기술번호
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KST2014066855
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자료제공기관
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미래기술마당
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기술공급기관
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기술명
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은나노와이어를 이용한 차세대 플렉서블 투명전극 제조기술
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기술개요
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1) 최근 다양한 모바일 기기의 발전으로 인하여 일상생활에서 더 얇고, 가볍고, 휴대하기 편리한 새로운 디스플레이, 센서 등 다양한 광전소자가 요구되고 있음. 이러한 광전소자 기술의 패러다임 변화는 디자인이 자유로우며 떨어뜨려도 깨지지 않는 유연한 특성으로 종이처럼 접거나 두루마기처럼 말수도 있는 (Flexible & Wearable) 기술 개발로 진화되고 있음.
2) 현재 널리 사용되고 있는 투명전극 재료는 ITO (Indium dopped Tin Oxide)로서 투과도와 전기전도도가 좋아서 현재 시장을 독점하고 있으나 인듐 매장량이 중국에만 국한되어 있어서 향후 10년 이내에 지구상에서 고갈될 것으로 예측되며 이와 같은 독점과 제한된 매장량으로 인하여 인듐 가격이 시기별로 열배 이상 차이나 나는 등 전적으로 ITO 관련 소재를 100% 수입에 의존하고 있는 국내 제조업체들로서는 심각한 위기감이 고려되는 것이 현실임.
3) 또한 ITO는 상대적으로 고가의 스퍼터 및 증착장비를 이용하여 박막을 형성하고 무기물 특유의 brittle한 성질을 가지고 있어, 향후 도래할 플렉서블 디스플레이 또는 유비쿼터스 태양전지에 적용하기 어려운 단점을 가지고 있어 이를 대체할 새로운 형태의 유연성이 우수한 투명전극용 소재의 개발이 요구됨.
4) 플렉서블 디스플레이 및 전자소자가 경량화 및 저가격화, 더 나아가선 대면적화를 추구하고 있는 상황에서, 이를 실현하기 위해서는 기본적으로 기존의 유리기판이 아닌 플라스틱 기판을 사용해야 하며, 경제적, 기술적인 이유 등으로 유리기판에 사용되었던 Photo Lithography공정에 의한 기존의 패터닝 방법은 사용할 수 없고, 내열성 및 내화학성이 취약한 플라스틱 기판 상에서 최적의 물성을 나타낼 수 있는 고유연성 투명전극 소재개발이 선행되어야 함.
5) ITO를 대체할 수 있는 대체소재로서 메탈 메쉬, 나노와이어 등의 금속 나노소재와 탄소나노튜브, 혹은 그래핀과 같은 탄소나노소재 그리고 PEDOT:PSS와 같은 전도성 고분자 나노소재 등이 후보들로 검토되고 있는 상황임.
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개발상태
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기능 및 개념 검증
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기술의 우수성
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1) 플렉서블 전자소자의 최대 강점인 경량화, 휴대 편이성 및 유연성, 저가 대면적 실현을 위하여, 유연한 투명전극 소재의 개발이 요구되며, 아래 그림과 같이 유연투명기판의 면저항 성능에 따라 다양한 응용분야에 적용 될 수 있음.
2) 은 (Ag)은 현존하는 금속 중에서 전기전도도가 가장 높은 물질로서 은의 나노입자표면은 여러 개의 결정면으로 이루어져 있으며 이들의 반응성 차이를 이용하여 이등방성 성장을 유도하여 나노와이어 형태를 만들 수 있음.
3) 이러한 은 나노와이어는 제조 단가가 저렴하고, 우수한 유연성을 지니며 ITO와 비슷한 전기적, 물리적 특성을 나타냄으로써 디스플레이, 태양전지 등의 다양한 전자소자에서 ITO를 대체할 투명전극으로 각광받고 있는 소재임.
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응용분야
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1) 터치 스크린 : 스마트폰, 태블릿 PC
2) 디스플레이 : OLED TV 및 면조명
3) 태양전지 : 플렉서블 태양전지
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시장규모 및 동향
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1) 현재 IT 산업의 경우 우리나라 국내총생산(GDP)의 13%, 수출의 30% 이상의 기여도 1위 품목이며 향후 Flexible Display 시대에 있어서도 커다란 성장을 할 산업으로 예상되지만, 구성하는 소재의 68%를 수입에 의존하는 현실임.
2) 차세대 플렉서블 소자가 현실화되기 위해서는 관련 기술 개발이 시급한 실정이며 무엇보다도 어려움을 겪고 있는 것은 소자 구현 기술 및 핵심 소재 제조 기술임. 특히 플렉서블 소자의 효율 및 수명에 관련되어 있는 기판소재 기술, 투명전극 제조 기술 개발은 플렉서블 소자의 실용화와 직접적으로 연관되어 있으며, 향후 디스플레이 최강국으로의 입지를 구축하기 위해서 핵심 기반 소재 기술을 향상 시킬 수 있는 기술 개발이 시급히 이루어져야 함.
3) 유연기판소재는 디스플레이 소자 및 터치패널, Printed PCB, Disposable 센서 시장, solar cell과 같은 전자기술이 활성화되어, 향후 Flexible Display 분야뿐만 아니라 다른 Electronics 사업에서 적용되는 비율이 60%에 이를 것으로 전망되며 관련 사업의 파급효과가 큰 분야임.
4) 현재 디스플레이 산업은 ITO를 투명한 전도성 물질로 대부분 사용하고 있으며, 일본 업체점유율이 85%, 국내 업체 점유율은 약 15%로 미미한 수준이며, 국내시장의 경우도 일본 업체의 점유율이 70%이상으로, 심각한 대일 무역 적자의 요인으로 작용하고 있음.
5) 최근 ITO 타겟의 수요증가로 인한 인듐 메탈의 수요 및 공급가격이 급격히 증가되고 있는 상황이며, 중국내의 핵심원자재에 대한 수출제한 고려의 영향으로 안정적인 인듐 원자재 수급 대책이 시급한 상황으로 인듐저감 또는 인듐을 사용하지 않는 투명전극소재 개발이 시장 안정화 위하여 필요함.
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희망거래유형
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사업화적용실적
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도입시고려사항
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