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CN111106256A - 有机发光二极管和具有该发光二极管的有机发光装置 - Google Patents

有机发光二极管和具有该发光二极管的有机发光装置 Download PDF

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CN111106256A CN201910733599.2A CN201910733599A CN111106256A CN 111106256 A CN111106256 A CN 111106256A CN 201910733599 A CN201910733599 A CN 201910733599A CN 111106256 A CN111106256 A CN 111106256A
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Abstract

公开了有机发光二极管(OLED)以及具有所述OLED的有机发光装置，所述OLED包括含有第一化合物和第二化合物的第一发光材料层和含有第三化合物和第四化合物的第二发光材料层，其中，第一化合物的HOMO能级高于第二化合物的HOMO能级，并且第三化合物的HOMO能级低于第四化合物的HOMO能级。通过应用该发光材料层，公开的所述OLED和所述有机发光装置具有提高的发光效率、色纯度和发光寿命以及低驱动电压。

Description

有机发光二极管和具有该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2018年10月25日在韩国提交的韩国专利申请第10-2018-0128298号的权益，通过援引将其完整并入本文。
技术领域
本公开涉及一种有机发光二极管，更具体地，涉及一种具有优良的发光效率、色纯度和发光寿命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
随着显示装置变得越来越大，需要尺寸减小的平板显示装置。在平板显示装置中，使用有机发光二极管(OLED)的显示装置已成为焦点。
在OLED中，当电荷注入电子注入电极(即阴极)和空穴注入电极(即阳极)之间的发射层中时，电荷组合配对，然后随着组合的电荷消失而发光。
OLED可以形成在柔性透明基板(例如，塑料基板)上。另外，OLED可以在10V以下的较低电压下驱动。此外，与等离子体显示板和无机电致发光装置相比，OLED具有相对较低的驱动功耗，并且OLED的色纯度非常高。此外，由于OLED可以显示各种颜色(例如，绿色、蓝色和红色等)，因此OLED显示装置作为可替代液晶显示装置(LCD)的下一代显示装置而备受关注。
发明内容
因此，本公开涉及有机发光二极管和包括所述二极管的有机发光装置，其基本上减少了由相关技术的局限性和缺点而引起的一个或多个问题。
本公开的目的是提供一种可提高发光效率和色纯度的有机发光二极管和有机发光装置。
本公开的另一目的是提供一种具有较低的驱动电压和功耗的有机发光二极管和有机发光装置，并且改善了OLED发光寿命。
本公开的其他特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分将由描述而明白，或者可以通过本公开的实践来学习。本公开的目的和其他优点将通过书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
根据一个方面，本公开提供了一种有机发光二极管(OLED)，其包括彼此面对的第一和第二电极，以及设置在第一和第二电极之间的发光材料层，其中，所述发光材料层包括含有第一化合物和第二化合物的第一发光材料层和含有第三化合物和第四化合物的第二发光材料层，其中，第一化合物的激发态单重态能级高于第二化合物的激发态单重态能级，其中，第三化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级各自分别高于第四化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级，其中，第一化合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级高于第二化合物的HOMO能级，并且其中，第三化合物的HOMO能级低于第四化合物的HOMO能级。
根据另一方面，本公开提供了一种OLED，其包括：彼此面对的第一和第二电极；以及设置在第一和第二电极之间的发光材料层，其中，所述发光材料层包括含有第一化合物和第二化合物的第一发光材料层和含有第三化合物和第四化合物的第二发光材料层，其中，第一化合物的激发态单重态能级高于第二化合物的激发态单重态能级，其中，第三化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级各自分别高于第四化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级，其中，第一化合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级高于第二化合物的HOMO能级，并且其中，第三化合物包括具有以下化学式3的结构的有机化合物：
化学式3
Figure BDA0002161426020000021
其中，R31至R45各自独立地为氢、氘、氚、甲硅烷基、C1～C10烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10烷基氨基、C5～C30芳基、C4～C30杂芳基、C5～C30烷基芳基、C4～C30杂烷基芳基、C5～C30芳氧基、C4～C30杂芳氧基、C5～C30芳基氨基或C4～C30杂芳基氨基，或R31至R45中的两个相邻基团形成各自不具有取代基或取代有C5～C30芳基或C4～C30杂芳基的稠合芳环或稠合杂芳环；Y1和Y2各自独立地为NR46、氧(O)或硫(S)，其中，R46为氢、氘、氚、C1～C20烷基或C1～C20烷氧基。
根据又一方面，本公开提供了一种有机发光装置，其包括基板和设置在所述基板上的如上所述的OLED。
应当理解，前述的一般性描述和以下的详细描述均为示例并且是说明性的，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，并且与说明书一起用于解释本公开的实施方式的原理。
图1是示出本公开的有机发光显示装置的示意性截面图；
图2是示出根据本公开示例性实施方式的有机发光二极管的示意性截面图；
图3是示出根据本公开示例性实施方式的延迟荧光材料的发光机制的示意图；
图4是示出根据本公开示例性实施方式的EML中通过发光材料之间的能级带隙的发光机制的示意图；
图5是示出根据本公开示例性实施方式的EML中发光材料之间的HOMO能级和LUMO能级的示意图；
图6是示出根据本公开另一示例性实施方式的有机发光二极管的示意性截面图；
图7是示出根据本公开另一示例性实施方式的有机发光二极管的示意性截面图；并且
图8是示出根据本公开另一示例性实施方式的EML中发光材料之间的HOMO能级和LUMO能级的示意图。
具体实施方式
现将详细参照本公开的各方面，其示例描绘在附图中。
有机发光装置
本公开涉及一种有机发光二极管(OLED)以及具有所述OLED的有机发光装置，所述OLED包括多个发光材料层，每个发光材料层具有能级被控制在预定范围内的发光材料，以提高电荷输送并抑制发光材料之间的激子猝灭。本公开的OLED可以应用于有机发光装置，例如有机发光显示装置和有机发光照明装置。将说明具有本公开的OLED的显示装置。图1是示出本公开的有机发光显示装置的示意性截面图。
如图1所示，有机发光显示装置100包括基板102、基板102上的薄膜晶体管Tr，以及连接到薄膜晶体管Tr的有机发光二极管200。薄膜晶体管Tr包括半导体层110、栅电极130、源电极152和漏电极154。
基板102可包括但不限于玻璃、薄柔性材料和/或聚合物塑料。例如，柔性材料可选自由但不限于聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)及其组合组成的组。其上安装有薄膜晶体管Tr和有机发光二极管200的基板102形成阵列基板。
缓冲层104可以设置在基板102上，并且当缓冲层104存在时，薄膜晶体管Tr设置在缓冲层104上。缓冲层104可以省略。
半导体层110设置在缓冲层104上。在一个示例性实施方式中，半导体层110可以包括氧化物半导体材料。在这种情况下，在半导体层110下可以设置遮光图案，并且遮光图案可以防止光向半导体层110入射，从而防止半导体层110因光而劣化。作为另选，半导体层110可包括但不限于多晶硅。在这种情况下，半导体层110的相反边缘可以掺杂有杂质。
由绝缘材料形成的栅绝缘层120设置在半导体层110上。栅绝缘层120可以包括但不限于无机绝缘材料，例如氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)。
由诸如金属等导电材料制成的栅电极130设置在栅绝缘层120上，以对应于半导体层110的中心。虽然在图1中栅绝缘层120设置在基板102的整个区域上，但栅绝缘层120可以与栅电极130相同地图案化。
由绝缘材料形成的层间绝缘层140设置在栅电极130上，覆盖在基板102的整个表面上。层间绝缘层140可以包括但不限于无机绝缘材料(例如，氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx))，或有机绝缘材料(例如，苯并环丁烯或光丙烯酸树脂(photo-acryl))。
层间绝缘层140具有露出半导体层110的两侧的第一半导体层接触孔142和第二半导体层接触孔144。第一半导体层接触孔142和第二半导体层接触孔144设置在栅电极130的两侧上，与栅电极130隔开。在图1中，第一半导体层接触孔142和第二半导体层接触孔144形成在栅绝缘层120内。作为另选，当栅绝缘层120与栅电极130相同地图案化时，第一半导体层接触孔142和第二半导体层接触孔144仅形成在层间绝缘层140内。
均由诸如金属等导电材料制成的源电极152和漏电极154设置在层间绝缘层140上。源电极152和漏电极154相对于栅电极130彼此隔开，并分别通过第一半导体层接触孔142和第二半导体层接触孔144接触半导体层110的两侧。
半导体层110、栅电极130、源电极152和漏电极154构成用作驱动元件的薄膜晶体管Tr。图1中的薄膜晶体管Tr具有栅电极130、源电极152和漏电极154设置在半导体层110上的共平面结构。作为另选，薄膜晶体管Tr可以具有栅电极设置在半导体层下而源电极和漏电极设置在半导体层上的反交叠结构。在这种情况下，半导体层可以包括但不限于非晶硅。
尽管图1中未示出，栅极线和数据线彼此相交以界定像素区，并且在像素区中可以进一步形成连接至栅极线和数据线的开关元件。开关元件连接至作为驱动元件的薄膜晶体管Tr。此外，电源线与栅极线或数据线平行隔开，并且薄膜晶体管Tr还可以包括配置为在一帧期间恒定地保持栅电极的电压的存储电容器。
另外，有机发光显示装置100可以包括用于吸收从有机发光二极管200发射的一部分光的滤色片。例如，滤色片可以吸收特定波长的光，例如红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)。在这种情况下，有机发光显示装置100可以通过滤色片实现全色。
例如，当有机发光显示装置100是底部发射型时，滤色片可以设置在对应于有机发光二极管200的层间绝缘层140上。作为另选，当有机发光显示装置100是顶部发射型时，滤色片可以设置在有机发光二极管200(即，第二电极220)上。
钝化层160设置在整个基板102上的源电极152和漏电极154上。钝化层160具有平坦的顶面和露出薄膜晶体管Tr的漏电极154的漏极接触孔162。虽然漏极接触孔162设置在第二半导体层接触孔154上，但其可以与第二半导体层接触孔154隔开。
有机发光二极管200包括设置在钝化层160上并连接至薄膜晶体管Tr的漏电极154的第一电极210。有机发光二极管200还包括各自依次设置在第一电极210上的作为发光层的发射单元230和第二电极220。
第一电极210设置在各像素区中。第一电极210可以是阳极，并且包括但不限于具有相对较高的功函数值的导电材料。例如，第一电极610可包括但不限于透明导电材料，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)、氧化锡(SnO)、氧化锌(ZnO)、铟铈氧化物(ICO)和铝掺杂氧化锌(AZO)等。
在一个示例性实施方式中，当有机发光显示装置100是顶部发射型时，在第一电极210下可以设置反射电极或反射层。例如，反射电极或反射层可包括但不限于铝-钯-铜(APC)合金。
另外，库层170设置在钝化层160上以覆盖第一电极210的边缘。库层170露出第一电极210的中心。
作为发射层的发射单元230设置在第一电极210上。在一个示例性实施方式中，发射单元230可以具有发光材料层的单层结构。作为另选，发射单元230可以具有用于控制电荷输送的至少一个电荷控制或输送层(例如，空穴注入层、空穴输送层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子输送层和/或电子注入层)以及发光材料层的多层结构(参见图2和6)。作为示例，有机发光二极管200可以具有多个发射单元和设置在两个相邻发射单元之间的至少一个电荷产生层。发射单元230可以包括多个具有其能级被控制在预定范围内的发光材料的发光材料层。这些发光材料的结构和能级将在下面更详细地解释。
第二电极220设置在设置有发射单元230的基板102上。第二电极220可以设置在整个显示区上，并且可以包括但不限于与第一电极210相比具有相对较低的功函数值的导电材料。第二电极220可以是阴极。例如，第二电极220可包括但不限于铝(Al)、镁(Mg)、钙(Ca)、银(Au)、其合金或其组合，例如铝-镁合金(Al-Mg)。
另外，封装膜180可以设置在第二电极220上，以防止外部水分渗入有机发光二极管200中。封装膜180可以具有但不限于第一无机绝缘膜182、有机绝缘膜184和第二无机绝缘膜186的层叠结构。
发光单元230包括含有第一化合物和第二化合物的第一发光材料层、含有第三化合物和第四化合物的第二发光材料层，以及可选的含有第五化合物和第六化合物的第三发光材料层。通过调节作为发光材料的那些化合物之间的能级和/或能级带隙，可以降低OLED200和有机发光显示装置100的驱动电压，从而提高发光效率和色纯度以及发光寿命。
有机发光二极管(OLED)
将解释包含多层发光材料层的有机发光二极管。图2是示出根据本公开示例性实施方式的有机发光二极管的示意性截面图。
如图2所示，根据本公开示例性实施方式的有机发光二极管(OLED)300包括彼此面对的第一电极310和第二电极320，以及设置在第一电极310和第二电极320之间的作为发射层的发射单元330。在一个示例性实施方式中，发射单元330包括从第一电极310起依次层积的空穴注入层(HIL)340、空穴输送层(HTL)350、发光材料层(EML)360、电子输送层(ETL)370和电子注入层(EIL)380。作为另选，发射单元330还可以包括第一激子阻挡层(即设置在HTL350与EML360之间的电子阻挡层(EBL)355)和/或第二激子阻挡层(即设置在EML360与ETL370之间的空穴阻挡层(EBL)375)。
第一电极310可以是向EML360提供空穴的阳极。如上所述，第一电极310可以包括但不限于具有相对较高的功函数值的导电材料，例如，透明导电氧化物(TCO)。在一个示例性实施方式中，第一电极110可以包括但不限于ITO、IZO、ITZO、SnO、ZnO、ICO和AZO等。
第二电极320可以是向EML360提供电子的阴极。如上所述，第二电极320可以包括但不限于具有相对较低的功函数值的导电材料，即，高反射材料，例如Al、Mg、Ca、Ag、其合金和其组合等。作为示例，第一电极310和第二电极320各自可具有但不限于约30nm至约300nm的厚度。
HIL 340设置在第一电极310和HTL 350之间，并且改善无机的第一电极310和有机的HTL 350之间的界面特性。在一个示例性实施方式中，HIL 340可包括但不限于4,4'4”-三(3-甲基苯基氨基)三苯胺(MTDATA)、4,4',4”-三(N,N-二苯基-氨基)三苯胺(NATA)、4,4',4”-三(N-(萘-1-基)-N-苯基-氨基)三苯胺(1T-NATA)、4,4',4”-三(N-(萘-2-基)-N-苯基-氨基)三苯胺(2T-NATA)、铜酞菁(CuPc)、三(4-咔唑-9-基-苯基)胺(TCTA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4”-二胺(NPB；NPD)、1,4,5,8,9,11-六氮杂三亚苯基六甲腈(二吡嗪[2,3-f:2'3'-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-六甲腈；HAT-CN)、1,3,5-三[4-(二苯基氨基)苯基]苯(TDAPB)、聚(3,4-乙二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)和/或N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺。根据OLED 300的结构可以省略HIL 340。
HTL 350在第一电极310和EML 360之间与EML 360相邻设置。在一个示例性实施方式中，HTL 350可包括但不限于N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)、NPB、4,4'-二(N-咔唑基)-1,1'-联苯(CBP)、聚[N,N'-二(4-丁基苯基)-N,N'-二(苯基)-联苯胺](聚-TPD)、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-共-(4,4'-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺))](TFB)、二[4-(N,N-二-对甲苯基-氨基)-苯基]环己烷(TAPC)、N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺和/或N-(联苯-4-基)-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)联苯-4-胺。
在一个示例性实施方式中，HIL 340和HTL 350各自可分别以(但不限于)约5nm至约200nm、优选约5nm至约100nm的厚度层积。
EML 360包括掺杂有掺杂剂的主体，其中，在掺杂剂中发生大量发光。利用三重态激子以及单重态激子的磷光材料显示出比仅利用单重态激子的荧光材料更高的发光效率。因此，可与磷光掺杂剂一起使用的磷光主体备受关注。
磷光主体的激发态三重态能级必须高于磷光掺杂剂的激发态三重态能级，以防止磷光掺杂剂的三重态能量转移到磷光主体。随着有机芳香族化合物的共轭结构或稠合环增加，有机芳香族化合物的三重态能量急剧下降。因此，可用作磷光主体的有机材料非常有限。
另外，为了获得较高的三重态能级，磷光主体被设计为具有大于3.5eV至4.5eV的能级带隙。当使用具有过宽的能级带隙的磷光主体时，电荷注入和电荷输送变差，因此，需要高驱动电压，从而可能对二极管的寿命特性产生不利影响。
根据本公开的第一实施方式，EML 360包括含有第一化合物和第二化合物的第一EML(EML1)362，以及含有第三化合物和第四化合物的第二EML(EML2)364。在一个示例性实施方式中，在EML1 362中，第一化合物可以是第一主体，并且第二化合物可以是荧光或磷光材料。在EML2 364中，第三化合物可以是第二主体，并且第四化合物可以是延迟荧光材料。作为示例，第一化合物可以是荧光主体，并且第三化合物可以是磷光主体。
通过应用其单重态能级S1、三重态能级T1、最高占据分子轨道(HOMO)能级和/或最低未占分子轨道(LUMO)能级被控制在预定范围内的第一至第四化合物，可以实现具有低驱动电压、优异的发光效率和色纯度以及改善的发光寿命的OLED 300。在下文中，将详细解释OLED 300，其中第一化合物是第一主体“H1”，第二化合物是荧光掺杂剂“FD”，第三化合物是第二主体“H2”，并且第四化合物是热激活延迟荧光掺杂剂“TD”。
当在EML中将从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子结合形成激子，然后不稳定的激发态激子返回到稳定的基态时，有机发光二极管(OLED)发光。应用于EML的发光材料的外量子效率(EQE；ηext)可以通过四个参数的乘积来计算，即激子产生效率或单重态-三重态比率“ηS/T”、电荷平衡因子“г”、辐射量子效率“Φ”和输出耦合效率“ηout-coupling”。
在荧光材料的情况下，单重态-三重态比率的最大值为0.25。理论上，当电子遇到空穴形成激子时，通过自旋排布以1:3的比率产生成对自旋的单重态激子和未成对自旋的三重态激子。在荧光材料的情况下，只有激子中的单重态激子可以参与发射过程，而三重态激子不能参与发射过程。
电荷平衡因子“г”是形成激子的空穴和电子之间的平衡并且通常假设100％的1:1匹配而具有“1”的值。“Φ”是与实际发光材料的发光效率相关的值，并且取决于主体-掺杂剂体系中掺杂剂的光致发光。
“ηout-coupling”是发光材料中发射的光之间向外提取的光的比率。当将各向同性发光材料热沉积从而形成薄膜时，各个发光分子不具有特定取向，而是以随机状态存在。这种随机取向的输出耦合效率通常假定为“0.2”。因此，当组合4个参数时，在使用现有技术的荧光材料的情况下，OLED可以显示出至多5％的发光效率。
相反，磷光材料采用将单重态激子和三重态激子都转换成光的不同的发光机制。磷光材料通过系间窜越(ISC)将单重态激子转换为三重态激子。因此，与使用荧光材料相比，当使用在发光过程中使用三重态激子以及单重态激子的磷光材料作为发光材料时，可以提高发光效率。
当利用具有重金属(例如，Ir和Pt等)的金属络合物作为磷光材料时，通过重金属经强自旋-轨道键可以将三重态转换为单重态。然而，现有技术的磷光材料不具有用于显示装置的足够的色纯度并且显示出非常短的发光寿命，因此，它们尚未用于商用显示装置中。
已经开发了延迟荧光材料来解决由现有技术的荧光和磷光材料引起的问题。代表性的延迟荧光材料利用热激活延迟荧光(TADF)机制。延迟荧光材料能够进行分子内电荷转移，并且在发射过程中可以利用三重态激子能量以及单重态激子能量，因此可以提高发光效率。
图3是示出根据本公开示例性实施方式的EML中延迟荧光材料的发光机制的示意图。
延迟荧光可分为热激活延迟荧光(TADF)和场激活延迟荧光(FADF)。延迟荧光材料中的三重态激子可以通过热量或电场激活，从而可以实现超过常规荧光材料的最大发光效率的超级荧光。
由于延迟荧光材料内的三重态激子可以通过驱动OLED时产生的热量或电场激活，因此延迟荧光材料的三重态激子可以参与发射过程。由于延迟荧光材料通常具有电子供体部分以及电子受体部分，因此可以将其转换为分子内电荷转移(ICT)状态。在使用可以转换为ICT状态的延迟荧光材料作为掺杂剂的情况下，单重态能级S1的激子以及三重态能级T1的激子可以移动到中间能级状态，即ICT状态，然后中间态激子可以转移到基态(S0；S1→ICT←T1)。由于延迟荧光材料中的单重态能级S1的激子以及三重态能级T1的激子参与发射过程，因此延迟荧光材料可以提高内量子效率和发光效率。
由于在普通荧光材料内，最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)均广泛分布在整个分子上，因此不可能在其自身分子内进行单重态能级和三重态能级之间的内转换(选择定则)。相反，由于可以转换为ICT状态的延迟荧光材料在HOMO和LUMO之间几乎没有轨道重叠，因此在延迟荧光材料内HOMO状态分子轨道和LUMO状态分子轨道之间几乎没有相互作用。结果，电子自旋态的变化对其他电子没有影响，在延迟荧光材料中形成不遵循选择定则的新电荷转移带(CT带)。
换句话说，由于延迟荧光材料在分子内具有与电子供体部分隔开的电子受体部分，因此它在分子内以具有大偶极矩的极化状态存在。由于在具有偶极矩的极化状态的分子中，HOMO分子轨道和LUMO分子轨道之间几乎没有相互作用，因此三重态能级激子以及单重态能级激子可以转换为ICT状态。因此，三重态能级T1的激子以及单重态能级S1的激子可以参与发射过程。
在驱动包括延迟荧光材料的OLED的情况下，25％单重态能级S1的激子和75％三重态能级T1的激子通过热量或电场转换为ICT状态，然后ICT状态下的转换的激子跃迁到基态S0并发光。因此，延迟荧光材料理论上可具有100％的内量子效率。
延迟荧光材料的单重态能级S1与三重态能级T1之间的能级带隙ΔEST TD必须等于或小于约0.3eV，例如，约0.05至约0.3eV，从而使得单重态能级和三重态能级中的激子能量均可以转移到ICT状态。单重态能级S1与三重态能级T1之间的能级带隙小的材料可以显示出利用系间窜越(ISC)的普通荧光(其中，单重态能级S1的激子可以跃迁到三重态能级T1的激子)，以及利用反向系间窜越(RISC)的延迟荧光(其中，三重态能级T1的激子可以向上跃迁到单重态能级S1的激子，然后单重态能级S1的激子可以跃迁到基态S0)。
由于延迟荧光材料理论上可以显示出100％的内量子效率，因此它可以实现如常规的包含重金属的磷光材料那样高的发光效率。然而，由于延迟荧光材料中的电子受体-电子供体之间的键合构象与空间扭曲，以及由它们引起的额外的电荷转移跃迁(CT跃迁)，延迟荧光材料在发射过程中显示出较宽的光谱，即较宽的半峰全宽(FWHM)，从而导致色纯度差。另外，由于利用了三重态激子能量以及单重态激子能量，因此荧光材料的发光寿命较短。
当延迟荧光材料和荧光或磷光材料包含在单层EML中时，延迟荧光材料通过RISC发光并且延迟荧光材料的激子能量通过Dexter共振能量转移(DRET)机制转移到荧光或磷光材料，该机制通过经分子间电子交换的激子扩散转移能量。在这种情况下，激子能量不能从延迟荧光材料充分地转移到荧光或磷光材料，并且发光效率和色纯度可能无法达到所需的水平。
如上所述，在本公开的一个示例性实施方式中，EML 360具有多层结构。特别地，EML1 362包括第一化合物(即第一主体)以及第二化合物(即荧光或磷光材料)，并且EML2364包括第三化合物(即第二主体)以及第四化合物(即延迟荧光材料)。因此，当EML2 364中的第四化合物(即延迟荧光材料)中的三重态能量通过RISC机制转换为单重态能量时，延迟荧光材料的单重态能量可以通过荧光共振能量转移(FRET)机制转移到与EML2 364相邻设置的EML1 362中的第二化合物(即荧光或磷光材料)，该机制通过偶极-偶极相互作用经电场以非辐射的形式转移激子能量。
当在荧光或磷光材料中出现最终发光时，有效的能量转移成为可能并且可以实现高色纯度。由于从EML2 364中的第四化合物(即延迟荧光材料)到相邻的EML1 362中的第二化合物(即荧光或磷光材料)的能量转移效率得到提高，OLED 300可以提高其发光效率，从而实现超级荧光。另外，由于与延迟荧光材料相比，具有较窄的FWHM(半峰全宽)的荧光或磷光材料从激发态转移到基态时，在EML1 362中发生最终发光，因此可以改善OLED 300的色纯度。
为了实现这种超级荧光，必须将第一至第四化合物的单重态能级和/或三重态能级控制在预定范围内。图4是示出根据本公开示例性实施方式的EML中发光材料之间的能级带隙的发光机制的示意图。
参照图4，必须预先将第一和第三化合物(各自可以为主体)中产生的激子能量转移到第四化合物(其可以为延迟荧光材料)。为了实现这种能量转移，第一和第三化合物(各自可以为主体)的激发态单重态能级S1 H1和S1 H2以及激发态三重态能级T1 H1和T1 H2各自应该分别高于第四化合物(其可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD和激发态三重态能级T1 TD。
例如，当第一化合物的激发态三重态能级T1 H1和第三化合物的激发态三重态能级T1 H2不足够高于第四化合物的激发态三重态能级T1 TD时，第四化合物(其可以为延迟荧光材料)的三重态T1 TD的激子可以反向跃迁到第一和第三化合物(各自可以为主体)的激发态三重态能级T1 H1和T1 H2。因此，第四化合物的三重态T1 TD的激子可能在第一和第三化合物中作为非发射猝灭，这不能利用三重态激子能量，因此，第四化合物中产生的三重态激子能量不能参与发射过程。例如，与第四化合物的激发态三重态能级T1 TD相比，第一和第三化合物的激发态三重态能级T1 H1和T1 H2各自可以高出至少0.2eV。
在一个示例性实施方式中，第一和第三化合物(各自分别为第一主体和第二主体)各自的单重态能级S1 H1和S1 H2可分别为但不限于约3.0eV至约3.5eV，激发态三重态能级T1 H1和T1 H2可分别为但不限于约2.5eV至约3.0eV。另外，第四化合物(其可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD可以为但不限于约2.3eV至约3.0V，激发态三重态能级T1 TD可以为但不限于约2.1eV至约2.8eV。
在另一示例性实施方式中，第一化合物(其可以为第一主体)的激发态三重态能级T1 H1可以高于第三化合物(其可以为第二主体)的激发态三重态能级T1 H2。在这种情况下，第三化合物中产生的激子能量可以有效地转移到第四化合物(其可以为延迟荧光材料)，而不转移到第一化合物(其中，转移的激子能量作为非发射猝灭)。换句话说，当第一化合物的激发态三重态能级T1 H1不高于第三化合物的激发态三重态能级T1 H2时，跃迁的三重态激子在不能发射三重态激子的第一化合物中作为非发射猝灭并且发光效率可能降低。
另外，可能必须将能量从EML2 364中的第四化合物(即通过RISC将单重态和三重态能级的激子转换到ICT状态的延迟荧光材料)转移到EML1 362中的第二化合物(其可以为荧光或磷光材料)，以实现具有高发光效率和色纯度的OLED。为了实现这种OLED，EML2 364中的第四化合物(其可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD和激发态三重态能级T1 TD各自分别高于EML1 362中的第二化合物(其为荧光材料)的激发态单重态能级S1 FD和激发态三重态能级T1 FD。
作为另选，当EML1 362中的第二化合物是磷光材料时，第四化合物(其可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD可不高于第二化合物的激发态单重态能级。然而，第四化合物的激发态三重态能级T1 TD可高于作为磷光材料的第二化合物的激发态单重态能级。
作为示例，第二化合物(其可以为荧光材料)的激发态单重态能级S1 FD可以为但不限于约2.3eV至约2.7eV，并且激发态三重态能级T1 FD可以为但不限于约2.1eV至约2.5eV。作为另选，作为磷光材料的第二化合物的激发态单重态能级可以为但不限于约2.3eV至约2.8eV，并且激发态三重态能级可以为但不限于约2.0eV至约2.4eV。
此外，为了防止从第四化合物转移到第二化合物的激子能量转移到第一化合物，并实现高效发光，第一化合物的激发态单重态能级S1 H1高于作为荧光材料的第二化合物的激发态单重态能级S1 FD。在示例性实施方式中，第一化合物的激发态三重态能级T1 H1可以高于第二化合物的激发态三重态能级T1 FD。为了实现延迟荧光，第四化合物的激发态单重态能级S1 TD与激发态三重态能级T1 TD之间的能级带隙ΔEST TD必须等于或小于约0.3eV(参见图3)。
当将延迟荧光材料用于实现发光时，三重态激子可以参与发射过程。当形成激子的复合区形成在EML和ETL之间的界面时，延迟荧光材料的三重态激子与空穴极化子相遇而相互作用的可能性增加。由于延迟荧光材料的三重态激子与空穴极化子之间的相互作用，延迟荧光材料的三重态激子对发射机制没有贡献，从而作为非发射猝灭。随着非发射猝灭增加，应力施加到EML 360中的发光材料上，这导致材料的损坏，从而减少OLED 300的寿命。
因此，为了防止在EML 360中可能引起的激子能量的非发射猝灭并且使电荷有效地注入到EML 360中，可能需要适当地调节EML1 362和EML2 364中的发光材料(即第一至第四化合物)的最高占据分子轨道(HOMO)能级和/或最低未占分子轨道(LUMO)能级。图5是示出根据本公开示例性实施方式的双层EML中发光材料之间的HOMO能级和LUMO能级的示意图。
如图5所示，在EML1 362中，第一化合物(其可以为具有荧光性能的第一主体)的HOMO能级HOMOH1高于或浅于第二化合物(其可以为荧光或磷光材料)的HOMO能级HOMOFD。相反，第三化合物(其可以为具有磷光性能的第二主体)的HOMO能级HOMOH2低于或深于第四化合物(其可以为延迟荧光材料)的HOMO能级HOMOTD。
当在包含主体和掺杂剂的EML中掺杂剂的重量比小于10重量％时，电子和空穴预先注入主体中。通过其中能量转移取决于相邻分子之间的波函数叠加的Dexter转移机制，以及其中通过偶极-偶极相互作用经电场以非辐射模式转移能量的FRET(荧光共振能量转移)机制，主体的激子能量转移到掺杂剂。然而，当将延迟荧光材料用作EML的掺杂剂时，为了使发光效率最大化，在EML中掺杂延迟荧光材料至约10重量％以上。在这种情况下，空穴和电子直接注入到掺杂剂中而不通过主体的几率很高。
因此，当EML1 362和EML2 364都使用具有比荧光或磷光材料和延迟荧光材料的HOMO能级更高的HOMO能级的主体(例如，诸如第一化合物等荧光主体)时，空穴注入到EML2364中主体的HOMO能级，电子注入到EML2 364中延迟荧光材料的LUMO能级，以形成激发的复合物，即主体和延迟荧光材料之间的激基复合物。由于延迟荧光材料的三重态能量对发光机制没有贡献而作为非发射猝灭，因此EML的发光效率可能降低。当非发射猝灭增加时，应力施加到发射单元330(参见图2)中的发光材料上，导致发光材料的损坏，从而减少OLED300的寿命。
相反，当EML1 362和EML364都使用具有比荧光或磷光材料和延迟荧光材料的HOMO能级更低的HOMO能级的其他主体(例如，诸如第三化合物等磷光主体)时，空穴可以被具有比EML1 362中的主体更高的HOMO能级的荧光或磷光材料捕获。
空穴和电子不能以平衡的方式注入EML 360中，即与空穴相比，电子被过度注入EML 360中，过度注入EML 360中的显著量的电子不能与空穴复合，并且在没有形成激子的情况下猝灭。另外，由于与空穴相比电子被快速注入EML 360中，空穴和电子不能在EML 360内的发光材料中复合，而是在EML 360和HTL 350之间的界面处复合。结果，不仅降低OLED300的发光效率，而且为了实现所期望的发光，还需要高电压，从而增加功耗并缩短OLED300的寿命。
此外，当与第一电极310相邻设置的EML1 362包括第三化合物(其可以为与第一化合物相比具有相对较低的HOMO能级的第二主体)以及第四化合物(其可以为延迟荧光材料)，并且EML2 364包括第一化合物(其可以为与第三化合物相比具有相对较高的HOMO能级的第一主体)以及第二化合物(其可以为荧光或磷光材料)时，HTL 350或EBL 355的HOMO能级与EML1 362的HOMO能级之间的能级带隙变得过大。因此，向EML1 362的空穴注入可能延迟。
此外，ETL 370或HBL 375的LUMO能级与EML2 364的LUMO能级之间的LUMO能级带隙也变得太大。因此，向EML2 364的电子注入也可能延迟。结果，随着向EML 360的空穴和电子注入延迟，OLED 300的驱动电压升高，并且由于电荷平衡降低，OLED 300的发光效率和寿命可能降低。
相反，与第一电极310(参见图2)相邻设置的EML1 362使用具有与第二化合物(其可以为荧光或磷光材料)的HOMO能级HOMOFD相比相对较高的HOMO能级HOMOH1的第一化合物作为第一主体。由于作为荧光或磷光材料的第二化合物的HOMO能级HOMOFD低于或深于作为第一主体的第一化合物的HOMO能级HOMOH1，因此当从第一电极310(参见图2)注入的空穴经由EML1 362输送到EML2 364时，可以防止或最小化EML1 362中第二化合物的空穴捕获。
因此，空穴和电子可以以平衡的方式注入发生第一发光的EML2 364中。结果，可以减少在EML2 364中不形成激子而猝灭的电荷的量。另外，空穴和电子在EML2 364内复合，从而提高发光效率并降低驱动电压，并且从而降低OLED 360的功耗。
此外，与第二电极320(参见图2)相邻设置的EML2 364使用具有与第四化合物(其可以为延迟荧光材料)的HOMO能级HOMOTD相比相对较低的HOMO能级HOMOH2的第三化合物作为第二主体。通过控制第三和第四化合物之间的HOMO能级，可以抑制或最小化EML2 364中的第二化合物(可以为第二主体)与第四化合物(可以为延迟荧光材料)之间的激基复合物形成。
在又一示例性实施方式中，可以调节第三和第四化合物的LUMO能级，使得在EML2364中，电子不能直接转移到第四化合物(可以为延迟荧光材料)。作为示例，第三化合物的LUMO能级LUMOH2高于或浅于第四化合物的LUMO能级LUMOTD。于是，当第四化合物(可以为延迟荧光材料)的HOMO-LUMO能级带隙EgTD设定在第三化合物(可以为第二主体)的HOMO-LUMO能级带隙EgH2内时，无论掺杂剂浓度如何，在EML2 364中不形成第三化合物(可以为第二主体)和第四化合物(可以为延迟荧光材料)之间的激基复合物。因此，延迟荧光材料的三重态能量不作为非发射猝灭，从而提高OLED 300的发光效率和寿命。
此外，EML1 362中的第一化合物(可以为第一主体)的HOMO能级HOMOH1高于EML2364中的第三化合物(可以为第二主体)的HOMO能级HOMOH2。结果，空穴可以从第一化合物有效地转移到第三化合物。
此外，EML1 362中的第一化合物(可以为第一主体)的LUMO能级LUMOH1高于EML2364中的第三化合物(可以为第二主体)的LUMO能级LUMOH2。因此，从ETL 370(参见图2)注入EML2 364的电子不输送到EML1 362，但可以与从EML1 362注入EML2 364的空穴复合形成激子，使得OLED 300可以最大化其发光效率。
在一个示例性实施方式中，第三化合物的HOMO能级HOMOH2与第四化合物的HOMO能级HOMOTD之间的能级带隙(|HOMOH2-HOMOTD|)，或第三化合物的LUMO能级LUMOH2与第四化合物的LUMO能级LUMOTD之间的能级带隙(|LUMOH2-LUMOTD|)，可以等于或小于约0.5eV，例如，约0.1eV至约0.5eV。
在一个示例性实施方式中，第一化合物(可以为第一主体)的HOMO能级HOMOH1可以为但不限于约-5.5eV至约-6.0eV，优选约-5.5eV至约-5.8eV，并且LUMO能级LUMOH1可以为但不限于约-2.0eV至约-2.5eV，优选约-2.0eV至约-2.4eV。第二化合物(可以为荧光材料)的HOMO能级HOMOFD可以为但不限于约-5.5eV至约-6.2eV，优选约-5.7eV至约-6.1eV，并且LUMO能级LUMOFD可以为但不限于约-2.6eV至约-3.4eV。而且，第二化合物(可以为磷光材料)的HOMO能级可以为但不限于约-5.6eV至约-6.0eV，并且LUMO能级可以为但不限于约-3.0eV至约-3.3eV。
此外，第三化合物(可以为第二主体)的HOMO能级HOMOH2可以为但不限于约-5.8eV至约-6.2eV，并且LUMO能级LUMOH2可以为但不限于约-2.3eV至约-2.8eV。第四种化合物(可以为延迟荧光材料)的HOMO能级HOMOFD可以为但不限于-5.7eV至约-6.0eV，并且LUMO能级LUMOTD可以为但不限于约-2.8eV至约-3.5eV。
在EML1 362和EML2 364包括第一至第四化合物作为发光材料并且其能级(诸如单重态能级、三重态能级、HOMO能级和/或LUMO能级)被控制在预定范围内的情况下，可以提高发光效率和寿命，降低驱动电压以降低功耗，并提高OLED 300的色纯度。
如上所述，在EML1 362中，第一化合物(可以为具有荧光性能的第一主体)可以是与第二化合物(可以为荧光或磷光材料)的激发态单重态能级S1 FD和激发态三重态能级T1 FD以及HOMO能级HOMOFD相比具有相对较高的激发态单重态能量S1 H1和激发态三重态能量T1 H1以及相对较浅的HOMO能级HOMOH1的材料，以防止EML1 362中第二化合物的空穴捕获。作为示例，第一化合物可包括但不限于具有以下化学式1的结构的有机化合物：
化学式1
Figure BDA0002161426020000171
在化学式1中，R1至R24各自分别独立地为氢、氘、氚、甲硅烷基、C1～C20烷基、C1～C20烷氧基、C1～C20烷基氨基、C5～C30芳基、C4～C30杂芳基、C5～C30烷基芳基、C4～C30杂烷基芳基、C5～C30芳氧基、C4～C30杂芳氧基、C5～C30芳基氨基或C4～C30杂芳基氨基。X1、X2和X3各自分别独立地为CR25R26、NR27、氧(O)或硫(S)，其中，R25、R26和R27各自独立地为氢、氘、氚、C1～C20烷基或C1～C20烷氧基。
由于具有化学式1的结构的有机化合物具有较高的HOMO能级和LUMO能级，因此该有机化合物可用作EML1 362中的主体。特别是，可以作为第一主体的第一化合物可以包括以下化学式2的结构的任何一种。
化学式2
Figure BDA0002161426020000181
Figure BDA0002161426020000191
EML2 364中的可用作第二主体的第三化合物可以具有与EML2 364中的第四化合物(可以为延迟荧光材料)的单重态能级S1 TD和三重态能级T1 FD相比相对较高的单重态能级S1 H2和三重态能级T1 H2，与第四化合物的HOMO能级HOMOTD相比相对较低的HOMO能级HOMOH2，以及可选的与第四化合物的LUMO能级LUMOTD相比较高的LUMO能级LUMOH2。因此，在EML2 364中不能形成第三和第四化合物之间的激基复合物。在一个示例性实施方式中，第三化合物可包括但不限于具有以下化学式3的结构的有机化合物：
化学式3
Figure BDA0002161426020000201
在化学式3中，R31至R45各自独立地为氢、氘、氚、甲硅烷基、C1～C10烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10烷基氨基、C5～C30芳基、C4～C30杂芳基、C5～C30烷基芳基、C4～C30杂烷基芳基、C5～C30芳氧基、C4～C30杂芳氧基、C5～C30芳基氨基或C4～C30杂芳基氨基，或R31至R45中的两个相邻基团形成各自不具有取代基或取代有C5～C30芳基或C4～C30杂芳基的稠合芳环或稠合杂芳环。Y1和Y2各自独立地为NR46、氧(O)或硫(S)，其中，R46为氢、氘、氚、C1～C20烷基或C1～C20烷氧基。
如化学式3所示，第三化合物包括咔唑基部分(具有R31至R38基团)，和至少两个二苯并呋喃基和/或二苯并噻吩基部分(各自具有Y1和Y2基团)。在下文中，将连接到咔唑基部分的中心二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分称为“第一二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分”，并且将连接到第一二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分的侧面二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分称为“第二二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分”。
由于咔唑基部分因其与空穴的优异的结合能力而具有p型性质，并且第一和第二二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分因其与电子的相对更好的结合能力而具有n型性质。因此，具有化学式3的结构的有机化合物可具有双极性。
在一个示例性实施方式中，化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自可以分别独立地为氢、氘或氚。在另一示例性实施方式中，化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自可以独立地为直链或支链的C1～C20烷基，优选C1～C10烷基或C1～C20烷氧基，优选C1～C10烷氧基。
在又一示例性实施方式中，化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自可以独立地为芳基或杂芳基。作为示例，当化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自为C5～C30芳基时，化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自可独立地为但不限于非稠合或稠合的芳基，例如苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、戊搭烯基、茚基、茚并茚基、庚搭烯基、苯并苯基、引达省基、非那烯基、菲基、苯并菲基、二苯并菲基、薁基、芘基、荧蒽基、三亚苯基、
Figure BDA0002161426020000211
基、四联苯基、丁省基、七曜烯基、苉基、五联苯基、戊省基、芴基、茚并芴基或螺芴基。
在一个替代实施方式中，当化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自为C4～C30杂芳基时，化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自可独立地为但不限于非稠合或稠合的杂芳基，例如吡咯基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、三嗪基、四嗪基、咪唑基、吡唑基、吲哚基、异吲哚基、吲唑基、吲嗪基、吡咯里嗪基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并咔唑基、吲哚并咔唑基、茚并咔唑基、苯并呋喃并咔唑基、苯并噻吩并咔唑基、喹啉基、异喹啉基、酞嗪基、喹喔啉基、噌啉基、喹唑啉基(quinazolinyl)、喹唑啉基(quinozolinyl)、喹嗪基、苯并喹唑啉基、苯并喹喔啉基、吖啶基、菲咯啉基、萘嵌间二氮杂苯基、菲啶基、蝶啶基、噌啉基、萘啶基、呋喃基、吡喃基、噁嗪基、噁唑基、噁二唑基、三唑基、二噁英基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、噻喃基、氧杂蒽基、色烯基、异色烯基、噻嗪基、噻吩基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、二呋喃并吡嗪基、苯并呋喃并二苯并呋喃基、苯并噻吩并苯并噻吩基、苯并噻吩并二苯并呋喃基、苯并噻吩并苯并呋喃基、苯并噻吩并二苯并呋喃基或N-取代的螺芴基。
在一个示例性实施方式中，当化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自为芳基或杂芳基时，芳基或杂芳基可以由1至3个芳环组成。当构成化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自的芳环或杂芳环的数目增加时，整个有机化合物中共轭结构变得过长，使得有机化合物的带隙可能过度降低。作为示例，当化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自为芳基或杂芳基时，化学式1中的R1至R27和化学式3中的R31至R45各自可独立地为但不限于苯基、联苯基、吡咯基、三嗪基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、呋喃基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基或咔唑基。
在另一示例性实施方式中，化学式3中的R31至R45中相邻的两个基团可以形成不具有取代基或取代有C5～C30芳基和C4～C30杂芳基中的至少一种的稠合芳环或稠合杂芳环。当R31至R45中相邻的两个基团形成稠合芳环或稠合杂芳环时，各自可取代至芳环或杂芳环的C5～C30芳基和C4～C30杂芳基可由1个或2个芳环或杂芳环组成。在这种情况下，具有化学式3的结构的有机化合物可具有适用于EML 360的能级带隙。作为示例，当R31至R45中相邻的两个基团形成稠合芳环或稠合杂芳环时，可取代至芳环或杂芳环的芳基或杂芳基可以为但不限于苯基、联苯基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、呋喃基或噻吩基，优选苯基。
作为示例，构成咔唑基部分的R31至R38中相邻的两个基团形成稠合环，咔唑基部分可形成但不限于苯并咔唑基部分、二苯并咔唑基部分、苯并呋喃并咔唑基部分、苯并噻吩并咔唑基部分、茚并咔唑基部分和吲哚并咔唑基部分等，其各自分别不具有取代基或取代有直链或支链的C1～C20烷基(优选直链或支链的C1～C10烷基)、C5～C30芳基(优选C5～C20芳基(例如，苯基和/或萘基))、C4～C30杂芳基(优选C4～C20杂芳基(例如，吡啶基、嘧啶基和/或咔唑基))及其组合。
在另一实施方式中，构成第二二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分的R39至R45中相邻的两个基团形成稠合环，第二二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分可形成但不限于吡啶并二苯并呋喃基部分、吡啶并二苯并噻吩基部分、茚并二苯并呋喃基部分、茚并二苯并噻吩基部分、吲哚并二苯并呋喃基部分和吲哚并二苯并噻吩基部分等，其各自分别不具有取代基或取代有直链或支链的C1～C20烷基(优选直链或支链的C1～C10烷基)、C5～C30芳基(优选C5～C20芳基(例如，苯基和/或萘基))、C4～C30杂芳基(优选C4～C20杂芳基(例如，吡啶基、嘧啶基和/或咔唑基))及其组合。
由于具有化学式3的结构的第三化合物包括具有p型性质的咔唑基部分以及具有n型性质的二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分，因此第三化合物对空穴以及电子具有优异的亲和性。因此，当将具有化学式3的结构的第三化合物应用于OLED 300的EML 360时，空穴和电子形成激子的复合区形成在EML 360的中间，而不是在EML 360和ETL 370之间的界面。
另外，具有化学式1的结构的第二化合物包括各自具有中心5元环连接至两侧6元环的咔唑基部分和二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分。由于咔唑基部分以及二苯并呋喃基/二苯并噻吩基具有刚性构象结构，因此具有化学式3的结构的第一化合物在耐热性方面可能优异。因此，具有化学式3的结构的第三化合物不会因驱动OLED 300时产生的焦耳热而劣化。因此，具有化学式3的结构的第三化合物可以应用于OLED 300，从而实现优异的发光效率并提高OLED 300的发光寿命。
此外，具有化学式3的结构的第三化合物包括各自具有中心5元环连接至两侧6元环的多个二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分。因此，具有化学式3的结构的第三化合物可具有适合用作发光材料(例如EML2 364中的主体)的HOMO能级和LUMO能级。特别地，当第三化合物与延迟荧光材料一起用于EML2 364时，可以降低OLED 360的驱动电压，从而降低功耗。因此，由于驱动电压的增加而施加到OLED 300的应力减小，从而提高OLED 300的发光效率和发光寿命。
在一个示例性实施方式中，本公开的第三化合物可包括但不限于具有以下化学式4或化学式5的结构的有机化合物：
化学式4
Figure BDA0002161426020000231
化学式5
Figure BDA0002161426020000232
在化学式4和化学式5中，R31至R45、Y1和Y2各自分别与化学式3中所定义的相同。
特别地，第三化合物可包括但不限于以下化学式6的结构的任何一种。
化学式6
Figure BDA0002161426020000241
Figure BDA0002161426020000251
Figure BDA0002161426020000261
Figure BDA0002161426020000271
具有化学式4至6中任何一种的结构的第三化合物包括连接至中心的第一二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分且具有p型性质的咔唑基部分，以及连接至第一二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分且具有n型性质的第二二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分，并且咔唑基部分和第二二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分不对称地连接至第一二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分。
换句话说，具有p型性质的咔唑基部分和具有n型性质的第二二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分各自键合至构成第一二苯并呋喃基/二苯并噻吩基部分的各侧苯环中的不对称位置，使得具有化学式4至6中任何一种的结构的第三化合物可以表现出更多的非晶性，从而极大地提高其耐热性。因此，防止了由驱动OLED 300时的焦耳热引起的结晶，并且不会破坏OLED 300的结构。
此外，由于具有化学式4至6中任何一种的结构的第三化合物包括各自包含两个苯环的咔唑基部分和二苯并呋喃基/二苯并噻苯基部分，因此第三化合物具有适合用作EML360中的主体的HOMO能级和LUMO能级。特别地，当第三化合物与延迟荧光材料和荧光材料一起用于EML 360时，在发射过程中可以将激子能量转移到荧光材料而没有能量损失。
换句话说，具有化学式3至6中任何一种的结构的第三化合物可用作OLED 300的EML2 364中的主体，以提高OLED 300的发光效率，降低OLED 300的驱动电压并改善OLED300的发光寿命。作为示例，当具有化学式3至6中任何一种的结构的第三化合物用作EML2364中的主体时，可以使由于主体中的激子与外围极化子之间的相互作用所致的激子猝灭最小化，并且可以防止OLED 300的发光寿命因电氧化和光氧化而降低。
此外，具有化学式3至6中任何一种的结构的第三化合物具有优异的耐热性和较大的能级带隙和较高的三重态能级。因此，当具有化学式3至6中任何一种的结构的第三化合物用作EML2 364中的主体时，第三化合物可以将激子能量有效地转移到发光材料，使得OLED 300可以具有提高的发光效率。另外，EML2 364中的第三化合物不会因热而劣化，因此可以实现具有长寿命和优异色纯度的OLED 300。
EML1 362还包括可以为荧光或磷光材料的第二化合物，并且EML2 364还包括可以为延迟荧光材料的第四化合物，其中发生第一发光。如上所述，由于延迟荧光材料理论上可以显示出100％的内量子效率，因此它可以实现如常规的包含重金属的磷光材料那样高的发光效率。然而，由于延迟荧光材料中的电子受体-电子供体之间的键合构象和空间扭曲，以及由它们引起的额外的电荷转移跃迁(CT跃迁)。换句话说，延迟荧光材料基于CT发光机制发光。
由于归结于CT发光机制的发光性质，延迟荧光材料显示具有非常宽的FWHM的发射波长，因此在色纯度方面，其限制应用于显示装置。换句话说，由于诸如TADF等延迟荧光材料使用三重态激子能量，因此它具有较短的发光寿命。另外，由于延迟荧光材料通过CT发光机制发光，因此其FWHM非常宽，这限制了色纯度。此外，由于延迟荧光材料在发射过程中使用三重态能量以及单重态能量，因此其发光寿命非常短。
为了解决延迟荧光材料的局限性，超荧光使用延迟荧光材料来增加仅能够利用单重态激子的荧光材料中的单重态激子产生的比率。由于延迟荧光材料可以利用三重态能量以及单重态能量，因此当延迟荧光材料的激子能量释放时，荧光材料吸收激子能量，然后荧光材料利用所吸收的激子能量，仅产生100％的单重态激子。因此，为了提高包括其中在超荧光机制期间发生最终发光的荧光材料的二极管的发光效率，最重要的是从延迟荧光材料到荧光材料的能量转移。EML1 362可以包括可以为荧光或磷光材料的第二化合物，以便在使用延迟荧光材料时防止色纯度和寿命降低，从而实现超荧光或超磷光。
在一个示例性实施方式中，当第二化合物是荧光材料时，EML1 362中第二化合物的激发态单重态能级S1 FD和激发态三重态能级T1 FD各自低于EML2 364中第四化合物(可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD和激发态三重态能级T1 TD。当第二和第四化合物满足单重态和三重态能级时，第四化合物(可以为延迟荧光材料)的三重态能量通过RISC机制转换为单重态能量，并且EML2 364中第四化合物的所转换的单重态能量可以通过FRET机制有效地转移到与EML2 364相邻设置的EML1 362中的第二化合物。
在替代示例性实施方式中，当第二化合物是磷光材料时，第四化合物(可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD可不高于第二化合物的激发态单重态能级。然而，第四化合物的激发态三重态能级T1 TD可高于作为磷光材料的第四化合物的激发态单重态能级。
在一个示例性实施方式中，第二化合物(可以为荧光或磷光材料)可以是具有与第四化合物(可以为延迟荧光材料)的发射波长范围有较大光谱重叠的吸收波长范围的化合物。在这种情况下，从延迟荧光材料到荧光或磷光材料的能量转移效率得到提高，从而使OLED 300的发光效率最大化。另外，由于当第二化合物从激发态跃迁到基态时在EML 360中发生最终发光，因此可优选使用具有窄FWHM的化合物作为第二化合物。
在一个示例性实施方式中，作为荧光材料的第二化合物可包括但不限于以下化学式7的任何一种。
化学式7
Figure BDA0002161426020000291
Figure BDA0002161426020000301
具有化学式7的结构的有机化合物各自具有如下能级：FD-1(LUMO：-3.0eV；HOMO：-6.0eV；S1：2.5eV；T1：2.3eV)；FD-2(LUMO：-2.7eV；HOMO：-5.7eV；S1：2.5eV；T1：2.3eV)；FD-3(LUMO：-3.3eV；HOMO：-5.9eV；S1：2.4eV，T1：2.2eV)；FD-4(LUMO：-3.2eV；HOMO：-5.8eV；S1：2.5eV；T1：2.3eV)；以及FD-5(LUMO：-3.4eV；HOMO：-6.1eV；S1：2.6eV；T1：2.4eV)。
在替代实施方式中，作为磷光材料的第二化合物可包括能够发射绿光的任何金属络合物。作为实例，作为磷光材料的第二化合物可包括但不限于以下化学式8的结构的任何一种。
化学式8
Figure BDA0002161426020000302
具有化学式8的结构的化合物各自具有如下能级：PD-1(LUMO：-3.0eV；HOMO：-6.0eV；S1：2.8eV；T1：2.4eV)；PD-2(LUMO：-3.0eV；HOMO：-5.9eV；S1：2.6eV；T1：2.4eV)；PD-3(LUMO：-3.2eV；HOMO：-5.8eV；S1：2.6eV；T1：2.3eV)；PD-4(LUMO：-3.1eV；HOMO：-5.8eV；S1：2.4eV；T1：2.2eV)；以及PD-5(LUMO：-3.2eV；HOMO：-5.6eV；S1：2.3eV；T1：2.0eV)。
EML2 364包括第四化合物(可以为延迟荧光材料)。与第一至第三化合物相比，第四化合物可具有适当的能级。作为示例，具有延迟荧光性能的第四化合物可包括电子受体部分和经由适当的连接基(例如亚芳基或亚杂芳基，如亚苯基等)与电子受体部分隔开的电子供体部分。在一个示例性实施方式中，第四化合物可包括三嗪部分和/或取代有至少一个氰基的芳族或杂芳族部分。作为示例，第四化合物可包括但不限于以下化学式9的结构的任何一种。
化学式9
Figure BDA0002161426020000311
具有化学式9的结构的有机化合物各自具有如下能级：TD-1(TczTrz；9,9',9”-(5-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯-1,2,3-三基)三(9H-咔唑)；LUMO：-2.8eV；HOMO：-5.8eV；S1：3.0eV；T1：2.8eV)；TD-2(4CzIPN；2,4,5,6-四(9H-咔唑-9-基)间苯二腈；LUMO：-3.4eV；HOMO：-5.9eV；S1：2.7eV；T1：2.6eV)；TD-3(LUMO：-3.2eV；HOMO：-5.8eV；S1：2.6eV；T1：2.5eV)；TD-4(LUMO：-3.2eV；HOMO：-5.8eV；S1：2.4eV；T1：2.2eV)，以及TD-5(LUMO：-3.4eV；HOMO：-5.8eV；S1：2.3eV；T1：2.1eV)。
在一个示例性实施方式中，在EML1 362中第一化合物的重量比可以大于第二化合物的重量比。作为示例，EML1 362可包括约70至约99重量％、优选约90至约99重量％的第一化合物，以及约1至约30重量％、优选约1至约10重量％的第二化合物。
相反，在EML2 364中第三化合物的重量比可以等于或大于第四化合物的重量比。作为示例，EML2可包括约50至约95重量％、优选约60至约80重量％的第三化合物，以及约5至约50重量％、优选约20至约40重量％的第四化合物。
在替代实施方式中，EML2 364中第四化合物(可以为延迟荧光材料)的重量比可以大于EML1 362中第二化合物(可以为荧光或磷光材料)的重量比。在这种情况下，足够的激子能量可以从EML2 364中的第四化合物转移到EML1 362中的第二化合物。
在一个实施方式中，EML1 362和EML2 364各自可以层积为具有但不限于约5nm至约10nm，优选约10nm至约30nm，更优选约10nm至20nm的厚度。
参照图2，ETL 370和EIL 380依次层积在EML 360和第二电极320之间。ETL 370包括具有高电子迁移率的材料，以通过快速电子输送向EML 360稳定地提供电子。
在一个示例性实施方式中，ETL 370可包括但不限于噁二唑类化合物、三唑类化合物、菲咯啉类化合物、苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物和三嗪类化合物等。
作为示例，ETL 370可以包括但不限于，三-(8-羟基喹啉铝(Alq3)、2-联苯-4-基-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(PBD)、螺-PBD、喹啉锂(Liq)、1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、二(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝(BAlq)、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(Bphen)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(NBphen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-叔丁基苯基-1,2,4-三唑(TAZ)、4-(萘-1-基)-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三唑(NTAZ)、1,3,5-三(对-吡啶-3-基-苯基)苯(TpPyPB)、2,4,6-三(3'-(吡啶-3-基)联苯-3-基)1,3,5-三嗪(TmPPPyTz)、聚[9,9-二(3'-((N,N-二甲基)-N-乙基铵)-丙基)-2,7-芴]-交-2,7-(9,9-二辛基芴)](PFNBr)和/或三(苯基喹喔啉)(TPQ)。
EIL 380设置在第二电极320和ETL 370之间，并且可以提高第二电极320的物理特性，因此可以提高OLED 300的寿命。在一个示例性实施方式中，EIL 380可包括但不限于碱金属卤化物(例如，LiF、CsF、NaF和BaF2等)，和/或有机金属化合物(例如，苯甲酸锂和硬脂酸钠等)。
在一个示例性实施方式中，ETL 370和EIL 380各自可分别层积为具有但不限于约10nm至约200nm，优选约10nm至约100nm的厚度。
当空穴经由EML 360转移到第二电极320和/或电子经由EML 360转移到第一电极310时，OLED 300可能具有短寿命和降低的发光效率。为了防止这些现象，根据本公开第一实施方式的OLED 300可以具有至少一个与EML 360相邻的激子阻挡层。
例如，示例性实施方式的OLED 300包括HTL 350和EML 360之间的EBL 355，以便控制和防止电子转移。在一个示例性实施方式中，EBL 355可包括但不限于TCTA、三[4-(二乙氨基)苯基]胺、N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺、TAPC、MTDATA、1,3-二(咔唑-9-基)苯(mCP)、3,3'-二(N-咔唑基)-1,1'-联苯(mCBP)、CuPc、N,N'-二[4-(二(3-甲基苯基)氨基)苯基]-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(DNTPD)和/或TDAPB。
另外，OLED 300还包括EML 360和ETL 370之间的作为第二激子阻挡层的HBL 375，使得空穴不能从EML 360转移到ETL 370。在一个示例性实施方式中，HBL 375可包括但不限于，噁二唑类化合物、三唑类化合物、菲咯啉类化合物、苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物和三嗪类化合物。
作为示例，HBL 375可以包括与EML 360中的发光材料相比具有相对较低的HOMO能级的化合物。例如，HBL 375可包括但不限于BCP、BAlq、Alq3、PBD、螺-PBD、Liq、二-4,5-(3,5-二-3-吡啶基苯基)-2-甲基嘧啶(B3PYMPM)、氧基二(2,1-亚苯基))双(二苯基氧化膦(DPEPO)及其组合。
作为示例，EBL 355和HBL 375各自可分别层积为具有但不限于约5nm至约200nm，优选约10nm至约100nm的厚度。
OLED可具有三层以上的发光材料层。图6是示出根据本公开另一示例性实施方式的有机发光二极管的示意性截面图。
如图6所示，根据本公开第二实施方式的OLED 400包括彼此面对的第一电极410和第二电极420以及设置在第一电极410和第二电极420之间的作为发射层的发射单元430。
在一个示例性实施方式中，发射单元430包括从第一电极410起依次层积的HIL440、HTL 450、EML 460、ETL 470和EIL 480。此外，发射单元430还可以包括第一激子阻挡层(即设置在HTL 450和EML 460之间的EBL 455)和/或第二激子阻挡层(即设置在EML460和ETL 470之间的HBL 475)。
如上所述，第一电极410可以是阳极，并且包括但不限于具有相对较大的功函数值的导电材料，例如ITO、IZO、SnO、ZnO、ICO和AZO等。第二电极420可以是阴极，并且可以包括但不限于具有相对较小的功函数值的导电材料，例如Al、Mg、Ca、Ag、其合金或其组合。第一电极410和第二电极420各自可以层积为具有但不限于约30nm至约300nm的厚度。
HIL 440设置在第一电极410和HTL 450之间。HIL 440可以包括但不限于MTDATA、NATA、1T-NATA、2T-NATA、CuPc、TCTA、NPB(NPD)、HAT-CN、TDAPB、PEDOT/PSS和/或N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺。根据OLED 400的结构可以省略HIL 440。
HTL 450可以在第一电极410和EML 460之间与EML 460相邻设置。HTL 450可包括但不限于芳香胺衍生物，例如TPD、NPD(NPB)、CBP、聚-TPD、TFB、TAPC、N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺和/或N-(联苯-4-基)-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)联苯-4-胺。在一个实施方式中，HIL 440和HTL 450各自可以层积为具有但不限于约5nm至约200nm，优选约5nm至约100nm的厚度。
EML 460包括第一EML(EML1)462、第二EML(EML2)464和第三EML(EML3)466。EML1462设置在第一电极410和第二电极420之间，并包括第一化合物和第二化合物。EML2 464设置在EML1 462上，并包括第三化合物和第四化合物。EML3 464设置在EML2 464上，并包括第五化合物和第六化合物。
在一个示例性实施方式中，在EML1 462中，第一化合物可以是第一主体，并且第二化合物可以是荧光或磷光材料。在EML2 464中，第三化合物可以是第二主体，并且第四化合物可以是延迟荧光材料。在EML3 466中，第五化合物可以是第三主体，并且第六化合物可以是荧光或磷光材料。作为示例，第一和第五化合物各自分别可以是荧光主体，并且第三化合物可以是磷光主体。
通过使用能级被控制在预定范围内的第一至第六化合物作为发光材料，可以降低驱动电压，从而降低功耗，提高发光效率和色纯度，并提高OLED 400的发光寿命。在下文中，将详细解释OLED 400，其中第一化合物是第一主体，第二和第六化合物是荧光掺杂剂(FD)，第三化合物是第二主体，第四化合物是延迟荧光掺杂剂(TD)，并且第五化合物是第三主体。
EML2 464包括第四化合物(可以为延迟荧光材料)。因此，当EML2 464中第四化合物的三重态激子能量通过RISC机制转换成其自身的单重态激子能量时，第四化合物的所转换的单重态激子能量可以通过FRET机制转移到各自与EML2 464相邻设置的EML1 462和EML3 466中的第二和第六化合物(各自可以为荧光或磷光材料)。因此，OLED 400提高了其发光效率和色纯度。
为了这种激子能量转移机制，必须使第一、第三和第五化合物(各自可以为主体)中产生的激子能量首先转移到第四化合物(可以为延迟荧光材料)，以实现第一发光。图7是示出根据本公开另一示例性实施方式的有机发光二极管的示意性截面图。
如图7所示，第一、第三和第五化合物(各自可以为第一、第二和第三主体)的激发态单重态能级S1 H1、S1 H2和S1 H3以及激发态三重态能级T1 H1、T1 H2和T1 H3各自应分别高于第四化合物(可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD和激发态三重态能级T1 TD。
作为示例，当第一化合物的激发态三重态能级T1 H1、第三化合物的激发态三重态能级T1 H2和第五化合物的激发态三重态能级T1 H3不足够高于第四化合物的激发态三重态能级T1 TD时，第四化合物(可以为延迟荧光材料)的三重态T1 TD的激子可以反向转移到第一、第三和第五化合物(各自可以为主体)的激发态三重态能级T1 H1、T1 H2和T1 H3。因此，第四化合物的三重态T1 TD的激子可以在不能使用三重态激子能量的第一、第三和第五化合物中作为非发射猝灭，因此，第四化合物中产生的三重态激子能量不能参与发射过程。例如，与第四化合物的激发态三重态能级T1 TD相比，第一、第三和第五化合物的激发态三重态能级T1 H1、T1 H2和T1 H3各自可以高出至少0.2eV。
另外，第一化合物(可以为第一主体)的激发态三重态能级T1 H1和第五化合物(可以为第三主体)的激发态三重态能级T1 H3可高于第三化合物(可以为第二主体)的激发态三重态能级T1 H2。在这种情况下，第三化合物中产生的激子能量可以有效地转移到第四化合物(可以为延迟荧光材料)，而不转移到其中激子能量作为非发射猝灭的第一和第五化合物。
另外，可能需要将能量从EML2 464中的第四化合物(即延迟荧光材料，其中单重态和三重态能级的激子通过RISC转换为ICT状态)转移到EML1 462和EML3 466中的第二和第六化合物(各自可以为荧光或磷光材料)，从而实现具有高发光效率和色纯度的OLED。为了实现这种OLED，EML2 464中的第四化合物(可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD和激发态三重态能级T1 TD各自分别高于EML1 462和EML3 466中的第二和第六化合物(各自为荧光材料)的激发态单重态能级S1 FD1和S1 FD2以及激发态三重态能级T1 FD1和T1 FD2。
作为另选，当EML1 462中的第二化合物和EML2 466中的第六化合物各自是磷光材料时，第四化合物(可以为延迟荧光材料)的激发态单重态能级S1 TD可不高于第二和第六化合物的激发态单重态能级。然而，第四化合物的激发态三重态能级T1 TD可高于作为磷光材料的第二和第六化合物的激发态单重态能级。
此外，为了防止从第四化合物转移到第二和第六化合物的激子能量转移到第一和第五化合物和实现高效发光，第一化合物(可以为第一主体)的激发态单重态能级S1 H1和第五化合物(可以为第三主体)的激发态单重态能级S1 H3各自分别高于第二和第六化合物(各自可以为荧光材料)的激发态单重态能级S1 FD1和S1 FD2。在示例性实施方式中，第一和第五化合物的激发态三重态能级T1 H1和T1 H3各自可分别高于第二和第六化合物的激发态三重态能级T1 FD1和T1 FD2。为了实现延迟荧光，第四化合物的激发态单重态能级S1 TD与激发态三重态能级T1 TD之间的能级带隙ΔEST TD必须等于或小于约0.3eV(参见图3)。
此外，为了防止当空穴和电子不能以平衡的方式注入EML 460中时不形成激子，以及防止当形成主体和掺杂剂之间的激基复合物时所形成的激子的非发射猝灭，可能需要调节发光材料(即EML1 462、EML2 464和EML3 466中的第一至第六化合物)的HOMO能级和/或LUMO能级。图8是示出根据本公开另一示例性实施方式的EML中发光材料之间的HOMO能级和LUMO能级的示意图。
如图8所示，在EML1 462中第一化合物(可以为具有荧光性质的第一主体)的HOMO能级HOMOH1高于或浅于第二化合物(可以为荧光或磷光材料)的HOMO能级HOMOFD1。因此，当从第一电极410(参见图6)注入的空穴经由EML1 462输送到EML2 464时，防止了EML1 462中第二化合物的空穴捕获。结果，空穴和电子以平衡的方式注入EML2 464中，从而减少非发射猝灭的电荷的量。
相反，第三化合物(可以为具有磷光性质的第二主体)的HOMO能级HOMOH2低于或深于第四化合物(可以为延迟荧光材料)的HOMO能级HOMOTD。可选地，第三化合物的LUMO能级LUMOH2高于第四化合物的LUMO能级LUMOTD。由于不形成第三化合物(可以为第二主体)和第四化合物(可以为延迟荧光材料)之间的激基复合物，因此第四化合物的三重激子能量不能作为非发射而猝灭。
另外，包含在EML1 462中的第一化合物(可以为第一主体)的HOMO能级HOMOH1高于包含在EML2 464中的第三化合物(可以为第二主体)的HOMO能级HOMOH2。结果，空穴可以有效地从EML1 462中的第一化合物转移到EML2 464中的第三化合物。
此外，包含在EML1 462中的第一化合物(可以为第一主体)的LUMO能级LUMOH1高于EML2 464中的第三化合物(可以为第二主体)的LUMO能级LUMOH2。因此，从ETL 470(参见图6)注入EML2 464的电子不输送到EML1 462。
特别地，设置在EML2 462上的EML3 464可以具有其能级被控制在预定范围内的第五和第六化合物。作为示例，EML3 466中的第五化合物(可以为第三主体)的HOMO能级HOMOH3低于或深于第六化合物(可以为荧光或磷光材料)的HOMO能级HOMOFD2。可选地，第五化合物的LUMO能级LUMOH3高于或浅于第六化合物的LUMO能级LUMOFD2。
此外，第五化合物(可以为第三主体)的HOMO能级HOMOH3低于第三化合物(可以为第二主体)的HOMO能级HOMOH2。当第五化合物的HOMO能级HOMOH3高于第三化合物的HOMO能级HOMOH2时，空穴从EML2 462泄漏到EML3 466中，使得发光仅发生在作为荧光材料的第六化合物中。因此，由于荧光材料只有25％的内量子效率，因此OLED 400可具有降低的发光效率。
另一方面，由于第五化合物的HOMO能级HOMOH3小于第三化合物的HOMO能级HOMOH2，因此注入EML2 464中的空穴不会泄漏到EML3 466中。在这种情况下，由于第四化合物(可以为理论上具有100％内量子效率的延迟荧光材料)可以进行发光，因此OLED 400可以使其发光效率最大化。作为示例，第五化合物可以形成为与HBL 475(参见图6)相同的材料。在这种情况下，可以省略HBL 475。
另外，EML3 466中的第五化合物的LUMO能级LUMOH3低于EML2 464中的第三化合物的LUMO能级LUMOH2。当第五化合物的LUMO能级LUMOH3高于第三化合物的LUMO能级LUMOH2时，从ETL 470(参见图6)到EML3 466的电子注入可能延迟。在这种情况下，空穴和电子不以平衡的方式注入EML2 462中，使得OLED 300的发光效率和寿命可能降低。
在一个示例性实施方式中，第一化合物(可以为第一主体)可包括但不限于具有化学式1和2的结构的任何有机化合物。第二化合物(可以为第二主体)可包括但不限于具有化学式3至6的结构的任何有机化合物。第二和第六化合物各自可独立地包括但不限于具有BODIPY核和/或喹啉并吖啶核的荧光材料，例如，具有化学式7的结构的荧光材料的任何一种和/或具有化学式8的结构的磷光材料的任何一种。而且，第四化合物(可以为延迟荧光材料)可包括但不限于具有化学式9的结构的有机化合物的任何一种。
在一个示例性实施方式中，第五化合物(可以为第二主体)可以与HBL 475相同。作为示例，第五化合物可包括但不限于，噁二唑类化合物、三唑类化合物、菲咯啉类化合物、苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物和三嗪类化合物等。例如，第五化合物可包括但不限于与EML2 464中的第三化合物相比具有相对较低的HOMO能级的化合物，例如BCP、BAlq、Alq3、PBD、螺-PBD、LIQ、B3PYMPY、DPEPO及其组合。
作为示例，EML1 462中第一化合物的重量比和EML3 466中第五化合物的重量比各自可分别大于相同EML中第二和第六化合物的重量比。作为示例，EML1 462和EML3 466各自可分别包括约70至约99重量％、优选约90至约99重量％的第一和第五化合物，以及约1至约30重量％、优选约1至约10重量％的第二和第六化合物。
相反，在EML2 464中第三化合物的重量比可等于或大于第四化合物的重量比。作为示例，EML2可以包括约50至约95重量％、优选约60至约80重量％的第三化合物，以及约5至约50重量％、优选约20至约40重量％的第四化合物。
在替代实施方式中，EML2 464中第四化合物(可以为延迟荧光材料)的重量比可以大于EML1 462或EML3 466中第二和第六化合物(各自可以为荧光或磷光材料)的重量比。在这种情况下，足够的激子能量可以从EML2 464中的第四化合物转移到EML1 462中的第二化合物和EML3 466中的第六化合物。
在一个实施方式中，EML1 462和EML2 464各自可以层积为具有但不限于约5nm至约10nm，优选约10nm至约30nm，更优选约10nm至20nm的厚度。相反，EML3 466可以层积为具有但不限于约2nm至约30nm，优选约2nm至约20nm的厚度。
参照图6，ETL 470设置在EML 460和EIL 480之间。例如，ETL 470可包括但不限于噁二唑类化合物、三唑类化合物、菲咯啉类化合物、苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物和三嗪类化合物等。例如，ETL 470可包括但不限于Alq3、PBD、螺-PBD、Liq、TPBi、BAlq、Bphen、NBphen、BCP、TAZ、NTAZ、TpPyPB、TmPPPyTz、PFNBr和/或TPQ。
EIL 480设置在第二电极420和ETL 470之间。EIL 480可包括但不限于碱金属卤化物(例如，LiF、CsF、NaF和BaF2等)和/或有机金属化合物(例如，苯甲酸锂和硬脂酸钠等)。作为示例，ETL 470和EIL 480各自可以层积为具有但不限于约10nm至约200nm，优选约10nm至约100nm的厚度。
此外，OLED 400还可以包括至少一个与EML 460相邻设置的激子阻挡层，例如EBL455和HBL 475。
作为示例，EBL 455可包括但不限于TCTA、三[4-(二乙氨基)苯基]胺、N-(联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺、TAPC、MTDATA、mCP、mCBP、CuPc、DNTPD和/或TDAPB。
HBL 475可包括但不限于噁二唑类化合物、三唑类化合物、菲咯啉类化合物、苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物和三嗪类化合物。作为示例，HBL 475可包括但不限于BCP、BAlq、Alq3、PBD、螺-PBD、Liq、B3PYMPM、DPEPO及其组合。作为示例，EBL455和HBL 475各自可以层积为具有但不限于约5nm至约200nm，优选约10nm至约100nm的厚度。
合成例1：化合物TH-17的合成
(1)中间体1-1的合成
Figure BDA0002161426020000391
在氮气氛围下，将10.0g(38.0mmol)的4-溴二苯并噻吩、4.8g(19.0mmol)的碘和6.2g(19.0mmol)的二乙酸碘苯放入150mL乙酸和150mL乙酸酐的混合溶剂中。在溶液中滴加三滴硫酸，然后在室温下搅拌10小时。反应完成后，将乙酸乙酯加入到混合溶液中，然后用水洗涤溶液以将有机层与水层分离。向有机溶液中加入无水硫酸镁，并再次搅拌有机溶液。用二氧化硅垫(silica pad)过滤溶液后，在减压下浓缩溶液，并通过柱层析法纯化，以得到中间体1-1(产率：65％)。
(2)中间体1-2的合成
Figure BDA0002161426020000401
将9.6g(24.7mmol)中间体1-1、2.1g(12.3mmol)咔唑、1.9g(30.5mmol)铜粉和3.6g(24.7mmol)碳酸钾加入到70mL二甲基乙酰胺中，并将该溶液在130℃下搅拌24小时。反应完成后，将温度降至室温。用二氧化硅垫过滤溶液以去除铜粉。用水洗涤所得的溶液，以将有机层与水层分离。向有机溶液中加入无水硫酸镁，并再次搅拌溶液。用二氧化硅垫过滤溶液后，在减压下浓缩溶液，并通过柱层析法纯化，以得到中间体1-2(产率：70％)。
(3)化合物TH-17的合成
Figure BDA0002161426020000402
将7.3g(17.0mmol)中间体1-2、4.0g(18.7mmol)的4-二苯并噻吩基-硼酸和2mol％四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)加入到50mL四氢呋喃中。将40.86mmol碳酸钾溶解于25mL水中，并将水溶液与有机溶液混合。将混合溶液在80℃下搅拌12小时。反应完成后，然后将温度降至室温以将有机层与水层分离。向有机层中加入无水硫酸镁，并再次搅拌有机溶液。用二氧化硅垫过滤有机溶液后，在减压下浓缩溶液，并通过柱层析法纯化，以得到化合物TH-17(产率：70％)。
合成例2：化合物TH-27的合成
(1)中间体2-1的合成
Figure BDA0002161426020000403
在氮气氛围下，将10.0g(40.65mmol)的4-溴二苯并呋喃、5.1g(20.32mmol)碘和6.6g(20.32mmol)二乙酸碘苯放入150mL乙酸和150mL乙酸酐的混合溶剂中。在溶液中滴加三滴硫酸，然后在室温下搅拌10小时。反应完成后，将乙酸乙酯加入到混合溶液中，然后用水洗涤溶液以将有机层与水层分离。向有机溶液中加入无水硫酸镁，并再次搅拌有机溶液。用二氧化硅垫过滤溶液后，在减压下浓缩溶液，并通过柱层析法纯化，以得到中间体2-1(产率：65％)。
(2)中间体2-2的合成
Figure BDA0002161426020000411
将9.8g(26.35mmol)中间体2-1、2.2g(13.18mmol)咔唑、2.0g(32.53mmol)铜粉和3.6g(26.35mmol)碳酸钾加入到70mL二甲基乙酰胺中，并将该溶液在130℃下搅拌24小时。反应完成后，将温度降至室温。用二氧化硅垫过滤溶液以去除铜粉。用水洗涤所得的溶液，以将有机层与水层分离。向有机溶液中加入无水硫酸镁，并再次搅拌溶液。用二氧化硅垫过滤溶液后，在减压下浓缩溶液，并通过柱层析法纯化，以得到中间体2-2(产率：78％)。
(3)化合物TH-27的合成
Figure BDA0002161426020000412
以与实施例1相同的过程和条件进行合成反应，不同之处在于，使用8.4g(20.43mmol)的中间体2-2和5.12g(22.47mmol)的二苯并[b,d]噻吩-4-基-硼酸作为反应物，以得到化合物TH-27(产率60％)。
合成例3：化合物TH-34的合成
Figure BDA0002161426020000421
以与实施例1相同的过程和条件进行合成反应，不同之处在于，使用8.4g(20.43mmol)的中间体2-2和4.76g(22.47mmol)的二苯并[b,d]噻吩-1-基-硼酸作为反应物，以得到化合物TH-34(产率：57％)。
合成例4：化合物TH-42的合成
Figure BDA0002161426020000422
以与实施例1相同的过程和条件进行合成反应，不同之处在于，使用8.4g(20.43mmol)的中间体2-2和4.76g(22.47mmol)的二苯并[b,d]呋喃-4-基-硼酸作为反应物，以得到化合物TH-42(产率：60％)。
合成例5：化合物TH-43的合成
Figure BDA0002161426020000423
以与实施例1相同的过程和条件进行合成反应，不同之处在于，使用8.4g(20.43mmol)的中间体2-2和4.76g(22.47mmol)的二苯并[b,d]呋喃-1-基-硼酸作为反应物，以得到化合物TH-42(产率：60％)。
以与实施例1相同的过程和条件进行合成反应，不同之处在于，使用4.0g(6.94mmol)的中间体5-1和1.62g(7.63mmol)的二苯并[b,d]呋喃-4-基-硼酸作为反应物，以得到化合物5(产率：64％)。
实验例1：有机化合物的能级的测量
对下述化合物各自测量LUMO能级、HOMO能级、单重态能级S1和三重态能级T1：各自可用作EML中的第一化合物的化学式2中的FH-1、FH2和FH-3；各自分别在实施例1、2和4中合成并且可用作EML中的第三化合物的TH-17、TH-27和TH-42；各自可用作EML中的第二化合物的化学式7中的FD-1至FD-5和化学式8中的PD-1至PD-5；以及各自可用作EML中的第四化合物的化学式8中的TD-1至TD-5。而且，对如下所示的参考化合物“参考1”、“参考2”、“参考3”和“参考4”各自测量了HOMO能级和LUMO能级。表1示出了测量结果。
[参考化合物]
Figure BDA0002161426020000431
表1：有机化合物的能级
Figure BDA0002161426020000432
Figure BDA0002161426020000441
实施例1：有机发光二极管(OLED)的制造
使用“FH-1”作为EML1中的第一主体(第一化合物)以及化学式6的“FD-1”作为EML1中的荧光材料(第二化合物)，“TH-17”作为EML2中的第二主体(第三化合物)以及“TD-2”(即4CzIPN)作为EML2中的延迟荧光材料(第四化合物)，B3PYPM作为EML3中的第三主体(第五化合物)以及“FD-1”作为EML3中的荧光材料(第六化合物)，从而制造有机发光二极管。
使用异丙醇、丙酮和DI(蒸馏水)作为清洁溶剂，通过超声波洗涤附着有ITO电极(包括反射板)并且尺寸为40nm×40nm×0.5mm的玻璃基板5分钟，并在100℃的烘箱中干燥。在清洁基板后，将基板用O2等离子体处理2分钟，并转移到真空室中以沉积发射层。随后，在10-7托真空条件下，通过蒸发从加热舟以如下顺序沉积发射层和阴极：
空穴注入层(HIL)(HAT-CN；7nm)；空穴输送层(HTL)(NPB，78nm)；电子阻挡层(EBL)(TAPC；15nm)；第一发光材料层(EML1)(FH-1 99重量％，FD-1 1重量％；10nm)；第二发光材料层(EML2)(TH-17 70重量％，4CzIPN 30重量％；20nm)；第三发光材料层(EML3)(B3PYMPM99重量％，FD-1 1重量％；5nm)；空穴阻挡层(HBL)(B3PYMPM；10nm)；电子输送层(ETL)(TPBi；30nm)；电子注入层(EIL)(LiF；0.8nm)；以及阴极(Al；100nm)。
然后，在阴极上沉积封盖层(CPL)，并且由玻璃封装该装置。在沉积发射层和阴极之后，将OLED从沉积室转移到干燥箱中以进行成膜，随后使用UV固化环氧树脂和吸湿剂进行封装。所制造的有机发光二极管具有9mm2的发射面积。
实施例2：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“TH-27”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
实施例3：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“TH-42”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
实施例4：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“FH-2”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体。
实施例5：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“FH-2”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体，并使用“TH-27”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
实施例6：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“FH-2”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体，并使用“TH-42”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
实施例7：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“FH-3”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体。
实施例8：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“FH-3”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体，使用“TH-27”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
实施例9：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“FH-3”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体，并使用“TH-42”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
比较例1：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“参考1”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体，并使用“参考2”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
比较例2：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“参考3”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体，并使用“参考4”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
比较例3：OLED的制造
以与实施例1相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，使用“参考3”代替“FH-1”作为EML1中的第一主体，并使用“参考1”代替“TH-17”作为EML2中的第二主体。
实验例2：OLED的发光性能的测量
将实施例1至9和比较例1至3中制造的OLED各自连接至外部电源，并且使用恒流源(KEITHLEY)和光度计PR650在室温下评价了所有二极管的发光性能。特别是，测量了OLED的电流密度为10mA/cm2下的驱动电压(V)、电流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)、外量子效率(EQE；％)和色坐标以及发光寿命(即在3000nit下亮度降至95％的时间)。其测量结果示于下表2中。
表2：OLED的发光性能
Figure BDA0002161426020000461
如表2所示，与比较例中制造的OLED相比，实施例1至9的将能级被控制在预定范围内的三种发光材料应用于EML的OLED的驱动电压最大降低6.0％。此外，与比较例1至3的OLED相比，实施例1至9的OLED具有高达12.3倍的提高的电流效率，高达9.2倍的功率效率，高达9.35倍的外量子效率以及高达27.3倍的发光寿命。另外，在色纯度方面，确认了实施例1至9的OLED发射与比较例的OLED相比更接近绿色的光。通过应用包含能级被控制在预定范围内的两种以上主体和两种以上发光材料的多层EML，可以降低驱动电压，提高OLED的发光效率和寿命。
实施例10：OLED的制造
以与实施例3相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，EML1的厚度变为20nm，并且EML2的厚度变为10nm。
实施例11：OLED的制造
以与实施例3相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，EML1的厚度变为15nm，并且EML2的厚度变为15nm。
实施例12：OLED的制造
以与实施例3相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，EML2包括以80重量％取代70重量％的TH-17和以20重量％取代30重量％的4CzIPN。
实施例13：OLED的制造
以与实施例3相同的过程和相同的材料制造OLED，不同之处在于，EML2包括以60重量％取代70重量％的TH-17和以40重量％取代30重量％的4CzIPN。
实验例3：OLED的发光性能的测量
以与实验例2相同的过程测量了实施例3以及10至12中制造的OLED各自的发光性能。测量结果示于下表3中。与EML2比EML1厚的情况相比，当EML2比EML1更薄时，OLED的发光效率和寿命大幅降低。当EML1具有与EML2相同的厚度时，OLED的发光效率和寿命略微降低。然而，与比较例的OLED相比，实施例3以及9至13的所有OLED保持优良的发光性能。当在EML2中的延迟荧光材料(即4CzIPN)的掺杂浓度降低至20重量％时，OLED的发光效率和寿命大幅降低。另一方面，即使EML2中4CzIPN的掺杂浓度增加至40重量％，发光效率也基本上类似于4CzIPN掺杂至30重量％的情况并且只有OLED的寿命略微降低。
表3：OLED的发光性能
Figure BDA0002161426020000481
虽然已经参照示例性实施方式和实施例描述了本公开，但是这些实施方式和实施例并不旨在限制本公开的范围。相反，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变更。因此，本公开旨在涵盖本公开的修改和变更，前提是它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
可以组合上述各种实施方式以提供进一步的实施方式。通过援引将本说明书中提及和/或申请数据表中列出的所有美国专利、美国专利申请公报、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物完整并入本文。如果需要，可以修改实施方式的各方面以采用各种专利、申请和出版物的构思来提供更进一步的实施方式。
根据上述详细描述，可以对实施方式进行这些和其他改变。通常，在以下权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求局限于说明书和权利要求中公开的具体实施方式，而是应被解释为包括所有可能的实施方式以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围。因此，权利要求不局限于本公开。

Claims (26)

1.一种有机发光二极管，其包括：
第一电极和第二电极，其中，第一电极和第二电极彼此面对；以及
发光材料层，所述发光材料层设置在第一和第二电极之间，
其中，所述发光材料层包括第一发光材料层和第二发光材料层，第一发光材料层含有第一化合物和第二化合物，第二发光材料层含有第三化合物和第四化合物，
其中，第一化合物的激发态单重态能级高于第二化合物的激发态单重态能级，
其中，第三化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级各自分别高于第四化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级，
其中，第一化合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级高于第二化合物的HOMO能级，并且
其中，第三化合物的HOMO能级低于第四化合物的HOMO能级。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中，第三化合物的最低未占分子轨道(LUMO)能级高于第四化合物的LUMO能级。
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中，第一化合物的HOMO能级和最低未占分子轨道(LUMO)能级各自分别高于第三化合物的HOMO能级和LUMO能级。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中，第四化合物的激发态单重态能级与激发态三重态能级之间的能级带隙等于或小于0.3eV。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其还包括第三发光材料层，第三发光材料层设置在第二发光材料层和第二电极之间并且包含第五化合物和第六化合物。
6.根据权利要求5所述的有机发光二极管，其中，第五化合物的激发态单重态能级高于第六化合物的激发态单重态能级。
7.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中，第一化合物包括具有以下化学式1的结构的有机化合物：
化学式1
Figure FDA0002161426010000021
其中，R1至R24各自分别独立地为氢、氘、氚、甲硅烷基、C1～C20烷基、C1～C20烷氧基、C1～C20烷基氨基、C5～C30芳基、C4～C30杂芳基、C5～C30烷基芳基、C4～C30杂烷基芳基、C5～C30芳氧基、C4～C30杂芳氧基、C5～C30芳基氨基或C4～C30杂芳基氨基；X1、X2和X3各自分别独立地为CR25R26、NR27、氧(O)或硫(S)，其中，R25、R26和R27各自独立地为氢、氘、氚、C1～C20烷基或C1～C20烷氧基。
8.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中，第三化合物包括具有以下化学式3的结构的有机化合物：
化学式3
Figure FDA0002161426010000022
其中，R31至R45各自独立地为氢、氘、氚、甲硅烷基、C1～C10烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10烷基氨基、C5～C30芳基、C4～C30杂芳基、C5～C30烷基芳基、C4～C30杂烷基芳基、C5～C30芳氧基、C4～C30杂芳氧基、C5～C30芳基氨基或C4～C30杂芳基氨基，或R31至R45中相邻的两个基团形成各自不具有取代基或取代有C5～C30芳基或C4～C30杂芳基的稠合芳环或稠合杂芳环；Y1和Y2各自独立地为NR46、氧(O)或硫(S)，其中，R46为氢、氘、氚、C1～C20烷基或C1～C20烷氧基。
9.根据权利要求8所述的有机发光二极管，其中，第三化合物包括具有以下化学式4或化学式5的结构的有机化合物：
化学式4
Figure FDA0002161426010000031
化学式5
Figure FDA0002161426010000032
其中，R31至R45、Y1和Y2各自分别与化学式3中所定义的相同。
10.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中，第二化合物包括以下化学式7或化学式8的结构的任何一种：
化学式7
Figure FDA0002161426010000041
化学式8
Figure FDA0002161426010000042
11.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其中，第四化合物包括以下化学式9的结构的任何一种：
化学式9
Figure FDA0002161426010000051
12.一种有机发光二极管，其包括：
第一电极和第二电极，其中，第一电极和第二电极彼此面对；以及
发光材料层，所述发光材料层设置在第一和第二电极之间，
其中，所述发光材料层包括第一发光材料层和第二发光材料层，第一发光材料层含有第一化合物和第二化合物，第二发光材料层含有第三化合物和第四化合物，
其中，第一化合物的激发态单重态能级高于第二化合物的激发态单重态能级，
其中，第三化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级各自分别高于第四化合物的激发态单重态能级和激发态三重态能级，
其中，第一化合物的最高占据分子轨道(HOMO)能级高于第二化合物的HOMO能级，并且
其中，第三化合物包括具有以下化学式3的结构的有机化合物：
化学式3
Figure FDA0002161426010000061
其中，R31至R45各自独立地为氢、氘、氚、甲硅烷基、C1～C10烷基、C1～C10烷氧基、C1～C10烷基氨基、C5～C30芳基、C4～C30杂芳基、C5～C30烷基芳基、C4～C30杂烷基芳基、C5～C30芳氧基、C4～C30杂芳氧基、C5～C30芳基氨基或C4～C30杂芳基氨基，或R31至R45中相邻的两个基团形成各自不具有取代基或取代有C5～C30芳基或C4～C30杂芳基的稠合芳环或稠合杂芳环；Y1和Y2各自独立地为NR46、氧(O)或硫(S)，其中，R46为氢、氘、氚、C1～C20烷基或C1～C20烷氧基。
13.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其中，第三化合物的最低未占分子轨道(LUMO)能级高于第四化合物的LUMO能级。
14.根据权利要求13所述的有机发光二极管，其中，第三化合物的HOMO能级低于第四化合物的HOMO能级。
15.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其中，第一化合物的HOMO能级和最低未占分子轨道(LUMO)能级各自分别高于第三化合物的HOMO能级和LUMO能级。
16.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其中，第四化合物的激发态单重态能级与激发态三重态能级之间的能级带隙等于或小于0.3eV。
17.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其还包括设置在第二发光材料层和第二电极之间的第三发光材料层，其中，第三发光材料层包含第五化合物和第六化合物。
18.根据权利要求17所述的有机发光二极管，其中，第五化合物的激发态单重态能级高于第六化合物的激发态单重态能级。
19.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其中，第一化合物包括具有以下化学式1的结构的有机化合物：
化学式1
Figure FDA0002161426010000071
其中，R1至R24各自分别独立地为氢、氘、氚、甲硅烷基、C1～C20烷基、C1～C20烷氧基、C1～C20烷基氨基、C5～C30芳基、C4～C30杂芳基、C5～C30烷基芳基、C4～C30杂烷基芳基、C5～C30芳氧基、C4～C30杂芳氧基、C5～C30芳基氨基或C4～C30杂芳基氨基；X1、X2和X3各自分别独立地为CR25R26、NR27、氧(O)或硫(S)，其中，R25、R26和R27各自独立地为氢、氘、氚、C1～C20烷基或C1～C20烷氧基。
20.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其中，第三化合物包括具有以下化学式4或化学式5的结构的有机化合物：
化学式4
Figure FDA0002161426010000081
化学式5
Figure FDA0002161426010000082
其中，R31至R45、Y1和Y2各自分别与化学式3中所定义的相同。
21.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其中，第二化合物包括以下化学式7或化学式8的结构的任何一种：
化学式7
Figure FDA0002161426010000083
Figure FDA0002161426010000091
化学式8
Figure FDA0002161426010000092
22.根据权利要求12所述的有机发光二极管，其中，第四化合物包括以下化学式9的结构的任何一种：
化学式9
Figure FDA0002161426010000093
Figure FDA0002161426010000101
23.一种有机发光装置，其包括：
基板；和
设置在所述基板上的根据权利要求1所述的有机发光二极管。
24.根据权利要求23所述的有机发光装置，其中，所述有机发光装置包括有机发光显示装置。
25.一种有机发光装置，其包括：
基板；和
设置在所述基板上的根据权利要求12所述的有机发光二极管。
26.根据权利要求25所述的有机发光装置，其中，所述有机发光装置包括有机发光显示装置。
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