Review paper: Recent developments in light extraction technologies of organic light emitting diodes

Electronic Materials Letters

Volumn 7, Issue 2, 2011, Pages 77-91

  Hong, Kihyon ^a   Lee, Jong Lam ^a  

^a Pohang University of Science and Technology (POSTECH)   (South Korea)

Author keywords

light extraction; organic light emitting diodes; out coupling efficiency

Indexed keywords

EFFICIENCY LEVELS; EXTERNAL QUANTUM EFFICIENCY; FLUORESCENT TUBES; HIGH EFFICIENCY; LIGHT EXTRACTION; ORGANIC LIGHT-EMITTING; OUT-COUPLING EFFICIENCY; POTENTIAL APPLICATIONS; POWER EFFICIENCY; RECENT PROGRESS; SOLID STATE LIGHTING; SURFACE PLASMON COUPLING; TOTAL INTERNAL REFLECTIONS; TRANSPARENT CONDUCTING ELECTRODES;

DIODES; EFFICIENCY; FLAT PANEL DISPLAYS; LIGHT EMISSION; LIGHTING; REFRACTIVE INDEX;

ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES (OLED);

EID: 79960114692     PISSN: 17388090     EISSN: 20936788     Source Type: Journal    
DOI: 10.1007/s13391-011-0601-1     Document Type: Review

References (147)

1. T. Sekitani, H. Nakajima, H. Maeda, T. Fukishima, T. Aida, K. Hata, and T. Someya, Nature Mater. 8, 494 (2009).
2. E. C.-W. Ou, L. Hu, G. C. R. Raymond, O. K. Soo, J. Pan, Z. Zheng, Y. Park, D. Hecht, G. Irvin, P. Drzaic, and G. Gruner, ACS Nano3, 2258 (2009).
3. Y.-S. Park, J.-W. Kang, D. M. Kang, J.-W. Park, Y.-H. Kim, S.-K. Kwin, and J.-J. Kim, Adv. Mater. 20, 1957 (2008).
4. L. S. Liao, W. K. Slusarek, T. K. Hatwar, M. L. Ricks, and D. L. Comfort, Adv. Mater. 20, 324 (2008).
5. S. Schols, S. Verlaak, C. Rolin, D. Cheyns, J. Genoe, and P. Heremans, Adv. Func. Mater. 18, 136 (2008).
6. H. W. Choi, S. Y. Kim, K. B. Kim, Y.-H. Tak, and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 86, 012104 (2005).
7. C.-G. Zhen, Y.-F. Dai, W.-J. Zeng, Z. Ma, Z.-K. Chen, and J. Kieffer, Adv. Mater. 21, 699 (2011).
8. S. Hamwi, J. Meyer, M. Kroger, T. Winkler, M. Witte, T. Riedl, A. Kahn, and W. Kowalsky, Adv. Func. Mater. 20, 1762 (2010).
9. T. V. Pho, P. Zalar, A. Garcia, T.-Q. Nguyen, and F. Wudl, Chem. Comm. 46, 8210 (2010).
10. C. Cai, S.-J. Su, T. Chiba, H. Sasabe, Y.-J. Pu, K. Nakayama, and J. Kido, Org. Electron. 12, 843 (2011).
11. E. L. Williams, K. Haavisto, J. Li, and G. E. Jabbour, Adv. Mater. 19, 197 (2007).
12. C.-L. Ho, M.-F. Lin, W.-Y. Wong, W.-K. Wong, and C.-H. Chen, Appl. Phys. Lett. 92, 083301 (2008).
13. J. Meyer, S. Hamwi, T. Bulow, H.-H. Johannes, T. Riedl, and W. Kowalsky, Appl. Phys. Lett. 91, 113506 (2007).
14. S. Y. Kim, K. Y. Kim, Y.-H. Tak, and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 89, 132108 (2006).
15. K. Hong, K. Kim, and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 95, 213307 (2009).
16. S. Y. Kim, W.-K. Kim, K. Y. Kim, Y.-H. Tak, and J.-L. Lee, Electrochem. Solid St. 9, H1 (2006).
17. H. W. Choi, S. Y. Kim, W.-K. Kim, and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 87, 082102 (2005).
18. N. Chopra, J. Lee, Y. Zheng, S.-H. Eom, J. Xue, and F. So, Appl. Phys. Lett. 93, 143307 (2009).
19. S. Y. Kim, K. Hong, H. W. Choi, K. Y. Kim, Y.-H. Tak, and J.-L. Lee, J. Electrochem. Soc. 156, J57 (2009).
20. R. Meerheim, S. Scholz, S. Olthof, G. Schwartz, S. Reineke, K. Walzer, and K. Leo, J. Appl. Phys. 104, 014510 (2008).
21. S. Y. Kim and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 88, 112106 (2006).
22. B. C. Krummacher, S. Nowy, J. Frischeisen, M. Klein, and W. Brutting, Org. Electron. 10, 478 (2009).
23. G. Schwartz, M. Pfeiffer, S. Reineke, K. Walzer, and K. Leo, Adv. Mater. 19, 3672 (2007).
24. G. Schwartz, S. Reineke, T. C. Rosenow, K. Walzer, and L. Leo, Adv. Func. Mate. 19, 1319 (2009).
25. Y. R. Sun, N. C. Giebink, H. Kanno, B. W. Ma, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Nature, 440, 908 (2006).
26. S.-H. Eom, Y. Zheng, E. Wizesniewski, J. Lee, N. Chopra, F. So, and J. Xue, Appl. Phys. Lett. 94, 153303 (2009).
27. S.-C. Lo and P. L. Burn, Chem. Rev. 107, 1097 (2007).
28. J. A. G. Williams, Stephanie Develary, D. L. Rochester, and L. Murphy, Coordin. Chem. Rev. 252, 2596 (2008).
29. S. Nowy, B. C. Krummacher, J. Frischeisen, N. A. Reinke, and W. Brutting, J. Appl. Phys. 104, 123109 (2008).
30. V. Bulovic, V. B. Khalfin, G. Gu, P. E. Burrows, D. Z. Garbuzov, and S. R. Forrest, Phys. Rev. B58, 3730 (1998).
31. J. Huang, G. Li, E. Wu, Q. Xu, and Y. Yang, Adv. Mater. 18, 114 (2006).
32. C. Ganzorig and M. Fujihira, Appl. Phys. Lett. 81, 3137 (2002).
33. A. Misra, P. Kumar, M. N. Kamalasanan, and S. Chandra, Semicond. Sci. Technol. 21, R35 (2006).
34. X. Qi, N. Li, and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 107, 014514 (2010).
35. H. Heil, J. Steiger, S. Kang, M. Gastel, H. Ortner, H. V. Seggem, and M. Stobel, J. Appl. Phys. 89, 420 (2001).
36. B. J. Chen and X. W. Sun, Semicond. Sci. Technol. 20, 801 (2005).
37. Y. Li, D.-Q. Zhang, L. Duan, R. Zhang, L.-D. Wang, and Y. Qiu, Appl. Phys. Lett. 90, 012119 (2007).
38. H. W. Choi, S. Y. Kim, W.-K. Kim, K. Hong, and J.-L. Lee, J. Appl. Phys. 100, 064106 (2006).
39. S. Y. Kim and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 87, 232105 (2005).
40. I.-M. Chan, T.-Y. Hsu, and F. C. Hong, Appl. Phys. Lett. 81, 1899 (2002).
41. X. L. Zhu, J. X. Sun, H. J. Peng, Z. G. Meng, M. Wong, and H. S. Kwok, Appl. Phys. Lett. 87, 153508 (2005).
42. K. Hong, K. Kim, S. Kim, Y. H. Song, H. J. Kim, K. H. Song, K. C. Ahn, Y. H. Tak, and J.-L. Lee, J. Electrochem. Soc. 156, H648 (2009).
43. S. Kim, K. Hong, K. Kim, I. Lee, K.-B. Kim, D. Y. Lee, T.-Y. Kim, and J.-L. Lee, J. Electrochem. Soc. 157, J347 (2010).
44. S. Lamansky, P. Djurovich, D. Murphy, F. Abdel-Razzaq, H.-E. Lee, C. Adachi, P. E. Burrows, S. R. Forrest, and M. E. Thompson, J. Am. Chem. Soc. 123, 4304 (2001).
45. C. Adachi, M. A. Baldo, S. R. Forrest, and M. E. Thompson, Appl. Phys. Lett. 77, 904 (2000).
46. M. Probst and R. Haight, Appl. Phys. Lett. 71, 202 (1997).
47. Y. Kawamura, K. Goushi, J. Brooks, and C. Adachi, Appl. Phys. Lett. 86, 071104 (2005).
48. J. Huang, W.-J. Hou, J.-H. Li, G. Li, and Y. Yang, Appl. Phys. Lett. 89, 133509 (2006).
49. P. A. Hobson, S. Wedge, J. A. E. Wasey, I. Sage, and W. L. Barnes, Adv. Mater. 14, 193 (2002).
50. P. T. Worthing and W. L. Barnes, Appl. Phys. Lett. 29, 3035 (2001).
51. C. F. Madigan, M. H. Lu, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 76, 1650 (2000).
52. S. Moller and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 91, 3324 (2002).
53. T. Tsutsui, M. Yashiro, H. Yokogawa, K. Kawano, and M. Yokoyama, Adv. Mater. 13, 1149 (2001).
54. L. H. Smith, J. A. Wasey, and W. L. Barnes, Appl. Phys. Lett. 84, 2986 (2004).
55. Y. Lee, S. Kim, J. Huh, G. Kim, Y. Lee, S. Cho, Y. Kim, and Y. R. Do, Appl. Phys. Lett. 82, 3779 (2003).
56. V. Bulovic, V. B. Khalfin, G. Gu, and P. E. Burrows, Phys. Rev. B58, 3730 (1998).
57. R. Coehoom, W. F. Pasveer, P. A. Bobbert, and M. A. J. Michels, Phys. Rev. B72, 155206 (2005).
58. Y. Hirose, A. Kahn, V. Aristov, P. Soukiassian, V. Bulovic, and S. R. Forrest, Phys. Rev. B 54, 13748 (1996).
59. X. Zhou, M. Pfeiffer, J. Blochwitz, A. Werner, A. Nollau, T. Fritz, and K. Leo, Appl. Phys. Lett. 78, 410 (2001).
60. D.-D. Zhang, J. Feng, Y.-F. Liu, Y.-Q. Zhong, Y. Bai, Y. Jin, G.-H. Xie, Q. Xue, Y. Zhao, S.-Y. Liu, and H.-S. Sun, Appl. Phys. Lett. 94, 223306 (2009).
61. M.-R. Choi, S.-H. Woo, T.-H. Han, K.-G. Lim, S.-Y. Min, W. M. Yun, O. K. Kwon, H.-K. Shin, M.-S. Kim, T. Noh, J. H. Park, K.-H. Shin, J. Jang, and T.-W. Lee, Chemsuschem4, 363 (2011).
62. K. Fehse, K. Walzer, K. Leo, W. Lovenich, and A. Elschner, Adv. Mater. 19, 441 (2007).
63. J. Li, L. Hu, J. Liu, L. Wang, T. J. Marks, and G. Gruner, Appl. Phys. Lett. 93, 083306 (2008).
64. A. Benor, S.-Y. Takizawa, P. Chen, C. Perez-Bolvar, and P. Anzenbacher, Appl. Phys. Lett. 94, 193301 (2009).
65. S. Choulis, V. Choong, M. Mathai, and F. So, Appl. Phys. Lett. 87, 113503 (2005).
66. G. B. Murdoch, M. Geiner, M. G. Helander, Z. B. Wang, and Z. H. Lu, Appl. Phys. Lett. 93, 083309 (2008).
67. I.-Min, Chan and F. C. Hong, Thin Solid Films450, 304 (2004).
68. S. Y. Kim, K.-B. Kim, Y.-H. Tak, and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 86, 133504 (2005).
69. H. You, Y. Dai, Z. Zhang, and D. Ma, J. Appl. Phys. 101, 026105 (2007).
70. J. Luo, L. Xiao, Z. Chen, B. Qu, and Q. Gong, J. Appl. D43, 385101 (2010).
71. S. Y. Kim, J. M. Baik, H. K. Yu, Y.-H. Tak, and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 87, 072105 (2005).
72. J. Wu, J. Hou, Y. Cheng, Z. Xie, and L. Wang, Semicond. Sci. Technol. 22, 824 (2007).
73. J. Meyer, T. Winkler, S. Hamwi, S. Schmale, H.-H. Johannes, T. Weimann, P. Hinze, W. Kowlasky, and T. Riedl, Adv. Mater. 20, 3839 (2008).
74. M. Knupfer and H. Peisert, Phys. Status Solidi A201, 1055 (2004).
75. M. Knupfer and G. Paasch, J. Vac. Sci. Technol. A23, 1072 (2005).
76. J. Cao, X. Y. Jiang, and Z. L. Zhang, Appl. Phys. Lett. 89, 252108 (2006).
77. S. A. Choulis, V.-E. Choong, A. Patwardhan, M. K. Mathai, and F. So, Adv. Funct. Mater. 16, 1075 (2006).
78. I.-H. Hong, M.-W. Lee, Y.-M. Koo, H. Jeong, T.-S. Kim, and O.-K. Song, Appl. Phys. Lett. 87, 063502 (2005).
79. S. Y. Kim and J.-L. Lee, Org. Electron. 9, 678 (2008).
80. S. Y. Kim, K. Hong, K. Kim, H. K. Yu, W.-K. Kim, and J.-L. Lee, J. Appl. Phys. 103, 076101 (2008).
81. N. D. Lang and W. Kohn, Phys. Rev. B3, 1215 (1971).
82. Z. Qiao, R. Latz, and D. Mergel, Thin Solid Films466, 250 (2004).
83. S. Y. Kim, K. Hong, and J.-L. Lee, Appl. Phys. Lett. 90, 183508 (2007).
84. A. Y.-Y. Tam, D. P.-K. Tsang, M.-Y. Chan, N. Zhu, and V. W.-W. Yam, Chem. Commun. 47, 3383 (2011).
85. S. C. Gong, J. G. Jang, H. J. Chang, and J.-S. Park, Synthetic Mat. 161, 823 (2011).
86. M. Yamada, M. Matsumura, and Y. Maeda, Thin Solid Films519, 3352 (2011).
87. J. Wu, M. Agrawal, H. A. Becerril, Z. Bao, Z. Liu, Y. Chen, and P. Peumans, ACS Nano4, 43 (2010).
88. L. Hu, H. S. Kim, J.-Y. Lee, P. Peumans, and Y. Cui, ACS Nano4, 2955 (2010).
89. L. Hu, J. Li, J. Liu, G. Gruner, and T. Marks, Nanotechnology21, 155202 (2010).
90. Y.-M. Chien, F. Lefevre, I. Shin, and R. Izquierdo, Nanotechnology21, 134020 (2010).
91. T. Sun, Z. L. Wang, Z. J. Shi, G. Z. Ran, W. J. Xu, Z. Y. Wang, Y. Z. Li, L. Dai, and G. G. Qin, Appl. Phys. Lett. 96, 133301 (2010).
92. W. Gaynor, G. F. Burkhard, M. D. McGehee, and P. Peumans, Adv. Mater., doi: 10. 1002/adma. 2011005 (2011).
93. J. Y. Lee, S. T. Connor, Y. Cui, and P. Peumans, Nano Lett. 8, 689 (2008).
94. D. Azulai, T. Belenkova, H. Gilon, Z. Barkay, and G. Markovich, Nano Lett. 9, 4246 (2009).
95. S. Y. Ryu, J. H. Noh, B. H. Hwang, C. S. Kim, S. J. Jo, J. T. Kim, H. S. Hwang, H. K. Baik, H. S Jeong, C. H. Lee, S. Y. Song, S. H. Choi, and S. Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 023306 (2008).
96. T. Satoh, H. Fujikawa, and Y. Taga, Appl. Phys. Lett. 87, 143503 (2005).
97. S. Y. Kim, K. Hong, J.-L. Lee, K. H. Choi, K. H. Song, and K. C. Ahn, Sol-St. Electron. 52, 1 (2008).
98. S. Y. Kim, K. Hong, J. H. Son, G. H. Jung, K. H. Choi, K. H. Song, K. C. Ahn, and J.-L. Lee, Jpn. J. Appl. Phys. 47, 862 (2008).
99. H. Kim, J. S. Horwitz, W. H. Kim, A. J. Makinen, Z. H. Kafafi, and D. B. Chrisey, Thin Solid Films420, 539 (2002).
100. T. Minami, K. Oohashi, S. Takata, T. Mouri, and N. Ogawa, Thin Solid Films193, 721 (1990).
101. G. A. Hirata, J. McKittrick, J. Siquerios, O. A. Lopez, T. Cheeks, O. Contreras, and J. Y. Yi, J. Vac. Sci. Technol. A14, 791 (1996).
102. K. Tominaga, N. Umezu, I. Mori, T. Ushiro, T. Moriga, and I. Nakabayashi, J. Vac. Sci. Technol. A16, 1213 (1998).
103. S. B. Qadri, H. Kim, J. S. Horwitz, and D. B. Chrisey, J. Appl. Phys. 88, 6564 (2000).
104. Y. Onai and T. Uchida, Thin Solid Films516, 5911 (2008).
105. J.-A. Jeong, H.-K. Kim, J.-Y. Lee, J.-H. Lee, H.-D. Bae, and Y.-H. Tak, Thin Solid Films517, 4043 (2009).
106. Y. Lee, J. Kim, J. N. Jang, I. H. Yang, S. Kwon, M. Hong, D. C. Kim, K. S. Oh, S. J. Yoo, B. J. Lee, and W.-G. Jang, Thin Solid Films517, 4019 (2009).
107. R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
108. C. J. Lee, R. B. Pode, J. I. Han, and D. G. Moon, Appl. Phys. Lett. 89, 123501 (2006).
109. S. Y. Kim, D. G. Moon, C. J. Lee, and J. I. Han, Thin Solid Films517, 2035 (2009).
110. K. Hong, K. Kim, S. Kim, I. Lee, S. Cho, S. Yoo, H. W. Choi, N.-Y. Lee, Y.-H. Tak, and J.-L. Lee, J. Phys. Chem. C115, 3453 (2011).
111. C.-C. Lee, S.-H. Chen, and C.-C. Jaing, Appl. Optics35, 5698 (1996).
112. K. Hong and J.-L. Lee, Electrochem. Solid St. 11, H29 (2008).
113. H. Cho, C. Yun, and S. Yoo, Opt. Express18, 3404 (2010).
114. H. A. Atwater and A. Polman, Nature Mater. 9, 205 (2010).
115. W. L. Barnes, W. A. Murray, J. Dintinger, E. Devaus, and T. W. Ebbesen, Phy. Rev. Lett. 92, 107401 (2004).
116. S. Wedge, A. Giannattasio, and W. L. Barnes, Org. Electron. 8, 136 (2007).
117. J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nature Mater. 9, 193 (2010).
118. K. S. Yook, S. O. Jeon, C. W. Joo, and J. Y. Lee, Appl. Phys. Lett. 93, 013301 (2008).
119. H. A. Macleod, Thin-Film Optical Filters, Taylor & Francis (2001).
120. D. Zhang, K. Ryu, X. Liu, E. Polikarpov, J. Ly, M. E. Tompson, and C. Zhou, Nano Lett. 6, 1880 (2006).
121. Y. Zhou, L. Hu, and G. Gruner, Appl. Phys. Lett. 88, 123109 (2006).
122. K. S. Novoselov, A. K. Gelm, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grlgorleva, and A. A. Flrsov, Science306, 666 (2004).
123. Y. Zhang, Y. Tan, H. L. Stormer, and P. Kim, Nature6, 183 (2005).
124. A. K. Gelm and K. S. Novoselov, Nat. Matter. 6, 183 (2007).
125. K. S. Choi, Y. Park, K.-C. Kwon, J. Kim, C. K. Kim, S. Y. Kim, K. Hong, and J.-L. Lee, J. Electrochem. Soc. 158, J231 (2011).
126. T. Fang, A. Konar, H. Xing, and D. Jena, Appl. Phys. Lett. 91, 092109 (2007).
127. M.-G. Kang, T. Xu, H. J. Park, X. Luo, and L. J. Guo, Adv. Mater. 22, 4378 (2010).
128. M.-G. Kang and L. J. Guo, Adv. Mater. 19, 1391 (2007).
129. T. Nakamura, N. Tsutsumi, N. Juni, and H. Fujii, J. Appl. Phys. 97, 054505 (2005).
130. N. C. Greenham, R. H. Friend, and D. D. C. Bradley, Adv. Mater. 6, 491 (1994).
131. Y. Sun and S. R. Forrest, Nature Photon. 2, 483 (2008).
132. M. Slootsky and S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 94, 163302 (2009).
133. K. Hong, H. K. Yu, I. Lee, K. Kim, S. Kim, and J.-L. Lee, Adv. Mater. 22, 4890 (2010).
134. T.-W. Koh, J.-M. Choi, S. Lee, and S. Yoo, Adv. Mater. 22, 1849 (2010).
135. W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature424, 824 (2003).
136. K. Y. Yang, K. C. Choi, and C. W. Ahn, Appl. Phys. Lett. 94, 173301 (2009).
137. K. Y. Yang, K. C. Choi, and C. W. Ahn, Opt. Express17, 11495 (2009).
138. W. H. Koo, S. M. Jeong, S. Nishimura, F. Araoka, K. Ishikawa, T. Toyooka, and H. Takezoe, Adv. Mater. 23, 1003 (2011).
139. W. H. Koo, S. M. Jeong, F. Araoka, K. Ishikawa, S. Nishimura, T. Toyooka, and H. Takezoe, Nat. Photon. 4, 222, (2010).
140. D. G. Deppe, C. Lei, C. C. Lin, and D. L. Huffaker, J. Mod. Opt. 41, 325 (1994).
141. M. Thomschke, R. Nitsche, M. Furno, and K. Leo, Appl. Phys. Lett. 94, 083303 (2009).
142. S. Moller and S. R. Forrest, J. Appl. Phys. 91, 3324 (2002).
143. J.-H. Lee, Y.-H. Ho, K.-Y. Chen, H.-Y. Lin, J.-H. Fang, S.-C. Hsu, J.-R. Lin, and M.-K. Wei, Opt. Express16, 21184 (2008).
144. Y. R. Do, Y.-C. Kim, Y.-W. Song, and Y.-H. Lee, J. Appl. Phys. 96, 7629 (2004).
145. OLED-Info. com: http://www. oled-info. com/lg/universal_display_presents_significant_advances_in_whiteoled (2011).
146. S. Reineke, F. Lindner, G. Schwartz, N. Seidler, K. Walzer, B. Lussem, and K. Leo, Nature459, 234 (2009).
147. M. G. Helander, Z. B. Wang, J. Qiu, M. T. Greiner, D. P. Puzzo, Z. W. Liu, and Z. H. Lu, Science332, 944 (2011).