경북대, 온도에 따른 액정의 전기적 특성 밝힌 '물리적 모델링 기법' 제시

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경북대는 김학린 전자공학부 교수팀이 온도 변화에도 안정적으로 작동하는 액정디스플레이(LCD) 개발을 쉽게 할 수 있는 액정물성모델링 기업을 제시했다고 27일 밝혔다.

LCD 핵심 소재인 액정은 주변 온도에 민감해 계조(명암의 자연스러운 변화 표현) 특성, 명암대비비, 응답 속도 등 디스플레이 특성이 동작 온도 조건에 따라 영향을 받는다.

실내환경에서 주로 사용되는 모니터나 TV, 사용자가 휴대하는 스마트폰과는 달리 자동차용 LCD는 고온과 저온 환경에서도 안정적으로 작동해야 한다.

온도 변화에도 안정적으로 작동하는 LCD 개발을 쉽게 할 수 있는 액정물성모델링 기업을 제시한 김학린 경북대 교수.
<온도 변화에도 안정적으로 작동하는 LCD 개발을 쉽게 할 수 있는 액정물성모델링 기업을 제시한 김학린 경북대 교수.>

폭넓은 동작 온도 범위에서 안정적 영상 표시가 되는 LCD 패널 개발을 위해서는 온도 변화에 따라 민감하게 변하는 액정의 전기·광학적 물성 특성을 사전에 평가, 이러한 온도 의존성을 보상해 설계해야 한다.

그동안 액정의 광학적 특성에 대한 모델링 연구는 진행된 적이 있지만 전기적 특성인 온도에 따른 액정 유전율(물질의 전기적 성질) 변화에 대한 모델링 연구는 정확도가 높지 않았다.

김 교수팀은 온도에 따른 분자 밀도 변화와 액정 분자 유전율 상전이 특성, 분자 질서도 변화 등 액정 유전율의 온도에 따른 변화 특성을 주요 변수로 고려해 '물리해석적 물성 모델링 기법'을 제시했다.

이를 통해 저온영역으로는 액정의 녹는 온도점(Tm)부터 고온 영역으로는 네마틱-등방상 상전이 온도점(TNI)까지 전 동작 온도 영역에 대해 온도에 따른 액정 유전율 물성치(물질의 물리적 성질을 나타내는 값) 변화 특성을 모델링했다.

이번 연구는 급격한 물성 변화를 나타내는 네마틱-등방상 상전이 온도점 근방의 온도에 따른 액정 유전율 변화 특성 또한 높은 정확도로 모델링 가능하다는데 의미가 있다.

김학린 교수는 “이번 모델링 기법 제시로 극한의 저온 및 고온 환경에서도 사용 가능한 액정 신물질 합성 연구와 폭넓은 온도 영역에서 안정적 동작이 가능한 LCD 패널 설계를 위한 온도 보상 설계 연구 과정이 훨씬 쉬워질 것”이라고 밝혔다.

한편, 이 연구 결과는 영국왕립화학회에서 발간하는 국제 전문학술지인 '물리화학·화학물리' 8월호 표지 논문으로 게재됐다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com