기업들이 잇달아 사업을 중단한 ‘차세대 플렉서블 전계방출 디스플레이(FED)’의 내구성과 깜빡거림 등의 문제를 해결할 수 있는 기술이 개발됐다.
KAIST 김봉수 교수 연구팀은 21세기 프론티어연구개발사업 나노소재기술개발사업단(단장 서상희)의 지원을 통해 그래핀(투명하면서 전기가 흐르는 소재)위에 코발트 게르마늄 나노선을 성장시켜 ‘차세대 플렉서블 전계방출 디스플레이’용 이미터 전극을 개발했다고 12일 밝혔다.
FED는 전력소모가 낮고 휘도가 높아 차세대 디스플레이로 각광받았으나 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 전자총(이미터)의 내구성과 깜박거림을 개선하지 못해 캐논, 도시바, 소니, 삼성SDI 등이 잇달아 사업을 중단했거나 보류한 상태다.
김봉수 교수 연구팀은 새로운 이미터 재료로 최근 신 소재로 각광받고 있는 그래핀과 단결정 코발트 게르마늄 합금을 활용해 ‘효율적인’ 전계 방출 디스플레이를 구현할 수 있도록 했다. 그래핀은 흑연에서 얇은 한 층을 떼어낸 것으로 투명하고 수 nm이하 초박형 제작이 가능하며, 뛰어난 전기전도성과 열 전도성을 지니고 있어 고성능 투명전극으로 적합하다.
이 연구팀은 큰 종횡비를 가지고 화학적 및 열적 내구성이 매우 우수한 단결정 코발트 게르마늄 합금 나노선을 최초로 개발했고, 이를 다층 그래핀 위에 수직으로 성장시키는 데 성공했다. 이 구조는 탄소나노튜브(CNT)에 필적하는 뛰어난 전계방출 특성을 보이면서 보다 우수한 내구성을 가지는 것으로 나타났다.
KAIST 김봉수 교수는 “투명하고 구부릴 수 있는 그래핀 전극 위에 코발트 게르마늄 합금 나노선을 결합시켜 개발한 고효율 전계 방출 이미터는 초박형 두루마리 컴퓨터·TV 및 3차원 디스플레이 등의 다양한 응용이 가능하다”며, “차세대 디스플레이 시장을 선도할 수 있는 핵심 원천기술이 될 것”이라고 말했다. 이 기술과 관련해 국내 기업이 관심을 보이고 있다. 연구결과는 신소재 분야의 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)’지 온라인판 11월 5일자에 게재됐다.
유형준기자 hjyoo@etnews.co.kr