경북대학교는 김학린 전자공학부 교수팀이 다공성벌집 나노구조 멤브레인을 템플릿 구조체로 이용한 나노 액정 소자를 통해 우수한 전기광학적 특성을 가지면서 대화면 구현이 용이한 플렉시블 디스플레이 인쇄 공정 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 기존 LCD 구조 공정에서는 양산이 어려웠던 플렉시블 LCD를 고화질 대화면 디스플레이로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
자유로운 폼팩터(Form factor)를 가진 플렉시블 디스플레이가 최근 모바일 및 차량용 디스플레이에 적극 도입되고 있다. 유연성 박막으로 이뤄진 유기발광다이오드(OLED) 기술과 달리 유체적 특성을 가진 액정은 플렉시블 디스플레이 구현을 위해 외력에 의한 전기광학 효과에 변형이 유발되지 않는 액정 구조화 기술이 요구된다.
이를 위해 고분자·액정 혼합 소재의 상분리 현상을 이용해 고분자 매트릭스 내 액정을 캡슐화하는 고분자 분산형 액정(PDLC) 소자 기술들이 속속 연구되고 있다. 그러나 대화면 공정의 어려움, 액정 소자 균일성 저하, 매우 높은 구동 전압, 광산란 유발에 따른 영상 시인성 저하 등 기술적 어려움으로 기존 액정 기술은 고시인성 플렉시블 디스플레이 구현에 어려움이 많았다.
연구팀은 대화면 공정이 용이한 닥터 블레이드 코팅(DBC) 공정으로 나노 구체 입자의 자가 조립되는 정렬 효과를 이용하고, 이의 역상 나노 구조를 형성해 다공성 벌집 나노 구조 고분자 멤브레인을 제작했다.
제작된 나노 사이즈의 다공성 벌집구조를 템플릿 구조체로 활용해 높은 부피 비율을 가지는 나노 액정 구조를 형성했다. 이를 통해 높은 명암대비비를 가지면서도 외력에 안정적인 플렉시블 디스플레이 구현이 가능한 광학적 등방성 나노액적 액정 구조를 개발했다.
김학린 교수는 “기존 연구된 고분자 분산형 액정 구조 대비, 나노 사이즈의 다공성 벌집구조 내 높은 액정 충진율을 가진 액정 소자를 구현해 광산란이 효과적으로 억제된 우수한 전기광학적 특성을 확인했다”라면서 “이번 연구는 인쇄 공정 기반으로 대화면 구현이 가능한 고성능 플렉시블 디스플레이용 소자를 개발한 기술로서 큰 의미가 있다.”고 밝혔다.
이번 연구성과는 세계적인 연구전문저널인 독일 와일리 출판사(WILEY-VCH)에서 발간하는 '어드밴스드 머티리얼스 인터페이스' 3월호 메인표지 논문으로 게재됐다. 제1저자는 신영철 박사과정생, 공동 제1저자 박지섭 박사, 교신저자는 김학린 교수이다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
