초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
- RoHS 기준을 만족하는 Cd 함량 0.2㎍/mm² 수준 친환경 저 카드뮴 나노형광체 제조 및 복합화 기술 개발
- 나노 형광체의 신뢰성 향상을 위한 8×10^-4g/m²/day 이하 WVTR을 갖는 용액공정형 배리어 소재 및 공정 기술 개발
- sRGB 대비 150% 이상 색 재현범위를 갖는 고색재현 필름계 광학 부품 기술 개발

□ 개발내용 및 결과
비카드뮴계/저카드뮴계 적용한 QDEF의 원천기술력

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
- RoHS 기준을 만족하는 Cd 함량 0.2㎍/mm² 수준 친환경 저 카드뮴 나노형광체 제조 및 복합화 기술 개발
- 나노 형광체의 신뢰성 향상을 위한 8×10^-4g/m²/day 이하 WVTR을 갖는 용액공정형 배리어 소재 및 공정 기술 개발
- sRGB 대비 150% 이상 색 재현범위를 갖는 고색재현 필름계 광학 부품 기술 개발

□ 개발내용 및 결과
비카드뮴계/저카드뮴계 적용한 QDEF의 원천기술력 확보
1) 양자점 합성
- 고효율 양자점 합성: core 성장 제어를 통한 green, red 발광입자 합성
- 고효율 발광 특성 core/shell 구조 형성: core와 shell 간의 큰 격자 부정합 완화를 위한 중간 shell 도입 및 multi-shell 구조를 통한 고 양자효율 구현. gradient shell 구조 형성에 의한 양자 효율 극대화.
- 균일한 크기의 양자점 합성을 통한 색순도 향상: 반응 속도가 빠른 P 전구체의 투입 조절에 의한 반응 속도 제어
- 목표 양자점 발광 파장을 얻기 위하여 반응 step별 hot-injection과 heating-up 방법을 도입한 Hybrid 방법 도입
- Trap free emission 구조 구현: core, shell의 surface trap 제거에 의한 blinking 현상 제거 및 안정성 확보
- 양자점 원료 성능: 디스플레이 적용에 이상적인 630±5nm(red), 530±5nm(green) 파장에서 양자효율 85% 이상을 갖는 고효율 양자점 합성함으로써 최종 목표를 달성함.

2) 양자점 필름
- QD-polymer 하이브리드 복합 수지 개발: coordinating polymer에 의한 양자점을 encapsulation 시킴으로써 양자점 원료의 열, 수분 안정성을 향상시킴.
- 최적의 레진 포뮬레이션 기술 개발: QD-polymer와의 필름화시 양자점 효율에 영향을 미치는 인자, 배합성, 배리어 부착성 등을 고려한 레진 포뮬레이션 기술 개발.
- 개발된 QDEF 필름은 색재현율 sRGB 151%(저카드뮴), 131% (비카드뮴)으로 최종 목표 달성
- 열/수분에 대한 신뢰성 테스트 21,000 시간 통과로 최종 목표달성.

3) Hybrid 용액공정 기술을 이용한 투습방지 배리어 개발
- Deep UV를 이용한 광경화 Sintering 기술을 이용한 Al₂O₃ 투습 배리어 형성을 위한 알루미나 전구체 소재기술 및 이를 이용한 막형성 공정 기술을 개발함
- 특히 용액공정 상 발생하기 쉬운 Pin-hole 억제를 위해 15~20nm의 Al₂O₃ ALD Layer와 PHPS 열경화 Layer를 Hybird 형태의 Multi-layer로 적용하여 1×10^-5g/m²/day 이하의 우수한 WVTR 성능을 확보하였음.

□ 기술개발 배경
넓은 활용범위와 급성장하는 시장 규모 대비 원천기술력 확보필요
양자점 디스플레이가 적용되는 TV, 태블릿 및 스마트폰과 관련된 미국, 유럽 및 아시아 시장이 급성장하면서 세계 양자점 디스플레이 소재 시장은 2015년 7천5백만 달러에서 2021년에는 4억 5천만 달러 규모까지 성장할 것으로 전망됨( IHS, 2016)
- 색재현성 확보, 저전력 소모, 생산 비용 절감 가능한 디스플레이 소재 개발 필요
기존의 LCD TV의 색재현율은 NTSC 기준 색재현율의 70~75% 기준에 그치나 미래 디스플레이에 요구되는 DCI, Adobe RGB에 대응하기 위한 소재 개발이 필요. QD-LCD 타입의 양자점 디스플레이 기술은 NTSC 기준 100% 이상의 색재현율을 구현할 수 있으며 동시에 전력효율 또한 30~40% 높아질 수 있음. 또한, 기존의 LCD 패널 제작 공정에 QDEF 필름을 채용하는 방식인 양자점 소재 TV는 비슷한 수준의 색재현율을 보이는 OLED TV에 비하여 1/5 수준의 비용으로 패널을 제작할 수 있는 장점을 지니고 있음.
따라서, 새로운 LCD의 표준으로 재정립되면서 시장 확대가 기대됨.
- 환경 이슈 극복 불가피
기존에 개발되어 상용화된 카드뮴계 양자점의 환경 규제 범위 강화로 향후 사용 불가 추세이며 이를 대체할 수 있는 RoHS 기준을 만족하는 Cd 농도 0.2㎍/mm² 이하 수준인 친환경 양자점 재료의 개발이 요구됨.
- 배리어 필름 개발 필요
아직 완벽한 환경 신뢰성을 확보하지 못한 양자점의 신뢰성을 보조하기 위해 투명 배리어 필름의 개발이 요구되고 있음. 기존 배리어 필름의 경우 진공 공정을 통해 제조됨으로 인해 대면적화 및 대량생산화에 어려움을 겪고 있음. 이를 해소할 수 있는 상압용액공정 기반 광조사 기술개발을 통해 QDEF 소재의 물성 및 가격 경쟁력 향상을 확보하고자 함.

□ 핵심개발 기술의 의의
- 미래 디스플레이 산업의 핵심 소재로 주목받고 있는 고효율 양자점 소재가 적용된 QD-LCD TV는 현재 프리미엄 TV 시장을 리드하고 있으며 market volume이 큰 미들앤드 시장으로의 저변 확대가 기대되고 있음. 따라서, 본 연구를 통해 개발된 친환경 고색재현 양자점 기술은 시장 확대와 더불어 사업화로 인한 매출 증대가 기대됨.
- 본 연구에서 개발된 고효율 양자점 입자는 주목받는 차세대 디스플레이 소재로 QDEF 뿐만 아니라 QD-OLED, QD-NED, QD-EL 등의 색변환 소재로 적용될 수 있으며 사업화를 위한 활발한 연구가 진행되고 있어 본 결과를 토대로 추가 연구개발이 기대됨.

□ 적용 분야
- 양자점 입자: 고화질 디스플레이 원천 소재(QD-LCD, QD-OLED, QNED, QD-LED), 태양전지, 바이오센서
- 양자점 필름: 고화질 대면적 TV 및 태블릿, 스마트폰 등 디스플레이 소재, 태양전지. LED 조명 및 전장부품용 데코필름 등 그 응용분야는 점점 확대되고 있음.

(출처 : 초록 - 3. 개발결과 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 과제의 개요 ... 15
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 24
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 24
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 26
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 27
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 37
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 38
• 제 3 장 결과 ... 39
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 39
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 39
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 42
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 130
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 136
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 139
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 139
• 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 140
• 제 4 장 사업화 계획 ... 142
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 142
• 제 2 절 사업화 계획 ... 143
• 1. QDEF 사업화 목표 제품 개선 및 마케팅 방안 ... 143
• 2. 사업화 관련 투자 계획 ... 144
• 2. 사업화 전략 ... 145
• 3. 예상 매출 규모 ... 146
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발 기술 응용 등) ... 147
• 부 록: 평가항목별 시험성적서 ... 148
• 끝페이지 ... 154