소개글
"캠퍼스 특허 유니버시아드"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 특허 전략 유니버시아드: Blue Quantum Dot 소재에 대한 특허 전략 수립
2.1. 개요
2.1.1. 양자점 (Quantum Dot) 정의 및 발광원리
2.1.2. 양자점의 상용화를 위해 해결해야 하는 문제
2.1.3. 코어-쉘(Core-Shell) 구조의 양자점
2.2. 서론
2.2.1. 분석배경
2.2.2. 분석목적
2.2.3. 분석범위 및 분석방법
2.3. 기술 분류체계
2.3.1. 기술 분류과정
2.3.2. 기술 범위
2.3.3. 핵심키워드 도출
2.4. 유효특허 선별
2.4.1. 유효특허 선별과정
2.4.2. 노이즈 제거 과정
2.4.3. 최종 유효데이터 검색식
2.4.4. 기술별 유효데이터 건수
2.5. 특허동향 분석 (정량분석)
2.5.1. 특허보유 현황분석
2.5.2. 특허보유 현황분석
2.5.3. 기술별 특허동향 분석
2.6. 기술발전흐름 (정성분석)
2.6.1. 핵심특허 및 주요특허 선정
2.6.2. 기술 발전 분석
2.7. 특허전략
2.7.1. 특허전략
2.8. 결론
2.8.1. 국가별 특허동향
2.8.2. 출원인 별 특허동향
2.8.3. 기술 별 특허 동향
2.8.4. 개선방법에 따른 기술흐름
2.8.5. 핵심특허를 통한 전략도출
3. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
양자점(Quantum Dot)은 수 나노미터(nm) 크기의 반도체 결정을 의미하며, 연속적 전자 에너지 밴드를 가진 벌크 결정과 불연속적 전자 에너지 밴드를 가진 원자나 분자의 중간체이다. 그렇기 때문에 양자점은 원자, 벌크 물질과는 다른 독특한 성질을 나타낸다. 이러한 양자점의 특성은 입자 크기에 의존하며 이는 주로 양자구속효과(quantum confinement effect)로 설명할 수 있다. 입자의 크기가 엑시톤* 보어 반지름(exciton Bohr radius) 보다 작아지게 되면 양자구속 효과가 발생하여 전자와 정공이 모든 방향에 대해 운동의 제한을 받게 된다. 따라서 에너지 준위가 불연속적인 값을 갖게 되며, 에너지의 크기는 양자점의 크기에 의존하게 된다. 양자점의 발광(photoluminescence, PL)은 광자의 여기(excitation)에 의해 이루어지게 된다. 빛을 흡수하면 광자는 더 높은 에너지 준위로 들뜨게 되고, 이 후 비복사이완 과정을 통해 바닥 상태로 되돌아가면서 빛 에너지를 방출하게 된다. 엑시톤(Exciton)은 전자와 정공의 결합으로 만들어진 준입자이다. 양자점의 상용화를 위해 해결해야 하는 가장 큰 문제는 청색 양자점이다. 청색 양자점은 2-3 nm 크기인 녹색 양자점과 5-6 nm인 양자점에 비해 훨씬 작은 1 nm 이하 크기로 제조해야 하지만, 빛의 파장은 짧고 내부 에너지 밀도는 굉장히 높기 때문에 외부에서 에너지를 받는 순간 급속도로 산화되어 실제 제품에 적용하기 어렵다. 따라서 아직까지 청색 양자점이 사용되지 못하고, 대신 청색 유기발광다이오드 소자의 빛을 받아 사용하는 양자점-유기발광다이오드(QD-OLED)를 개발 중이다. 코어-쉘(Core-Shell) 구조의 양자점은 중심에 존재하는 코어물질을 또 다른 고 대역 갭 반도체 물질인 쉘이 둘러싼 구조로 이루어져 있다. 이러한 구조를 갖는 코어-쉘 양자점은 2가지 이상의 물질이 단순히 혼합되어 있는 경우나, 합금으로 존재하는 경우와 구분되며, 각각의 코어와 쉘에 어떤 특성을 갖는 물질을 사용하는가에 따라서, 적어도 2가지 이상의 특성을 나타내는 복합 기능의 나노소재를 제공할 수 있다. 코어-쉘 구조의 양자점은 양자수율을 감소시키는 원인인 여기자 붕괴를 방지할 수 있다. 또한 정제 과정이나 공정과정에서 양자점이 주변의 산소와 수분에 쉽게 산화되는 것을 보호하는 역할을 한다. 코어-쉘 구조의 양자점은 자성, 형광 특성, 내산성, 내마모성 등의 특성들이 조합된 복합 기능으로 인하여 다양한 분야에 대한 응용 가능성이 높은 것으로 나타나고 있다. 코어-쉘 구조의 양자점은 코어의 밴드갭이 쉘의 밴드갭에 의해 둘러싸인 Type-I 구조, 코어의 밴드갭과 쉘의 밴드갭이 어긋나 있는 Type-II 구조, 코어의 밴드갭이 쉘의 밴드갭보다 큰 Reverse Type-I 구조 등 다양한 형태로 존재한다. 이를 통해 양자점의 광학적, 전기적 특성을 조절할 수 있다.
2. 특허 전략 유니버시아드: Blue Quantum Dot 소재에 대한 특허 전략 수립
2.1. 개요
2.1.1. 양자점 (Quantum Dot) 정의 및 발광원리
수 나노미터(nm) 미만 크기를 갖는 초미세 나노 반도체인 양자점(Quantum Dot)은 우수한 광학 특성과 전기적 특성을 나타낸다. 양자점의 발광(photoluminescence, PL)은 광자의 여기(excitation)에 의해 발생한다. 빛을 흡수하면 광자는 더 높은 에너지 준위로 들뜨게 되고, 이후 비복사이완 과정을 통해 바닥 상태로 되돌아가면서 빛 에너지를 방출하게 된다. 입자의 크기가 엑시톤* 보어 반지름(exciton Bohr radius) 보다 작아지게 되면 양자구속 효과(quantum confinement effect)가 발생하여 전자와 정공이 모든 방향에 대해 운동의 제한을 받게 된다. 따라서 에너지 준위가 불연속적인 값을 갖게 되며, 에너지의 크기는 양자점의 크기에 의존하게 된다. 양자점의 크기가 작아질수록 큰 에너지, 짧은 파장의 빛이 만들어진다.
*엑시톤(Exciton): 전자와 정공의 결합으로 만들어진 준입자
양자점의 상용화를 위해서는 적색, 녹색, 청색 즉, 삼원색(RGB)의 정확한 구현이 필수적이다. 하지만 청색 양자점의 경우, 적색, 녹색 양자점에 비해 넓은 띠 간격으로 인해 고에너지 파장대의 빛을 방출하기 때문에 비교적 수명이 짧으며, 연구 기간이 길지 않아 현재 상용화 가능한 수준의 개발 단계까지는 도달하지 못했다.
2.1.2. 양자점의 상용화를 위해 해결해야 하는 문제
양자점은 우수한 광학 특성과 전기적 특성으로 인해 광전자 업계에서 떠오르는 유망한 물질이다. 그러나 양자점을 디스플레이 패널에 적용하기 위해서는 적색, 녹색, 청색 즉, 삼원색(RGB)의 정확한 구현이 필수적이다.
청색 양자점의 경우, 적색, 녹색 양자점에 비해 넓은 띠 간격으로 인해 고에너지 파장대의 빛을 방출하기 때문에 비교적 수명이 짧으며, 연구 기간이 길지 않아 현재 상용화 가능한 수준의 개발 단계까지는 도달하지 못했다. 청색 양자점의 제한적 수명과 낮은 안정성으로 인해 디스플레이 패널에 적용하기 위해서는 해결해야 할 문제가 존재한다.
또한 양자점 자체에서 발생하는 몇 가지 문제들도 개선되어야 하는 요인들 중 하나이다. 양자점이 고주파, 열 또는 습기가 있는 상태에서 빛에 노출되면 '광퇴색(photobleaching)' 현상이 일어나 양자점 입자가 비가역적으로 분해된다. 이로 인해 표면 결함이 생겨 양자점의 발광능력에 영향을 미치게 된다. 또한 양자점의 광발광 깜빡거림(photoluminescence blinking) 현상과 오제 재결합(Auger recombination) 현상이 발생하여 수명과 효율을 감소시킨다.
이처럼 청색 양자점의 수명과 안정성 문제, 그리고 양자점 자체의 광학적, 전기적 문제들을 해결하는 것이 양자점의 상용화를 위한 과제이다. 청색 양자점의 신뢰성 있는 개발과 내구성 있는 양자점 특성 향상 연구가 필요한 실정이다.
2.1.3. 코어-쉘(Core-Shell) 구조의 양자점
코어-쉘(Core-Shell) 구조의 양자점은 중심에 존재하는 코어물질을 또 다른 고 대역 갭 반도체 물질인 쉘이 둘러싼 구조로 이루어져 있다. 이러한 구조를 갖는 코어-쉘 양자점은 2가지 이상의 물질이 단순히 혼합되어 있는 경우나, 합금으로 존재하는 경우와 구분되며, 각각의 코어와 쉘에 어떤 특성을 갖는 물질을 사용하는가에 따라서, 적어도 2가지 이상의 특성을 나타내는 복합 기능의 나노소재를 제공할 수 있다. 금속-금속, 금속-세라믹, 금속-유기물, 유기물-유기물 구조를 비롯한 다양한 조합에 의한 코어-쉘 양자점에 대한 연구개발이 이루어지고 있다. 주요 발광 현상은 수 nm크기의 코어에서 발생하며, 코어를 둘러싼 쉘은 코어보다 밴드갭이 큰 물질을 이용하여 발광 효율과 안정성을 높여주는 역할을 한다. 밴드갭이 작은 코어의 표면에는 발광 효율을 저하 시키는 표면 결함이 많이 존재하기 때문에 코어 표면에 거의 동일한 결정구조를 가짐으로써 격자 적합성이 우수하고 밴드갭이 큰 반도체 물질을 화학적인 방법으로 성장시켜 코어 표면의 표면결함을 제거할 수 있다. 코어-쉘 구조는 비방사성 재조합 사이트를 부동 태화하여 양자수율을 감소시키는 원인인 여기자 붕괴를 방지할 수 있다. 또한 정제 과정이나 공정과정에서 양자점이 주변의 산소와 수분에 쉽게 산화되는 것을 보호하는 역할을 한다. 쉘의 두께가 증가할수록 화학적 안정성이 높아지지만 양자점의 양자 효율을 극대화 하기 위해선 쉘의 두께의 최적화가 필요하다. 코어-쉘 구조의 양자점은 자성, 형광 특성, 내산성, 내마모성 등의 특성들이 조합된 복합 기능으로 인하여 다양한 분야에 대한 응용 가능성이 높은 것으로 나타나고 있다. 코어-쉘 구조의 종류는 코어와 쉘의 밴드갭 구조에 의해 분류할 수 있는데, Type -Ⅰ구조, Type-Ⅱ구조, Reverse Type-Ⅰ구조가 있다. Type -Ⅰ구조는 코어의 밴드갭이 쉘의 밴드갭에 의해 둘러싸여 있어 전자와 정공이 전부 코어를 향해 이동하는 구조이다. Type-Ⅱ구조는 코어의 밴드갭과 쉘의 밴드갭이 어긋나 있어 전자와 정공이 서로 반대방향으로 이동하는 구조이다. Reverse Type-Ⅰ구조는 코어의 밴드갭이 쉘의 밴드갭보다 큰 구조로, 전자와 정공이 모두 쉘을 향해 이동한다.코어-쉘 구조의 양자점은 중심의 코어물질을 둘러싼 쉘 구조를 갖고 있다. 이는 단순히 혼합되거나 합금으로 존재하는 것과 구분되는데, 코어와 쉘 물질의 특성에 따라 다양한 복합 기능을 발현할 수 있다. 코어-쉘 양자점 연구는 금속-금속, 금속-세라믹, 금속-유기물, 유기물-유기물 등 다양한 조합으로 이루어지고 있다. 주된 발광은 수 나노미터 크기의 코어에서 발생하며, 쉘은 코어보...
참고 자료
손동익, “양자점과 응용기술(Quantum dot and their applications)“ , Vacuum Magazine, 2017
Synthesis of Single-Crystalline Hexagonal Graphene Quantum Dots from Solution Chemistry
김상욱, 강미재, ”양자점 합성의 연구동향(Research Trends in Synthesis of Quantum Dots), 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology
홍현선, 박경수, 이찬기, 김범성, 강이승, 진연호, 양자점 (Quantum dot) 기술의 현재와 미래, 고등기술연구원 신소재공정센터, 한국생산기술연구원 희소금속산업기술센터, 2012
이창민, 이우석, 채희엽, 양자점 디스플레이 기술의 현재와 미래, 2017
이호신, 정혜순, 서주환, 박종철, 코어-쉘 나노입자, 한국과학기술정보연구원, 특허청, 2009
문형석, 이창민, 채희엽, 콜로이드 양자점과 디스플레이소자 응용, 성균관대학교 화학공학부, 2016
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%80%80%ED%85%80%EB%8B%B7
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_dot
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ckbc6101&logNo=220487269443&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=lja890830&logNo=220115264073&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=msnayana&logNo=220016976026&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=seonghyeoni2&logNo=220380197372&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F
https://pid.samsungdisplay.com/ko/learning-center/white-papers/guide-to-understanding-quantum-dot-displays
장경석 “ 해운환경 규제, 친환경 선박 시대의 서막 ” (2013.01.18.)
한국해사센터 “ IMO소식 & 국제해사동향 ”, 한국해사센터 Korea Maritime Center (KMC) (2012.03.14.)
황민순“IT조선 융합기술 국내연구개발 동향 ”, 현대중공업 (2009.12)
류경부 “ 선박온실가스협약 - 국제동향 및 대응방안 ”, 한국선급 (2013.03.04.)
“ 조선해양분야 산업 및 기술 동향 ”
이기상 “ 국제해사기구(IMO)의 산박 온실가스 배출 규제 국제 동향 ”, 국토 해양부 해사기술과 (2009.03.05.)
박기연 “ 선박 EEDI/EEOI 검증시스템 및 표준화 기술 개발 과제, 특허청 (2012.01)
김정환 “ 친환경 선박 개발을 위한 ET-조선 기술 융⦁복합 산업 기술인력 수급 전략 연구 ”, (2010.11)
해양수산부 “ 해양환경보호위원회 (MEPC) 67차 회의결과 ”, 해양수산부 해사산업기술과 (2014.12)
김문찬 “ EEDI 개선을 위한 상반 회전 프로펠러 단독성능 분석용 수치해석과 모의시험에 대한 연구 ”, 부산대학교 조선해양공학과, 홍익대학교 조선해양공학과, STX조선해양 (2013.11)
정노택 “ IMO의 선박기인 CO2 배출 규제 동향 및 고찰 ”, 울산대학교 조선해양공학부 (2011.02)
천강우 “ LNG연료 추진선과 벙커링 기술 동향 ”, 한국선급 (2014.10)
김문창 “ 친환경선박시대, 드디어 서막이 오르다 ” (2013.09.16.)
이돈출 “ 국적 선박에서 배출되는 그린하우스가스의 인벤토리 연구 ” , 목포해양대학교, 선박안전기술공단, 한국선급
황태규 “ 선박에너지효율등급 도입에 따른 친환경-고효율 조선 요소부품 경쟁력 제고 전략 ”, 부품소재혁신연구회 (2012.02)
유윤규 “ 모형 시험 단계의 EEDI 인증에 대한 최근 이슈 및 동향 ”, 대한조선학회지 제 52권 제 3호 (2015.09)
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