초록 ▼

□ 최종목표
ㅇ 고휘도 친환경 양자점을 이용한 LED 모듈 개발
- 고효율 친환경 양자점 양산 및 복합체 기술 (Cd Free, QY > 70%)
- 조명용 양자점 형광체 LED (연색성>90, 광효율 150 lm/W)

□ 개발내용 및 결과
ㅇ 고효율 친환경 나노 양자점 대량합성 기술 개발
- 고효율 양자점 대량합성 (flow type, 다중껍질 형성)
- 양자점 특성 및 신뢰성 평가 기술 개발 (QY, PL, UV 안정성, 온/습도 시험)
- 친환경 양자점 전구체 설계 및 대량합성

□ 최종목표
ㅇ 고휘도 친환경 양자점을 이용한 LED 모듈 개발
- 고효율 친환경 양자점 양산 및 복합체 기술 (Cd Free, QY > 70%)
- 조명용 양자점 형광체 LED (연색성>90, 광효율 150 lm/W)

□ 개발내용 및 결과
ㅇ 고효율 친환경 나노 양자점 대량합성 기술 개발
- 고효율 양자점 대량합성 (flow type, 다중껍질 형성)
- 양자점 특성 및 신뢰성 평가 기술 개발 (QY, PL, UV 안정성, 온/습도 시험)
- 친환경 양자점 전구체 설계 및 대량합성
- 고품질 친환경 양자점 제조기술 개발 (코어/쉘 구조, 합금 구조 및 도핑)
ㅇ 양자점 표면개질 및 폴리머 분산기술 개발
- 양자점 표면개질 및 고분자 분산체의 양자효율, 분산안정성 향상기술 개발
- 양자점 및 형광체 하이브리드 분산기술 개발
- 고분자 분산체 투과율 변화 3% 이하 @ 1month
- 고분자 분산체의 QY > 66%
ㅇ 고효율 나노형광체 구조 설계 및 미세 도포 기술 개발
- 양자점의 광물리적 특성을 분석하여 양자점 형광체를 시뮬레이션 방법론을 정립함으로써 고효율/고연색성 양자점 박막 구조 및 패키지 구조 설계 기술 확보
- 양자점 배열 구조에 따른 변환 효율 시뮬레이션을 통해 island 2D pattern 구조를 설계함으로써 변환효율 개선
- Cd-free 양자점의 고연색성 백색 스펙트럼 설계 및 친환경 고연색성 백색 LED 제작
- Spin-spray 공정 개발을 통해 대면적 박막 코팅 시 필름의 분산성과 균일성을 향상시켜 휘도균일성과 색좌표 편차 개선
- 양자점 복합체 개발을 통해 양자점의 분산성과 농도를 향상 시켰으며, 복합체 합성 방법의 최적화를 통해 효율 감소 개선
- Cd-free 양자점 박막으로 제작된 LED패키지를 조명기기에 적용, 특성 평가
ㅇ 고효율 고연색성 나노형광체 패키징 기술 개발
- 친환경 Cd-free인 적색 InP 양자점을 활용하여 조명용 고효율 고연색성 백색 LED 개발(효율 : 150 lm/W, 연색성 : 90)
- 나노 형광체를 사용하여 LED 소자 내에서 새로운 공정기술인 layer by layer 패키징 기술을 개발하여 고효율화 (159.6 lm/W) 달성
- 백색 LED 조명제품의 핵심 요소기술인 고방열 LED 소자를 개발하기 위해 Flip chip 및 세라믹 기판 개발과 그에 따른 공정기술개발을 통해 세계 선진사들과 동등수준인 열저항 3.1 K/W LED 소자 개발
- BOM의 강건설계 및 최적화를 통해 개발된 백색 LED를 상온동작 시험을 통해 수명 50,000 시간 확보
- 고효율 고연색성 InP 나노형광체를 활용한 백색 LED 조명제품 개발

□ 기술개발 배경
ㅇ LED는 친환경 소자로써, 납, 수은 등의 유해물질을 포함하지 않으며, 에너지 절감 효과로 인하여, 온실효과 배출가스를 줄일 수 있는 GEF(Green Energy Family)의 일환임
ㅇ 90년대 초반까지 LED는 간단한 표시광원 등의 한정된 용도로만 사용 되었으나, 90년대 후반부터 최근까지 휴대폰 키패드용 광원, LCD 백라이트, 카메라 폰 플래시 등 용도가 급속히 확대되었음. 그리고 현재, 교통신호등, 자동차 실내등, 방향지시등에 채용하고 있으며, 앞으로 일반조명시장에 침투하여 LED의 활용범위가 크게 확대될 전망임
ㅇ 기존의 나노 양자점은 우수한 광/전기적 특성에도 불구하고 Cd, Pb 등의 중금속을 이용하기 때문에, 이를 포함하지 않는 나노소재 기술확보가 필요함
ㅇ 특히 2006년경부터 유럽을 중심으로 전기전자제품의 RoHS 규정에 따라 LED 조명 적용에 큰 장벽으로 작용하고 있어 Cd free 나노형광체 개발이 필수적이며, 중금속을 포함하지 않는 반도체 나노 입자 기반 나노 소재는 선진국에서도 기술완성도가 높지 않은 기술로 국내에서도 이에 대한 원천기술 확보가 가능함
ㅇ 나노 양자점은 넓은 흡광 대역으로 인해 태양전지, 광감지 소자로도 응용될 수 있으며, 적외선과 같은 장파장을 발광할 수 있어 생체영상 Probe 등의 Bio소자에도 응용할 수 있음
ㅇ 또한 양자 레이저, 가시광/UV 표면발광레이저 등에서 양자점을 이용한 신개념의 소자에 관한 연구개발 결과가 발표되고 있으며 이에 대한 상용화 경쟁이 치열하게 전개되고 있음

□ 핵심개발 기술의 의의
ㅇ 친환경 나노 양자점 형광체 기반 LED모듈 기술은 저탄소 녹색성장을 위한 환경친화적 에너지 절감 차세대 제품기술로서 독자적인 원천기술 확보 및 시장 주도권 확보를 위한 핵심 요소 기술 확보가 가능

□ 적용 분야
ㅇ 향후 QD-LED, QD 태양전지, QD OLED, QD transistor 등의 전자소자를 개발하는 원천기술로 활용
ㅇ Coloring Texture, Interior, 광고패널, Display, 반도체 Ink, 나노필름 등 여러 산업분야의 신기술을 개발하는데 핵심적인 기술로 응용

(출처 : 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 12목차 ... 34제1장 서론 ... 35 제 1 절 과제의 개요 ... 35제2장 과제 수행의 내용 및 방법 ... 40 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 40 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 44 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 46 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 46제3장 결과 및 사업화 계획 ... 47 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 47 1. 연구개발 추진 일정 ... 47 2. 연구개발 추진 실적 ... 57 3. 총괄주관과제 운영 관리 실적 ... 86 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 92 1. 연차별 추진체계 ... 92 2. 각 기관/기업 별 역할 및 추진 내역 ... 93 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 94 제 4 절 고용 창출 효과 ... 98 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 98끝페이지 ... 98