▲ 사진=전북대  © 특허뉴스

전북대학교 나노융합공학과 김민수 연구교수가 기존 LCD의 한계를 넘어선 초저소비전력 디스플레이 기술을 세계 최초로 구현했다.

이번 성과는 세계 디스플레이 시장의 90%를 차지하는 LCD의 소비전력을 획기적으로 줄이고, 장시간 사용 시 불편을 초래하던 화면 깜빡임(flicker) 문제를 근본적으로 해결한 혁신적 돌파구로 평가된다.

‘깜빡임’ 없는 초저전력 LCD, 산업계 숙제 풀다

김민수 연구교수팀은 전북대 이승희 교수 연구팀과 협력하여, LCD 구동방식 중 가장 널리 쓰이는 프린지-필드 스위칭(FFS) 모드를 초저주파(1Hz)로 구동할 때 발생하는 깜빡임 현상의 원인과 억제 원리를 규명했다.

LCD는 전기 신호로 액정 배열을 제어해 영상을 구현하지만, 전력 절감을 위해 주파수를 낮추면

‘플렉소일렉트릭 효과(Flexoelectric effect)’로 인해 액정 분자가 불안정하게 움직여 시각적 불안정(깜빡임)이 발생한다. 이로 인해 저전력 구동은 수년간 산업계가 풀지 못한 난제로 남아 있었다.

LG디스플레이·머크와 협업, 새 액정소재 및 측정법 제안

연구팀은 LG디스플레이와 독일 머크 퍼포먼스 머티리얼즈와 공동으로, 플렉소일렉트릭 효과를 최소화할 수 있는 새로운 액정 분자 구조를 이론적으로 제시하고, 이를 정량적으로 검증할 수 있는 두 가지 혁신적 측정법을 고안했다.

특히 김민수 교수가 고안한 ‘변위전류 대칭성 측정법’은 전극의 전압 극성을 바꿔 흐르는 전류의 대칭성을 분석함으로써 액정 분자의 배열 상태와 안정성을 정밀하고도 간단하게 파악할 수 있는 기술로, 산업 현장에서의 실시간 품질 관리와 공정 최적화에 즉시 적용 가능한 도구로 주목받고 있다.

“기초과학이 상용화로 이어진 성과”

김민수 연구교수는 “이번 연구는 기초 재료과학의 이론이 실제 상용 기술로 확장될 수 있음을 보여주는 사례”라며 “차세대 저전력 LCD 상용화의 결정적 전환점이 될 것”이라고 강조했다.

이번 연구에는 정준호 박사, 정하영 박사과정생, 최규리 석사과정생이 참여했다.

세계 상위 3.6% 학술지 게재… 글로벌 주목

연구 결과는 광학 분야 상위 3.6% 국제 학술지 'Opto-Electronic Advances (IF 22.4)' 최신호에 “Flicker minimization in power-saving displays enabled by measurement of difference in flexoelectric coefficients and displacement-current in positive dielectric anisotropy liquid crystals”

라는 제목으로 게재되었다.

전 세계 LCD 시장이 에너지 효율과 지속가능성을 중점 과제로 삼고 있는 가운데, 전북대 김민수 교수팀의 이번 성과는 “디스플레이 산업의 패러다임을 바꿀 기술혁신”으로 평가받고 있다.

전력 소모를 줄이면서도 시각 품질을 유지하는 LCD, “이제 깜빡임 없는 저전력 시대가 열린다.”