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전자공학부 김학린 교수팀, 저주파에서 안정적 구동 가능한 고효율 액정 소자 개발

등록일
2021-10-07 15:00
작성자
조회수
175
게시기간
2021-10-07 ~ 2026-10-31
경북대 전자공학부 김학린 교수팀은 이화여대 박영경 교수팀과 LG디스플레이와의 공동연구를 통해 저주파에서도 이미지 깜빡임 현상이 없는 안정적 구동으로 전력 효율을 높인 액정 소자를 개발했다.

모바일 기기에서 배터리 전력 소모량이 가장 많은 것은 액정 디스플레이 구동이다. 최근 액정 해상도가 높아지고 화면 크기가 커지면서 필요한 전력량도 늘어나고 있다. 이에 패널의 전력 소모를 감소시켜 배터리 한계를 해결하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으며, 패널 저주파 구동 방식이 LCD 및 OLED 분야에서도 매우 효과적인 해결 방법으로 채택되고 있는 추세이다.

액정 패널 구동 주파수가 낮아질수록 전력 소모는 감소되는데, LCD의 경우 액정 셀 내부에 존재하는 전하 이동으로 특정 주파수 이하 조건에서는 육안으로 관측되는 이미지 깜빡임(image flicker) 현상이 나타난다. 패널 구동 주파수가 낮아질수록 이 현상은 점점 심해진다. 이로 인해 상업적으로 가능한 주파수 레벨은 20~30Hz 사이로 제한적이다.

연구팀은 액정 배향막(액정의 방향을 결정하는 얇은 막) 내부에 탄소나노물질인 ‘풀러렌(fullerene)’을 도핑해 극히 낮은 주파수 조건에서 이미지 깜빡임 없이 안정적으로 구동 가능한 액정 소자를 개발했다.
배향막 내부에 도핑된 풀러렌으로 인해 액정 셀 내부의 이동 가능한 전하들이 배향막 표면과 계면(서로 다른 두 개의 상의 경계면)에 트래핑(trapping)되며, 액정 셀에 인가되는 전기장에 의한 전하의 이동이 감소하게 된다. 배향막에 도핑하지 않았을 때보다 3.38%수준으로 전기장에 의해 이동되는 전하량이 감소되어 저주파 구동 시에도 이미지 깜빡임 현상 없이 전압이 안정적으로 유지될 수 있었다.

김학린 교수는 “사람의 시감 특성을 고려했을 때 0.2Hz수준의 직류 신호에 가까운 극한의 저주파 구동 조건에서도 이미지 깜빡임 현상 없이 저전력 구동이 가능함을 확인했다.”라며, “이번 연구는 모바일 기기의 배터리 전력을 획기적으로 개선할 수 있는 기술로써 큰 의의가 있다.”라고 밝혔다.


이번 연구논문의 교신저자는 김학린 교수, 공동 제1저자는 경북대 전자공학부 최준찬 박사과정생과 이재원 박사과정생이다. 연구 결과는 세계적인 연구 전문 저널인 독일 와일리 출판사(WILEY-VCH)에서 발간하는 저명 학술지인 ‘어드밴스드 엔지니어링 머티리얼스(Advanced Engineering Materials)’ 9월호 표지논문으로 게재됐다.

<사진 왼쪽부터 김학린 교수, 최준찬 박사과정생, 이재원 박사과정생>