전자공학부 신영철 박사과정(제1저자), 박지섭 박사(공동 제1저자, 현재 LG Display 재직 중) 및 김학린 교수(교신저자, Display & Organic Electronics Lab.) 연구진의 연구 성과가 “Optically isotropic liquid crystal mode templated by nanoporous breath figure membrane”이라는 제목의 논문으로 최근 WILEY-VCH지에서 발간하는 국제 저명 학술지인 Advanced Materials Interfaces 3월 호의 메인 표지논문(Main cover article)으로 게재되었다.

최근 자유로운 폼팩터(Form factor)를 가진 플렉시블 디스플레이가 모바일 및 차량용 디스플레이에 적극 도입되고 있다. 유연성 박막으로 이루어진 유기발광다이오드(OLED) 기술과 달리 유체적 특성을 가지는 액정 (Liquid crystal) 기술로 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 셀 갭 및 액정분자 정렬 측면에서 외력 변형이 유발되지 않는 기술이 요구된다. 

이를 위해 기존의 연구들에서는 고분자/액정 혼합 소재의 상분리 현상을 이용하여 고분자 매트릭스 내 액정을 캡슐화하는 고분자 분산형 액정 (Polymer-Dispersed Liquid Crystal; PDLC) 소자 기술들이 많이 연구된 바 있으나, 대면적 공정의 어려움 및 소자 균일성 저하, 매우 높은 구동 전압, 광산란 유발에 따른 명암대비비 (Contrast ratio; CR) 등의 영상 시인성 저하 등의 기술적 어려움들로 인해 플렉시블 디스플레이로 구현하는데 어려움이 많았다. 

본 연구에서는, 나노 구체 입자의 자가 조립 정렬 효과를 이용하고, 이를 대면적 공정이 용이한 닥터 블레이드 코팅(Doctor blade coating, DBC) 공정으로 구현함으로써, 1차적으로 다공성 벌집 나노 구조 고분자 멤브레인 (Breath figure nano-porous polymeric membrane)을 마련한 후, 제작된 나노 사이즈의 다공성 벌집구조 내에 높은 액정 충진율(LC fill factor ~ 66.1%)로 신뢰성 있게 액정을 채움으로써 고명암대비비를 가지면서도 외력에 안정적인 플렉시블 디스플레이 구현이 가능한 광학적 등방성 나노액적 액정 구조(Optically isotropic nanodroplet LC structure)를 제작할 수 있었다. 제시된 기술로 5.75 × 10−9 m·V−2의 높은 커상수(Kerr constant)를 달성할 수 있었으며, 균일한 등방상 나노 사이즈 액정 액적 분포 형성으로 0.05%의 낮은 빛샘 (Light leakage) 수준과 208.6:1의 높은 명암대비비를 구현할 수 있었다. 

김학린 교수는 “기존 연구된 고분자 분산형 액정 구조 대비, 나노 사이즈의 다공성 벌집구조 내 높은 액정 충진율을 가진 액정 소자 구현을 통해 우수한 전기광학적 특성 구현이 가능함을 확인했다.”라며, “이번 연구는 인쇄 공정 기반으로 대화면으로 공정 확장 가능한 고성능 플렉시블 디스플레이용 소자를 구현 할 수 있는 기술로써 큰 의의가 있다.”라고 밝혔다. 

해당 논문은 아래의 링크를 통해 확인할 수 있으며, 관련 내용은 2022년 03월 28일 여러 일간지에 보도기사로 대외 홍보되었다. 

논문링크} https://onlinelibrary.wiley.com/toc/21967350/2022/9/7 

관련 보도기사 링크

전자신문 : https://www.etnews.com/20220328000280