OLED는 낮은 소비전력으로 다양한 색상을 구현하며, 얇고 휘어지는 특성 덕분에 LCD의 뒤를 이을 차세대 디스플레이로 각광받고 있다. 그러나 빛을 내는 정도인 광추출 효율이 OLED 소자에서 발생하는 전체 빛의 25%에 그치는 문제점이 있었다.

김 교수가 개발한 ‘나노 광추출 시스템’은 백색 OLED 내부에 투명한 금속산화물을 적용한 것으로, 빛 산란 효과 때문에 OLED 내부에 갇힌 빛을 밖으로 빼낸다. 그 결과 광추출 효율이 기존 소자에 비해 1.7배나 높아졌고, 시야의 각도에 따른 빛의 안정성도 크게 향상된 것으로 나타났다. 특히 이 시스템을 외부 광추출 렌즈와 결합시키면 광추출 효율이 2.9배나 높아졌다.

이 시스템은 제작공정이 매우 간단하고 큰 면적으로도 쉽게 구현되기 때문에 조명용 백색 OLED의 상용화를 획기적으로 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. 연구진은 OLED에 들어가는 투명전극을 기존의 값비싼 금속산화물 대신 전도성 고분자를 사용해 비용절감효과도 크다고 밝혔다.

이 연구결과를 담은 김 교수의 논문은 최근 재료공학분야의 권위 있는 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 5월호에 게재됐다. 이 연구에는 한국전자통신연구원 이종희 박사(공동주저자), 한국과학기술연구원 김원목 박사, 독일 드레스덴 과학기술대의 카를 레오(Karl Leo) 교수가 공동으로 참여했다.