이 연구실은 액정과 고분자의 상호작용을 정밀하게 제어하여 차세대 디스플레이와 광변조 소자를 구현하는 연구를 수행한다. 특히 액정 분자의 배향, 유전율 이방성, 탄성상수, 표면 고정 에너지, 광학 이방성 등을 체계적으로 분석하여 프린지 필드 스위칭(FFS), 인플레인 스위칭(IPS), 패턴드 수직배향(PVA), 블루상 액정, 광등방성 액정 등 다양한 구동 모드의 성능을 향상시키는 데 집중한다. 오랜 기간 축적된 LCD 공학 분야의 저술, 특허, 국제학회 발표 실적은 연구실이 액정 디스플레이의 원리부터 산업 응용까지 폭넓게 다뤄왔음을 보여준다. 연구 방법론 측면에서는 액정 셀 구조 설계, 전극 패턴 최적화, 광배향 및 배향막 프리 정렬 기술, 반응성 메조겐과 광경화성 단분자를 이용한 고분자 안정화, 이색성 염료 및 편광 재료 적용 등 다층적 접근을 활용한다. 이를 통해 투과율 향상, 시야각 개선, 응답속도 단축, 플리커 및 잔상 저감, 광누설 억제, 저전력 구동과 같은 실질적 성능 문제를 해결하고자 한다. 또한 폴리이미드가 없는 배향 기술, 유연 기판 기반 소자, 광학 필름 및 렌즈 어레이 응용도 함께 연구하여 기존 TFT-LCD 기술의 한계를 넘는 새로운 소자 구조를 제안한다. 이러한 연구는 스마트 디바이스, 투명 디스플레이, 가변 초점 렌즈, 광셔터, 스마트 윈도우, 가상현실용 고해상도 패널 등 다양한 응용으로 확장될 수 있다. 특히 최근에는 카본블랙, 액정-고분자 복합체, 전기영동 입자, 탄소 양자점 등을 결합한 광셔터와 광발광 제어 소자로 연구 범위가 넓어지고 있다. 따라서 본 주제는 전통적인 LCD 기술을 넘어, 능동적 광 제어가 가능한 차세대 광전자 재료 및 소자 플랫폼으로 발전할 가능성이 크다.

이 연구실은 액정 분야와 더불어 나노구조 기반 기능성 소재 연구를 활발히 수행해 왔으며, 그래핀, 육방정 질화붕소(hBN), 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소나노점 등 다양한 나노재료의 합성, 정렬, 분산, 복합화 및 소자 응용을 다룬다. 대표적으로 웨이퍼 스케일 단결정 hBN 박막과 단결정 그래핀의 성장 관련 고임팩트 논문 참여는 연구실이 단순 응용 연구를 넘어 첨단 나노소재의 구조 제어와 물성 이해에도 기여하고 있음을 보여준다. 이러한 나노재료는 전기적 전도성, 광학 응답, 표면 상호작용, 배향 유도 특성 등에서 우수한 성질을 나타내어 액정·고분자 시스템과의 융합 가능성이 높다. 구체적으로는 탄소나노튜브의 액정 내 분산 및 전기장 하 정렬 거동, 그래핀 표면에서의 액정 배향, 카본블랙 입자의 전기영동 기반 광셔터, 탄소 양자점의 광발광 제어 등 나노재료와 연성 매질의 계면현상을 핵심 연구 주제로 삼고 있다. 이러한 연구는 분자 수준의 배향 변화가 거시적 광응답과 전기적 특성으로 이어지는 메커니즘을 규명하는 데 중요하다. 동시에 나노입자 농도, 표면 개질, 형상 제어, 분산 안정성, 복합체 내부 구조와 같은 변수들을 정량적으로 최적화하여 실제 소자 성능을 향상시키는 방향으로 진행된다. 향후 이 연구는 차세대 광전자소자, 투명전극, 고성능 편광자, 광검출 소자, 유연 디스플레이, 센서 및 복합 에너지 소재로 확장될 수 있다. 특히 2차원 재료와 탄소계 나노재료를 액정·고분자 플랫폼과 결합하면 저전압 구동, 기계적 유연성, 선택적 광응답, 대면적 공정 적합성을 동시에 확보할 수 있다. 따라서 이 주제는 나노소재의 물성 제어와 디바이스 응용을 연결하는 융합형 연구 축으로서 연구실의 중요한 정체성을 형성한다.

연구실은 최근 에너지 소재와 발광 소재 영역으로 연구를 확장하여, 나노융복합 에너지 혁신 소재와 이차전지용 소재·부품, 양자점 및 탄소나노점 기반 광발광·전계발광 소재를 다루고 있다. 관련 프로젝트에는 리튬염(LiFSI) 제조공정의 물성 분석과 최적화, 나노탄소 기반 에너지소재 응용, 첨단 모빌리티용 소재부품 플랫폼, 고양자효율 탄소나노점·양자점 박막 연구 등이 포함된다. 이는 연구실이 기존 액정·고분자 물성 연구에서 축적한 계면 제어 및 복합체 설계 역량을 에너지와 발광 재료 분야에 적용하고 있음을 시사한다. 연구 내용은 크게 두 갈래로 나뉜다. 첫째는 에너지 저장용 소재 개발로, 리튬이온전지 및 리튬황전지용 분리막, 전해질, 촉매 및 나노탄소 기반 복합재료의 구조와 물성을 제어하여 성능과 안정성을 높이는 방향이다. 둘째는 양자점과 탄소나노점을 이용한 광발광 및 전계발광 소자 연구로, 액정 방울, 콜레스테릭 층, 유기-무기 복합 산란체 등을 활용하여 광추출 효율과 외부양자효율을 개선하고 블루 라이트 누설을 억제하는 방법을 탐구한다. 이러한 접근은 재료 설계와 광학 설계를 동시에 결합한다는 점에서 연구실의 강점을 잘 보여준다. 이 연구는 차세대 디스플레이, 친환경 모빌리티, 에너지 저장 시스템, 기능성 광소자 등 폭넓은 산업 분야와 연결된다. 특히 발광 소재의 효율과 안정성, 배터리 소재의 공정 확장성 및 안전성은 산업적 파급력이 매우 크다. 연구실은 기초 물성 분석에서 시작해 소자 구조 설계, 공정 최적화, 응용 성능 검증까지 이어지는 전주기 연구를 수행함으로써, 융합형 소재 연구실로서의 경쟁력을 강화하고 있다.