그래핀 이용해 고화질 LCD 만든다

성균관대·아주대 공동연구팀
국내 연구진이 그래핀 위에서 액정의 배열과 방향을 조절해 화질이 뛰어난 액정표시장치(LCD) 소자를 만들 수 있는 기술을 개발했다.

한국연구재단은 송장근·황동목 성균관대 교수, 이재현 아주대 교수 연구팀이 공동으로 단결정 그래핀 전극 위에서 액정 분자의 배열과 방향 결정의 원리를 규명하고, 이를 토대로 배양막과 다른 투명전극이 없는 그래핀전극 기반의 LCD소자를 개발했다고 20일 밝혔다.

투명하고 전기전도도가 우수한 그래핀 전극을 LCD에 적용하는 시도가 이뤄져 왔지만, 그래핀 위에 액정을 코팅하면 막대 모양의 액정 분자들이 어느 방향으로 배열되는지 예측할 수 없어 그래핀 전극을 LCD에 적용하기 어려웠다.

연구팀은 액정배열 방향이 액정과 그래핀 표면이 처음으로 만나는 순간의 액정 분자 방향에 의해 결정된다는 사실을 밝혀냈다. 특히 그래핀 표면에 이물질이 없는 깨끗한 방향으로 배열된다는 것을 확인했다. 특정 방향으로 액정이 배열되는 것이 그래핀 자체에 의한 것이 아닌 표면의 이물질에 의해 결정된다는 것을 알아낸 것이다. 이를 통해 그래핀 표면에 이물질층을 형성하는 인위적인 방법으로 원하는 방향으로 액정을 균일하게 배열하는 데 성공했다.

연구팀은 전극 폭과 길이가 1㎝인 단결정 그래핀 전극 위에 균일한 배향을 갖는 LCD 소자를 만들어 배향막과 다른 투명전극 없이 작동하는 것을 확인했다. 이 소자는 별도의 배향막에 의한 화질저하 현상을 막고, 공정단계도 획기적으로 줄일 수 있어 만들 수 있다고 연구팀은 설명했다.

송장근 교수는 "그래핀 위에서 액정의 배열 원리와 방향 결정의 원리를 명확히 규명한 후, 액정배향을 조절해 만든 최초의 그래핀전극 기반의 액정소자라는 데 의미가 있다"고 말했다.

이 연구결과는 재료과학 분야의 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스(지난 2일자)에 실렸으며, 연구재단의 해외 우수신진연구자 유치사업과 대통령 포스닥 펠로우십, 삼성미래기술육성센터의 지원을 받아 연구가 이뤄졌다.

대전=이준기기자 bongchu@