Organic light-emitting diodes (OLEDs) have typically the low outcoupling efficiency. Corrugated structures are useful to enhance the efficiency because of extracting trapped modes inside OLEDs by Bragg diffraction. However, the several methods to fabricate corrugated structures are complicated or have cost issues. In this thesis, the solution-based nanoparticle layer is presented to extract waveguide and surface plasmon modes. Silica nanoparticles approximately 95 nm in size were randomly placed on ITO by spin-coating the silica nanoparticle solution. By further spincoating poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), a corrugated hole injection layer of approximately 50 nm corrugation depth was fabricated on the silica nanoparticle layer. A green fluorescent OLED with the nanoparticle layer showed 20% improved external quantum efficiency and 43% improved power efficiency at 1000 cd/m2. In case of a red phosphorescent OLED with the nanoparticle layer, power efficiency is 28% improved at 1000 cd/m2.
유기발광소자는 일반적으로 낮은 광추출 효율을 갖고 있다. 효율을 증가시키는 데 있어 굴곡진 구조는 Bragg diffraction 원리를 통해 소자 내에 갇히는 모드를 추출할 수 있기 때문에 효과적이다. 하지만, 굴곡진 구조를 만드는 여러 방법들이 다소 복잡하거나 고비용을 요하는 문제가 있다. 본 논문에서는 waveguide 모드와 표면 플라즈몬 모드를 추출하기 위한 용액공정 기반의 나노 입자 층을 제시한다. 약 95 nm 크기의 실리카 나노 입자를 스핀코팅을 통해 ITO 위에 무작위로 퍼트린다. 그 후 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)를 실리카 나노 입자층 위에 추가 스핀코팅하여 약 50 nm의 굴곡 깊이를 가지는 굴곡진 정공수송층을 완성한다. 위와 같은 나노 입자층을 적용한 녹색 형광 유기발광소자의 경우 1000 cd/m2 기준으로 외부양자효율은 20%, 전력효율은 43% 향상된 결과를 보였다. 적색 인광 유기발광소자의 경우, 나노 입자층 삽입시, 1000 cd/m2 일 때 전력 효율이 28% 향상되었다.
