1052暴露薄膜電晶體Tr的汲極電極。
有機發光二極體D設置於鈍化層1050之上，並對應於濾光層1020。有機發光二極體D包含第一電極1110以及各自依序設置於第一電極1110上的發光層1120及第二電極1130，其中第一電極1110連接於薄膜電晶體Tr的汲極電極。有機發光二極體D在第一至第三像素區域P1、P2及P3中發出白光。
第一電極1110分開地形成於第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者，第二電極1130對應第一至第三像素區域P1、P2及P3並整體地形成。
第一電極1110可為陽極或陰極其中一者，第二電極1130可為陽極或陰極其中另一者。此外，第一電極1110可為透射(或半透射)電極，第二電極1130可為反射電極。
舉例而言，第一電極1110可為陽極，並可包含具有相對高功函數值之導電材料，即透明導電氧化物(TCO)之透明導電氧化物層。第二電極1130可為陰極，並可包含具有相對低功函數值之導電材料，即低電阻金屬之金屬材料層。舉例而言，第一電極1110的透明導電氧化物層可包含ITO、IZO、ITZO、SnO、ZnO、ICO及AZO中之任一者，第二電極1130可包含Al、Mg、Ca、Ag、其合金(例如Mg-Ag)或其組合。
發光層1120設置於第一電極1110上。發光層1120包含發出不同顏色光之至少二發光部。各發光部具有單層結構之發光材料層。或者，各發光部可包含電洞注入層、電洞傳輸層、電子阻擋層、電洞阻擋層、電子傳輸層及電子注入層中的至少一者。此外，發光層1120可更包含設置於發光部之間的電荷產生層。
至少二發光部之中的至少一者可包含第一延遲螢光材料之第一化合物DF1、第二延遲螢光材料之第二化合物DF及可選的主體材料之第三化合物H，其中第一化合物DF1具有化學式1至3之結構，第二化合物DF2具有化學式4至6之結構。
堤層1060設置於鈍化層1050上以覆蓋第一電極1110的邊緣。堤層1060對應各第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者並暴露第一電極1110的中心。如上所述，由於有機發光二極體D在第一至第三像素區域P1、P2及P3中發出白光，故發光層1120可形成為共用層，而在第一至第三像素區域P1、P2及P3中不會分離。堤層1060形成以防止第一電極1110的邊緣的漏電流，堤層1060可被省略。
再者，有機發光顯示裝置1000可更包含封裝膜，封裝膜設置於第二電極1130以防止外界水氣滲透進有機發光二極體D。此外，有機發光顯示裝置1000可更包含偏光器，偏光器設置於基板1010之下，以減少外界光線反射。
在圖17中之有機發光顯示裝置1000中，第一電極1110為透射電極，第二電極1130為反射電極，濾光層1020設置於基板1010及有機發光二極體D之間。亦即，有機發光顯示裝置1000為底部發光型。或者，在有機發光顯示裝置1000中，第一電極1110可為反射電極，第二電極1130可為透射電極(或半為透射電極)，濾光層1020可設置於有機發光二極體D之下。
在有機發光顯示裝置1000中，位於第一至第三像素區域P1、P2及P3之有機發光二極體D發出白光，白光通過各第一至第三像素區域P1、P2及P3，而使得各藍色、綠色及紅色可分別顯示於第一至第三像素區域P1、P2及P3。
色彩轉換膜可設置於有機發光二極體D及濾光層1020之間。色彩轉換膜對應第一至第三像素區域P1、P2及P3，並包含藍色轉換膜、綠色轉換膜及紅色轉換膜，其各自能分別將從有機發光二極體D發出之白光轉換成藍光、綠光及紅光。舉例而言，色彩轉換膜可包含量子點。因此，有機發光顯示裝置1000可進一步提升其色純度。或者，色彩轉換膜可取代濾光層1020。
圖18為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。如圖18所示，有機發光二極體D6包含彼此面對的第一電極1110及第二電極1130以及設置第一電極1110及第二電極1130之間的發光層1120。第一電極1110可為陽極，第二電極1130可為陰極。舉例而言，第一電極1110可為透射電極，第二電極1130可為反射電極。
發光層1120包含第一發光部1220、第二發光部1320及第三發光部1420，第一發光部1220包含第一發光材料層(EML1)1240，第二發光部1320包含第二發光材料層(EML2)1340，第三發光部1420包含第三發光材料層(EML3)1440。此外，發光層1120可更包含第一電荷產生層1280及第二電荷產生層1380，第一電荷產生層1280設置於第一發光部1220及第二發光部1320之間，第二電荷產生層1380設置於第二發光部1320及第三發光部1420之間。因此，第一發光部1220、第一電荷產生層1280、第二發光部1320、第二電荷產生層1380及第三發光部1420依序設置於第一電極1110上。
第一發光部1220可更包含設置於第一電極1110及第一發光材料層1240之間的電洞注入層1250、設置於第一發光材料層1240及電洞注入層1250之間的第一電洞傳輸層1260以及設置於第一發光材料層1240及第一電荷產生層1280之間的第一電子傳輸層1270中的至少一者。或者，第一發光部1220可更包含設置於第一電洞傳輸層1260及第一發光材料層1240之間的第一電子阻擋層1265以及設置於第一發光材料層1240及第一電子傳輸層1270之間的第一電洞阻擋層1275中的至少一者。
第二發光部1320可更包含設置於第一電荷產生層1280及第二發光材料層1340之間的第二電洞傳輸層1360以及設置於第二發光材料層1340及第二電荷產生層1380之間的第二電子傳輸層1370中的至少一者。或者，第二發光部1320可更包含設置於第二電洞傳輸層1360及第二發光材料層1340之間的第二電子阻擋層1365及/或設置於第二發光材料層1340及第二電子傳輸層1370之間的第二電洞阻擋層1375。
第三發光部1420可更包含設置於第二電荷產生層1380及第三發光材料層1440之間的第三電洞傳輸層1460、設置於第三發光材料層1440及第二電極1130之間的第三電子傳輸層1470以及設置於第三電子傳輸層1470及第二電極1130之間的電子注入層1480中的至少一者。或者，第三發光部1420可更包含設置於第三電洞傳輸層1460及第三發光材料層1440之間的第三電子阻擋層1465及/或設置於第三發光材料層1440及第三電子傳輸層1470之間的第三電洞阻擋層1475。
第一電荷產生層1280設置於第一發光部1220及第二發光部1320之間。亦即，第一發光部1220及第二發光部1320可透過第一電荷產生層1280連接。第一電荷產生層1280可為PN接合電荷產生層，其接合第一N型電荷產生層1282與第一P型電荷產生層1284。
第一N型電荷產生層1282設置於第一電子傳輸層1270及第二電洞傳輸層1360之間，第一P型電荷產生層1284設置於第一N型電荷產生層1282及第二電洞傳輸層1360之間。第一N型電荷產生層1282將電子傳輸至第一發光部1220的第一發光材料層1240，第一P型電荷產生層1284將電洞傳輸至第二發光部1320的第二發光材料層1340。
第二電荷產生層1380設置於第二發光部1320及第三發光部1420之間。亦即，第二發光部1320及第三發光部1420透過第二電荷產生層1380連接。第二電荷產生層1380可為PN接合電荷產生層，其接合第二N型電荷產生層1382與第二P型電荷產生層1384。
第二N型電荷產生層1382設置於第二電子傳輸層1370及第三電洞傳輸層1460之間，第二P型電荷產生層1384設置於第二N型電荷產生層1382及第三電洞傳輸層1460之間。第二N型電荷產生層1382將電子傳輸至第二發光部1320的第二發光材料層1340，第二P型電荷產生層1384將電洞傳輸至第三發光部1420的第三發光材料層1440。
在此態樣中，第一發光材料層1240、第二發光材料層1340及第三發光材料層1440之一者可為藍色發光材料層，第一發光材料層1240、第二發光材料層1340及第三發光材料層1440之另一者可為綠色發光材料層，第一發光材料層1240、第二發光材料層1340及第三發光材料層1440之第三者可為紅色發光材料層。
作為一示例，第一發光材料層1240可為藍色發光材料層，第二發光材料層1340可為綠色發光材料層，第三發光材料層1440可為紅色發光材料層。或者，第一發光材料層1240可為紅色發光材料層，第二發光材料層1340可為綠色發光材料層，第三發光材料層1440可為藍色發光材料層。在下文中，將描述第一發光材料層1240為藍色發光材料層、第二發光材料層1340為綠色發光材料層且第三發光材料層1440為紅色發光材料層之有機發光二極體D6。
第一發光材料層1240可包含第一延遲螢光材料之第一化合物DF1、第二延遲螢光材料之第二化合物DF2及可選的主體材料之第三化合物H，其中第一化合物DF1具有化學式1至3之結構，第二化合物DF2具有化學式4至6之結構。第一發光材料層1240可具有單層結構、雙層結構(圖8)或三層結構(圖11)。
在第一發光材料層1240中，第三化合物H的含量可大於第一化合物DF1的含量，第一化合物DF1的含量大於第二化合物DF2的含量。在此情況下，激子能量能從第一化合物DF1有效地轉移至第二化合物DF2。作為一示例，第一發光材料層1240可包含但不限於介於約55 wt%及約85 wt%之間的第三化合物H、介於約10 wt%及約40 wt%之間的第一化合物DF1以及介於約0.1 wt%及約5 wt%之間的第二化合物DF2。
第二發光材料層1340可包含主體材料及綠色摻雜物，第三發光材料層1440可包含主體材料及紅色摻雜物。作為一示例，在第二發光材料層1340及第三發光材料層1440中之主體材料可包含第三化合物H，綠色摻雜物及紅色摻雜物各可包含綠色或紅色磷光材料、綠色或紅色螢光材料以及綠色或紅色延遲螢光材料中的至少一者。
有機發光二極體D6在第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者發出白光，白光通過對應設置於第一至第三像素區域P1、P2及P3中的每一者之濾光層1020(圖17)。因此，有機發光顯示裝置1000(圖17)能實現全彩影像。
圖19為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。如圖19所示，有機發光二極體D7包含彼此面對的第一電極1110及第二電極1130以及設置於第一電極1110及第二電極1130之間的發光層1120A。第一電極1110可為陽極，第二電極1130可為陰極。舉例而言，第一電極1110可為透射電極，第二電極1130可為反射電極。
發光層1120A包含第一發光部1520、第二發光部1620及第三發光部1720，第一發光部1520包含第一發光材料層1540，第二發光部1620包含第二發光材料層1640，第三發光部1720包含第三發光材料層1740。此外，發光層1120A可更包含第一電荷產生層1580及第二電荷產生層1680，第一電荷產生層1580設置於第一發光部1520及第二發光部1620之間，第二電荷產生層1680設置於第二發光部1620及第三發光部1720之間。因此，第一發光部1520、第一電荷產生層1580、第二發光部1620、第二電荷產生層1680及第三發光部1720依序設置於第一電極1110上。
第一發光部1520可更包含設置於第一電極1110及第一發光材料層1540之間的電洞注入層1550、設置於第一發光材料層1540及電洞注入層1550之間的第一電洞傳輸層1560以及設置於第一發光材料層1540及第一電荷產生層1580之間的第一電子傳輸層1570中的至少一者。或者，第一發光部1520可更包含設置於第一電洞傳輸層1560及第一發光材料層1540之間的第一電子阻擋層1565及/或設置於第一發光材料層1540及第一電子傳輸層1570之間的第一電洞阻擋層1575。
第二發光部1620之第二發光材料層1640包含下發光材料層1642及上發光材料層1644。下發光材料層1642靠近第一電極1110，上發光材料層1644靠近第二電極1130。此外，第二發光部1620可更包含設置於第一電荷產生層1580及第二發光材料層1640之間的第二電洞傳輸層1660以及設置於第二發光材料層1640及第二電荷產生層1680之間的第二電子傳輸層1670中的至少一者。或者，第二發光部1620可更包含設置於第二電洞傳輸層1660及第二發光材料層1640之間的第二電子阻擋層1665以及設置於第二發光材料層1640及第二電子傳輸層1670之間的第二電洞阻擋層1675中的至少一者。
第三發光部1720可更包含設置於第二電荷產生層1680及第三發光材料層1740之間的第三電洞傳輸層1760、設置於第三發光材料層1740及第二電極1130之間的第三電子傳輸層1770以及設置於第三電子傳輸層1770及第二電極1130之間的電子注入層1780中的至少一者。或者，第三發光部1720可更包含設置於第三電洞傳輸層1760及第三發光材料層1740之間的第三電子阻擋層1765及/或設置於第三發光材料層1740及第三電子傳輸層1770之間的第三電洞阻擋層1775。
第一電荷產生層1580設置於第一發光部1520及第二發光部1620之間。亦即，第一發光部1520及第二發光部1620可透過第一電荷產生層1580連接。第一電荷產生層1580可為PN接合電荷產生層，其接合第一N型電荷產生層1582與第一P型電荷產生層1584。第一N型電荷產生層1582設置於第一電子傳輸層1570及第二電洞傳輸層1660之間，第一P型電荷產生層1584設置於第一N型電荷產生層1582及第二電洞傳輸層1660之間。
第二電荷產生層1680設置於第二發光部1620及第三發光部1720之間。亦即，第二發光部1620及第三發光部1720透過第二電荷產生層1680連接。第二電荷產生層1680可為PN接合電荷產生層，其接合第二N型電荷產生層1682與第二P型電荷產生層1684。第二N型電荷產生層1682設置於第二電子傳輸層1670及第三電洞傳輸層1760之間，第二P型電荷產生層1684設置於第二N型電荷產生層1682及第三電洞傳輸層1760之間。在一示例性態樣中，第一N型電荷產生層1582及第二N型電荷產生層1682中的至少一者可包含具有化學式1至3之結構之任何有機化合物。
在此態樣中，第一發光材料層1540及第三發光材料層1740各可為藍色發光材料層。在示例性態樣中，第一發光材料層1540及第三發光材料層1740各可包含第一延遲螢光材料之第一化合物DF1、第二延遲螢光材料之第二化合物DF2及可選的主體材料之第三化合物H。第一發光材料層1540中之第一化合物DF1、第二化合物DF2及第三化合物H各可分別相同於或不同於第三發光材料層1740中之第一化合物DF1、第二化合物DF2及第三化合物H。或者，第三發光材料層1740可包含不同於第一發光材料層1540中之第一化合物DF1及第二化合物DF2中的至少一者的另一化合物，因此，第三發光材料層1740可發出不同於第一發光材料層1540所發出之光線的光線，或是可具有不同於第一發光材料層1540之發光效率的發光效率。
作為一示例，當第一發光材料層1540及第三發光材料層1740包含第一化合物DF1、第二化合物DF2及第三化合物H時，在第一發光材料層1540及第三發光材料層1740中的至少一者中，第三化合物H的含量可大於第一化合物DF1的含量，第一化合物DF1的含量大於第二化合物DF2的含量。在此情況下，激子能量能從第一化合物DF1有效地轉移至第二化合物DF2。作為一示例，各第一發光材料層1540及第三發光材料層1740可包含但不限於介於約55 wt%及約85 wt%之間的第三化合物H、介於約10 wt%及約40 wt%之間的第一化合物DF1以及介於約0.1 wt%及約5 wt%之間的第二化合物DF2。
第二發光材料層1640中下發光材料層1642及上發光材料層1644之一者可為綠色發光材料層，第二發光材料層1640中下發光材料層1642及上發光材料層1644之另一者可為紅色發光材料層。綠色發光材料層及紅色發光材料層依序設置以形成第二發光材料層1640。
在一示例性態樣中，綠色發光材料層之下發光材料層1642可包含主體材料及綠色摻雜物，紅色發光材料層之上發光材料層1644可包含主體材料及紅色摻雜物。作為一示例，主體材料可包含第三化合物H，綠色摻雜物及紅色摻雜物各可包含綠色或紅色磷光材料、綠色或紅色螢光材料以及綠色或紅色延遲螢光材料中的至少一者。
有機發光二極體D7在第一至第三像素區域P1、P2及P3中的至少一者發出白光，白光通過對應設置於第一至第三像素區域P1、P2及P3之濾光層1020(圖17)。因此，有機發光顯示裝置1000(圖17)能實現全彩影像。
在圖19中，有機發光二極體D7具有包含第一發光部1520、第二發光部1620及第三發光部1720之三疊層結構，其中第一發光部1520、第二發光部1620及第三發光部1720包含第一發光材料層1540及第三發光材料層1740作為藍色發光材料層。或者，有機發光二極體D7可具有二疊層結構，其中各包含第一發光材料層1540及第三發光材料層1740作為藍色發光材料層之第一發光部1520及第三發光部1720被省略。
示例1 (Ex. 1)：有機發光二極體的製造
製造有機發光二極體，其包含導入有下述化合物的發光材料層：化學式3之化合物1-6(HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.10 eV)作為第一化合物DF1、化學式6之化合物2-2(HOMO: -5.4 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.0017 eV)作為第二化合物DF2以及mCBP (HOMO: -6.0 eV, LUMO: -2.5 eV)。在使用之前，藉由UV-Ozone處理清洗ITO基板，並將ITO基板轉移至真空腔室以沉積發光層。隨後，在10 -7torr真空條件下以沉積速率為1 Å/s之設定藉由來自加熱皿(heating boat)的蒸鍍以下列順序沉積陽極、發光層及陰極：
陽極(ITO, 50 nm)；電洞注入層(HAT-CN, 7 nm)；電洞傳輸層(NPB, 45 nm)；電子阻擋層 (TAPC, 10 nm)、發光材料層(mCBP (69 wt%)、化合物1-6 (30 wt%)及化合物2-2 (1 wt%), 35 nm)；電洞阻擋層(B3PYMPM, 10 nm)；電子傳輸層(TPBi, 25 nm)，電子注入層(LiF)；以及陰極(Al)。
示例2 (Ex. 2)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式6之化合物2-3 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.0019 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例3 (Ex. 3)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-17 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.09 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例4 (Ex. 4)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-17 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.09 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用化學式6之化合物2-3 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.0019 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例5 (Ex. 5)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-11 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.10 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例6 (Ex. 6)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-11 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.10 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用化學式6之化合物2-3 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.0019 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例7 (Ex. 7)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-9 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.09 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例8 (Ex. 8)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-9 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.09 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用化學式6之化合物2-3 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.0019 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例9 (Ex. 9)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-14 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.10 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
示例10 (Ex. 10)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-14 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.10 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用化學式6之化合物2-3 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.0019 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例1 (Ref. 1)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 2-2 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.9 eV, △E ST: 0.18 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例2 (Ref. 2)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用化學式3之化合物1-17 (HOMO: -5.5 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.09 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用下列Ref. 2-1 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.9 eV, △EST: 0.18 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例3 (Ref. 3)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 2-3 (HOMO: -5.2 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.6 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例4 (Ref. 4)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 2-4 (HOMO: -5.2 eV, LUMO: -2.6 eV, △E ST: 0.5 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例5 (Ref. 5)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-1 (HOMO: -5.9 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.12 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用下列Ref. 2-1 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.9 eV, △EST: 0.18 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例6 (Ref. 6)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-1 (HOMO: -5.9 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.12 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例7 (Ref. 7)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-1 (HOMO: -5.9 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.1w eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用下列Ref. 2-3 (HOMO: -5.2 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.6 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例8 (Ref. 8)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-1 (HOMO: -5.9 eV, LUMO: -2.8 eV, △E ST: 0.12 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用下列Ref. 2-4 (HOMO: -5.2 eV, LUMO: -2.6 eV, △E ST: 0.5 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例9 (Ref. 9)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-2 (HOMO: -6.0 eV, LUMO: -3.0 eV, △E ST: 0.21 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用下列Ref. 2-1 (HOMO: -5.6 eV, LUMO: -2.9 eV, △E ST: 0.18 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例10 (Ref. 10)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-2 (HOMO: -6.0 eV, LUMO: -3.0 eV, △E ST: 0.21 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例11 (Ref. 11)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-2 (HOMO: -6.0 eV, LUMO: -3.0 eV, △E ST: 0.21 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用下列Ref. 2-3 (HOMO: -5.2 eV, LUMO: -2.7 eV, △E ST: 0.6 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
比較例12 (Ref. 12)：有機發光二極體的製造
除了在發光材料層中使用下列Ref. 1-2 (HOMO: -6.0 eV, LUMO: -3.0 eV, △E ST: 0.21 eV)來取代化合物1-6作為第一化合物，以及使用下列Ref. 2-4 (HOMO: -5.2 eV, LUMO: -2.6 eV, △E ST: 0.5 eV)來取代化合物2-2作為第二化合物之外，使用與示例1相同的材料製造有機發光二極體。
[參考化合物]
Figure 02_image053
Figure 02_image055
下表1揭示第一化合物及第二化合物的種類，以及第一化合物及第二化合物之HOMO能階之間的能階帶隙(△HOMO)及HOMO與LUMO能階之間的能階帶隙。
表1：發光材料層中之第一化合物及第二化合物
樣品 第一化合物 第二化合物 ΔHOMO (eV) ΔE ST a(eV)
材料 HOMO (eV) 材料 HOMO (eV)
Ref. 1 1-6 -5.6 Ref. 2-2 -5.5 0.1 -0.08
Ref. 2 1-17 -5.5 Ref. 2-1 -5.6 0.1 -0.09
Ref. 3 1-6 -5.6 Ref. 2-3 -5.2 0.4 -0.5
Ref. 4 1-6 -5.6 Ref. 2-4 -5.2 0.4 -0.4
Ref. 5 Ref. 1-1 -5.9 Ref. 2-1 -5.6 0.3 -0.06
Ref. 6 Ref. 1-1 -5.9 2-2 -5.4 0.5 0.1183
Ref. 7 Ref. 1-1 -5.9 Ref. 2-3 -5.2 0.7 -0.48
Ref. 8 Ref. 1-1 -5.9 Ref. 2-4 -5.2 0.7 -0.38
Ref. 9 Ref. 1-2 -6.0 Ref. 2-1 -5.6 0.4 0.03
Ref. 10 Ref. 1-2 -6.0 2-2 -5.4 0.6 0.2083
Ref. 11 Ref.1-2 -6.0 Ref. 2-3 -5.2 0.8 -0.39
Ref. 12 Ref. 1-2 -6.0 Ref. 2-4 -5.2 0.8 -0.29
Ex. 1 1-6 -5.6 2-2 -5.4 0.2 0.0983
Ex. 2 1-6 -5.6 2-3 -5.5 0.1 0.0981
Ex. 3 1-17 -5.5 2-2 -5.4 0.1 0.0883
Ex. 4 1-17 -5.5 2-3 -5.5 0 0.0881
Ex. 5 1-11 -5.6 2-2 -5.4 0.2 0.0983
Ex. 6 1-11 -5.6 2-3 -5.5 0.1 0.0981
Ex. 7 1-9 -5.6 2-2 -5.4 0.2 0.0883
Ex. 8 1-9 -5.6 2-3 -5.5 0.1 0.0881
Ex. 9 1-14 -5.6 2-2 -5.4 0.2 0.0983
Ex. 10 1-14 -5.6 2-3 -5.5 0.1 0.0981
a: 第一化合物之ΔE ST- 第二化合物之ΔE ST
實驗1：有機發光二極體之發光特性的量測
將在Ex. 1-10及Ref. 1-12中製造的有機發光二極體各連接於外部電源，並使用恆定電流電源(KEITHLEY) 及光度計PR650於室溫下評估所有二極體的發光特性。尤其係量測電流密度8.6 mA/m 2時之驅動電壓(V)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)、色座標、外部量子效率(EQE, %)及LT 95(從最初亮度減少至95%的時間)，以及是否形成電洞阱及激發錯合體。有機發光二極體的量測結果揭示於下表2及圖20及圖21。
表2：有機發光二極體的發光特性
樣品 V cd/A lm/W CIEy EQE  (%) LT 95(h) 電洞阱 激發錯合體  
Ref. 1 4.60 23.0 15.7 0.222 15.5 30 N N
Ref. 2 3.80 21.7 17.5 0.222 15.1 17 N N
Ref. 3 5.32 12.0 7.1 0.173 8.9 7 Y N
Ref. 4 4.53 15.9 11.1 0.191 11.0 3 Y N
Ref. 5 4.98 12.1 7.6 0.208 8.5 12 Y N
Ref. 6 4.87 12.3 8.4 0.216 10.8 5 Y N
Ref. 7 3.53 16.4 10.7 0.417 9.4 2 Y Y
Ref. 8 3.57 24.5 21 0.336 10.7 3 Y Y
Ref. 9 5.05 10.2 6.7 0.212 6.9 2 Y N
Ref. 10 3.49 14.9 13.4 0.375 6.4 1 Y Y
Ref. 11 3.35 17.1 13.5 0.405 8.3 15 Y Y
Ref. 12 4.22 21.7 16.1 0.435 8.7 10 Y Y
Ex. 1 4.02 35.1 27.4 0.289 18.9 120 N N
Ex. 2 3.28 55.6 53.2 0.259 24.8 180 N N
Ex. 3 3.86 37.4 30.4 0.259 22.4 150 N N
Ex. 4 3.51 42.7 38.2 0.287 23.5 220 N N
Ex. 5 4.12 28.8 22.0 0.223 18.7 100 N N
Ex. 6 3.19 17.3 17.1 0.252 18.1 105 N N
Ex. 7 3.36 21.7 20.3 0.136 21.6 197 N N
Ex. 8 3.91 21.1 16.9 0.184 17.0 160 N N
Ex. 9 3.94 42.5 33.9 0.329 20.9 120 N N
Ex. 10 3.43 38.3 35.1 0.315 17.8 130 N N
如表2、圖20及圖21所示，電洞會陷落於在比較例中製造的有機發光二極體，其被設計成第一及第二化合物之間的HOMO能階帶隙等於或大於0.3 eV，也因此，有機發光二極體的驅動電壓增大，有機發光二極體的電性質顯著劣化，且有機發光二極體的半高寬因激子不會從第一化合物轉移至第二化合物而增加。尤其，證實在各自被設計成第一及第二化合物之間的HOMO能階帶隙大於0.5 eV之有機發光二極體中，激發錯合體會形成於第一化合物之LUMO及第二化合物之HOMO之間，也因此，有機發光二極體的電性質會進一步劣化，且有機發光二極體的色純度因其寬的半高寬而降低。另一方面，在各自被設計成第一及第二化合物之間的HOMO能階帶隙小於0.3 eV之示例所製造之有機發光二極體中，電洞不會陷落且激發錯合體不會形成。
並且，相較於比較例3-12所製造之有機發光二極體，示例所製造之有機發光二極體會降低其驅動電壓高達40.0%，並改善其電流效率、功率效率、EQE及LT 95分別高達445.1%、694.0%、287.5%及220倍。
此外，相較於各自被設計成第二化合物之△E ST大於第一化合物之△E ST的比較例1-2所製造之有機發光二極體，示例所製造之有機發光二極體會降低其驅動電壓高達30.7%，並改善其電流效率、功率效率、EQE及LT 95分別高達156.2%、238.9%、64.2%及11.9倍。
對於本領域具有通常知識者顯而易見的是，在不脫離本發明的範圍或技術精神下，可對本發明之有機發光二極體及包含有機發光二極體的有機發光裝置進行多種修改及變化。因此，本發明涵蓋本發明所提供之修改及變化，且這些修改及變化落於申請專利範圍及其均等物的範圍。
100,800,1000:有機發光顯示裝置 110,810,1010:基板 120:半導體層 122,812:緩衝層 124:閘極絕緣層 130:閘極電極 132:層間絕緣層 134:第一半導體層接觸孔 136:第二半導體層接觸孔 144:源極電極 146:汲極電極 150,850,1050:鈍化層 152,852,1052:汲極接觸孔 160,860,1060:堤層 170,870:封裝膜 172:第一無機絕緣膜 174:有機絕緣膜 176:第二無機絕緣膜 210,310,410,510,910,1110:第一電極 220,320,420,520,920,1120,1120A:發光層 230,330,430,530,930,1130:第二電極 240,340,440,940:發光材料層 250,350,450,650,950,1250,1550:電洞注入層 260,360,460,660,760,960:電洞傳輸層 265,365,465,665,765,965:電子阻擋層 270,370,470,670,770,970:電子傳輸層 275,375,475,675,775,975:電洞阻擋層 280,380,480,780,980,1780,1480:電子注入層 342,442,640,942,1240,1540:第一發光材料層 344,444,740,944,1340,1640:第二發光材料層 446,946,1440,1740:第三發光材料層 620、1220、1520:第一發光部 680:電荷產生層 682:N型電荷產生層 684:P型電荷產生層 720,1320,1620:第二發光部 880:覆蓋層 962:輔助電洞傳輸層 962a:第一輔助電洞傳輸層 962b:第二輔助電洞傳輸層 962c:第三輔助電洞傳輸層 1020:濾光層 1022:第一濾光層 1024:第二濾光層 1026:第三濾光層 1260,1560:第一電洞傳輸層 1265,1565:第一電子阻擋層 1270,1570:第一電子傳輸層 1275,1575:第一電洞阻擋層 1280,1580:第一電荷產生層 1282,1582:第一N型電荷產生層 1284,1584:第一P型電荷產生層 1360,1660:第二電洞傳輸層 1365,1665:第二電子阻擋層 1370,1670:第二電子傳輸層 1375,1675:第二電洞阻擋層 1380,1680:第二電荷產生層 1382,1682:第二N型電荷產生層 1384,1684:第二P型電荷產生層 1420,1720:第三發光部 1460,1760:第三電洞傳輸層 1465,1765:第三電子阻擋層 1470,1770:第三電子傳輸層 1475,1775:第三電洞阻擋層 1642:下發光材料層 1644:上發光材料層 DL:資料線路 GL:閘極線路 PL:電源線路 P:像素區域 P1:第一像素區域 P2:第二像素區域 P3:第三像素區域 Ts:開關薄膜電晶體 Td:驅動薄膜電晶體 Tr:薄膜電晶體 Cst:儲存電容器 D,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7:有機發光二極體 EML:發光材料層 DF1:第一化合物 DF2:第二化合物 DF3:第六化合物 H:第三化合物 H1:第四化合物 H2:第五化合物 H3:第七化合物 HOMO DF1:第一化合物DF1之HOMO能階 LUMO DF1:第一化合物DF1之LUMO能階 HOMO DF2:第二化合物DF2之HOMO能階 LUMO DF2:第二化合物DF2之LUMO能階 HOMO DF3:第六化合物DF3之HOMO能階 LUMO DF3第六化合物DF3之LUMO能階 HOMO H:第三化合物H之HOMO能階 LUMO H:第三化合物H之LUMO能階 HOMO H1:第四化合物H1之HOMO能階 LUMO H1:第四化合物H1之LUMO能階 HOMO H2:第五化合物H2之HOMO能階 LUMO H2:第五化合物H2之LUMO能階 HOMO H3:第七化合物H3之HOMO能階 LUMO H3:第七化合物H3之LUMO能階 ΔHOMO-1,ΔHOMO-2,ΔHOMO-3:能階帶隙 S 0:基態 S 1 H:第三化合物H之單重態能階 T 1 H:第三化合物H之三重態能階 S 1 DF1:第一化合物DF1之單重態能階 T 1 DF1:第一化合物DF1之三重態能階 S 1 DF2:第二化合物DF2之單重態能階 T 1 DF2:第二化合物DF2之三重態能階 S 1 DF3:第六化合物DF3之單重態能階 T 1 DF3:第六化合物DF3之三重態能階 ΔE ST DF1,ΔE ST DF2,ΔE ST DF3:能階帶隙 S 1 H1:第四化合物H1之單重態能階 T 1 H1:第四化合物H1之三重態能階 S 1 H2:第五化合物H2之單重態能階 T 1 H2:第五化合物H2之三重態能階 S 1 H3:第七化合物H3之單重態能階 T 1 H3:第七化合物H3之三重態能階
附圖被包含於此以提供對本發明之進一步的理解並合併於本申請案且構成本申請案的一部分，附圖繪示本發明之實施例並與以下說明一起用以解釋本發明的原理。 圖1為根據本發明之有機發光顯示裝置的電路示意圖。 圖2為根據本發明一示例性態樣所繪示之有機發光顯示裝置的剖面示意圖。 圖3為根據本發明一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。 圖4為繪示調整在發光材料層中發光材料間的能階而使得電荷有效地轉移至第二化合物的示意圖。 圖5為繪示不調整在發光材料層中發光材料間的HOMO能階而使得電洞陷落於第二化合物的示意圖。 圖6為繪示不調整在發光材料層中發光材料間的HOMO及LUMO能階而使得電洞陷落於第二化合物且激發錯合體形成於第一及第二化合物之間的示意圖。 圖7為根據本發明一示例性態樣所繪示之藉由在發光材料層中發光材料間單重態及三重態能階的發光機制的示意圖。 圖8為根據本發明另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。 圖9為繪示調整在發光材料層中發光材料間的能階而使得電洞有效地轉移至第二化合物的示意圖。 圖10為根據本發明另一示例性態樣所繪示之藉由在發光材料層中發光材料間單重態及三重態能階的發光機制的示意圖。 圖11為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。 圖12為繪示調整在發光材料層中發光材料間的能階而使得電洞有效地轉移至第二化合物的示意圖。 圖13為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之藉由在發光材料層中發光材料間的單重態及三重態能階的發光機制的示意圖。 圖14為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。 圖15為根據本發明另一示例性態樣所繪示之有機發光顯示裝置的剖面示意圖。 圖16為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。 圖17為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光顯示裝置的剖面示意圖。 圖18為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。 圖19為根據本發明又另一示例性態樣所繪示之有機發光二極體的剖面示意圖。 圖20為繪示於示例及比較例所製造之有機發光二極體之電壓(V)–電流密度(J)量測之圖。 圖21為繪示於示例及比較例所製造之有機發光二極體之電致發光峰強度量測之圖。
DF1:第一化合物
DF2:第二化合物
H:第三化合物
HOMODF1:第一化合物DF1之HOMO能階
LUMODF1:第一化合物DF1之LUMO能階
HOMODF2:第二化合物DF2之HOMO能階
LUMODF2:第二化合物DF2之LUMO能階
HOMOH:第三化合物H之HOMO能階
LUMOH:第三化合物H之LUMO能階
△HOMO-1:能階帶隙

Claims (22)

  1. 一種有機發光二極體，包含一第一電極；一第二電極，面對該第一電極；以及一發光層，設置於該第一電極及該第二電極之間並包含至少一發光材料層，其中該至少一發光材料層包含一第一化合物及一第二化合物，並且其中該第一化合物具有下列化學式1之結構，該第二化合物具有下列化學式4之結構：[化學式1]
    Figure 03_image001
    其中R 1及R 2各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組；R 3至R 6各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，或者R 3至R 6中之兩相鄰者形成包含硼及氧的未取代或經取代之稠環，並且其中R 3至R 6中之至少兩相鄰者形成包含硼及氧的未取代或經取代之稠環；[化學式4]
    Figure 03_image005
    其中R 21至R 24各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，或者R 21至R 24中之兩相鄰者形成具有硼及氮的未取代或經取代之稠環，並且其中R 21至R 24中之至少兩相鄰者形成具有硼及氮的未取代或經取代之稠環；R 25至R 28各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組。
  2. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第一化合物的最高佔有分子軌域(HOMO)及該第二化合物的HOMO能階滿足下列關係式(1)：|HOMO DF2– HOMO DF1| ＜ 0.3 eV (1).其中HOMO DF2為該第二化合物的HOMO能階，且HOMO DF1為該第一化合物的HOMO能階。
  3. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第二化合物之單重態能階及三重態能階之間的能階帶隙小於該第一化合物之單重態能階及三重態能階之間的能階帶隙。
  4. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第一化合物之HOMO能階及最低未佔有分子軌域(LUMO)能階之間的能階帶隙介於2.6 eV及3.1 eV之間。
  5. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第一化合物具有下列化學式2A或化學式2B之結構：[化學式2A]
    Figure 03_image010
    [化學式2B]
    Figure 03_image012
    其中R 11至R 15各獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之胺基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組，並且其中R 11至R 14中之至少一者選自由未取代或經取代之咔唑基團、未取代或經取代之吖啶基團、未取代或經取代之吖啶酮基團、未取代或經取代之啡𠯤基團、未取代或經取代之啡㗁𠯤基團及未取代或經取代之啡噻𠯤基團組成之群組。
  6. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第一化合物選自下列化合物：
    Figure 03_image014
    Figure 03_image016
    Figure 03_image018
    Figure 03_image020
    Figure 03_image022
    Figure 03_image024
    Figure 03_image026
    Figure 03_image028
    Figure 03_image030
    Figure 03_image032
    Figure 03_image034
    Figure 03_image036
    。
  7. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第二化合物具有下列化學式5A或化學式5B之結構：[化學式5A]
    Figure 03_image039
    [化學式5B]
    Figure 03_image041
    其中R 25至R 28中的每一者及R 31至R 34中的每一者獨立選自由氕、氘、氚、氧硼基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基、未取代或經取代之C 1-C 20烷基胺基、未取代或經取代之C 6-C 30芳族基及未取代或經取代之C 3-C 30雜芳族基組成之群組。
  8. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第二化合物選自下列化合物：
    Figure 03_image043
    Figure 03_image045
    Figure 03_image047
    Figure 03_image049
    Figure 03_image051
    。
  9. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該至少一發光材料層具有單層結構。
  10. 如請求項9所述之有機發光二極體，其中該至少一發光材料層更包含一第三化合物。
  11. 如請求項10所述之有機發光二極體，其中該第三化合物的單重態激子能階高於該第一化合物的單重態激子能階。
  12. 如請求項10所述之有機發光二極體，其中在該至少一發光材料層中，該第一化合物的含量介於10重量百分比(wt%)及40 wt%之間，該第二化合物含量介於0.1 wt%及5 wt%之間，該第三化合物含量介於55 wt%至85 wt%之間。
  13. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該至少一發光材料層包含一第一發光材料層及一第二發光材料層，該第一發光材料層設置於該第一電極及該第二電極之間，該第二發光材料層設置於該第一電極及該第一發光材料層之間或是該第一發光材料層及該第二電極之間，並且其中該第一發光材料層包含該第一化合物，且該第二發光材料層包含該第二化合物。
  14. 如請求項13所述之有機發光二極體，其中該第一發光材料層更包含一第四化合物，且該第二發光材料層更包含一第五化合物。
  15. 如請求項14所述之有機發光二極體，其中該第四化合物的單重態激子能階高於該第一化合物的單重態激子能階。
  16. 如請求項14所述之有機發光二極體，其中該第五化合物的單重態激子能階高於該第二化合物的單重態激子能階。
  17. 如請求項13所述之有機發光二極體，其中該至少一發光材料層更包含一第三發光材料層，該第三發光材料層相對於該第一發光材料層相反地設置於該第二發光材料層。
  18. 如請求項17所述之有機發光二極體，其中該第三發光材料層包含該第二化合物。
  19. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該發光層包含一第一發光部、一第二發光部及一電荷產生層，該第一發光部設置於該第一電極及該第二電極之間，該第二發光部設置於該第一發光部及該第二電極之間，該電荷產生層設置於該第一發光部及該第二發光部之間，並且其中該第一發光部及該第二發光部之至少一者包含該至少一發光材料層。
  20. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第一化合物具有下列化學式1’之結構：[化學式1’]
    Figure 03_image079
    其中R 1至R 6的定義與請求項1中的定義相同。
  21. 如請求項1所述之有機發光二極體，其中該第一化合物具有下列化學式4’之結構：[化學式4’]
    Figure 03_image081
    其中R 21至R 28的定義與請求項1中的定義相同。
  22. 一種有機發光裝置，包含：一基板；以及如請求項1所述之有機發光二極體，位於該基板之上。
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