KR101489217B1 - 유무기 복합 발광소자와 그 제조방법 및 유무기 복합 태양전지 - Google Patents

유무기 복합 발광소자와 그 제조방법 및 유무기 복합 태양전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 낮은 전압으로 높은 밝기의 빛을 발광하는 유무기 복합 발광층을 포함하는 발광소자에 관한 것으로, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 발광성의 물질로 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에서 각각 주입되는 정공과 전자에 의해 광을 방출하는 발광층; 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 형성되고, 상기 제1 전극에서 주입된 상기 정공을 상기 발광층으로 이동시키는 정공이동층; 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 형성되고, 상기 전자를 상기 제2 전극에서 상기 발광층으로 이동시키는 전자이동층을 포함하여 구성되는 발광소자로서, 상기 발광층이 무기박막층의 양면에 유기발광층이 접하는 샌드위치 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 유기발광층의 사이에 무기박막층을 삽입 형성함으로써, 낮은 전압을 인가하였을 때에 주입된 전자가 발광층의 구조를 안정화하여 더 밝은 빛을 내도록 하는 효과가 있고, 발광효율을 크게 증가시킴으로써 유기 발광소자의 전력 효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 나아가, 이러한 유무기 복합 발광소자는 종래의 유기 발광소자의 구조와 제조공정을 그대로 적용할 수 있기 때문에 낮은 비용으로 발광효율이 향상된 발광소자를 제조할 수 있다.

Description

유무기 복합 발광소자와 그 제조방법 및 유무기 복합 태양전지{ORGANIC-INORGANIC HYBRID LIGHT EMITTING DEVICE, MANUFACTURING METHOD FOR THE LIGHT EMITTING DEVICE AND ORGANIC-INORGANIC HYBRID SOLAR CELL}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 유기 재질과 무기 재질이 복합된 발광층을 포함하는 발광소자와 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 따라서 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display device), 전기영동표시장치(Electrophoretic Display: EPD, Electric Paper Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 들 수 있다.
이들은 공통적으로 영상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광물질 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.
이들 중, 유기전계발광표시장치는, 서로 대향하는 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 발광성의 유기물질로 형성되는 발광층을 포함하는 유기발광소자(Organic Light Emitting Device)를 이용하여 화상을 표시하는 장치이다.
이때, 유기발광소자는, 순방향전압이 인가된 양극과 음극 각각으로부터 정공과 전자가 발광층으로 이송되면, 이송된 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 생성되는 여기자(exiton)가 여기상태에서 기저상태로 떨어지고, 이때 방출되는 에너지를 특정 파장영역의 광으로 방출하는 자체 발광형 소자이다. 이러한 유기발광소자는 발광층을 형성하는 물질에 따라 특정 색상의 광을 방출할 수 있으므로, 다양한 색상의 광을 방출하는 복수의 유기발광소자를 사용한 유기전계발광표시장치는 별도의 컬러필터 없이도 컬러화상을 구현할 수 있는 장점이 있다.
결국 유기전계발광표시장치는 백라이트유닛에서 조사되는 광 또는 외부광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 액정표시장치(LCD)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로, 액정표시장치보다 소형화, 박막화에 유리하고, 시야각이 넓다. 또한, 액정표시장치보다 1000배 이상 빠른 반응속도를 나타내어 잔상이 남지 않는 장점이 있다. 상기한 유기전계발광표시장치의 장점에 의해서, 이미 이동통신 단말기, 개인정보 단말기, 캠코더, 디지털 카메라 등의 소형 디스플레이 장치에 널리 적용되고 있다. 그러나 현재까지의 유기전계발광표시장치는 유기발광소자의 성능의 한계에 의하여 그 활용이 제한되고 있으며, 유기발광소자의 성능을 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다.
한편, 유기발광소자의 성능을 개선하기 위하여, 무기 재질의 물질을 함께 사용하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 정공 주입층으로 사용되는 PEDOT/PSS 층의 상부에 정공 수송 역할을 하는 고분자층과 나노 형광체층이 순차적으로 형성된 하이브리드 발광소자가 개발되었으나, 스핀코팅법으로 나노 형광체층을 도포하는 과정에서 형광체가 뭉치는 단점이 있었다. 또한, 이를 개량하여 반응성 잉크젯 방법을 이용하여 두 개 이상의 헤드로부터 분사된 반응성 잉크로부터 나노형광층을 직접 형성하고, 나노 형광체 및 이들을 둘러싼 정공 주입층을 동시에 형성할 수 있는 반응성 잉크젯을 이용한 유기무기 하이브리드 전계 발광 소자의 제조방법에 대한 기술(대한민국 등록특허 10-1134913)이 제시되기도 하였다. 그러나 이러한 기술은 진정한 의미의 유무기 복합 발광소자는 아니며, 종래의 제조 공정 및 장비를 적용하지 못하는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1134913
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 낮은 전압으로 높은 밝기의 빛을 발광하는 유무기 복합 발광층을 포함하는 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 유무기 복합 발광소자는, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 발광성의 물질로 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에서 각각 주입되는 정공과 전자에 의해 광을 방출하는 발광층; 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 형성되고, 상기 제1 전극에서 주입된 상기 정공을 상기 발광층으로 이동시키는 정공이동층; 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 형성되고, 상기 전자를 상기 제2 전극에서 상기 발광층으로 이동시키는 전자이동층을 포함하여 구성되는 발광소자로서, 상기 발광층이 무기박막층의 양면에 유기발광층이 접하는 샌드위치 구조인 것을 특징으로 한다.
이때, 정공이동층은 제1 전극과 접하며 제1 전극으로부터 정공이 주입되는 정공주입층 및 발광층과 접하며 정공을 발광층으로 이송하는 정공수송층을 포함할 수 있다. 또한, 전자이동층은 제2 전극과 접하며 제2 전극으로부터 전자가 주입되는 전자주입층 및 발광층과 접하며 전자를 발광층으로 이송하는 전자수송층을 포함할 수 있다.
그리고 무기박막층은 나노결정 실리콘 박막층 또는 MoS2 박막층인 것이 바람직하다.
그리고 상기 목적을 달성하기 위한 유무기 복합 발광소자의 제조방법은, 제1 전극, 정공이동층, 발광층, 전자이동층 및 제2 전극을 순차적으로 적층하여 발광소자를 제조하는 방법으로서, 상기 발광층을 형성하는 공정이, 유기발광층을 형성하는 단계; 상기 유기발광층 위에 무기박막층을 형성하는 단계; 및 상기 무기박막층 위에 유기발광층을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 정공이동층을 형성하는 공정은 제1 전극에 정공주입층을 형성하는 단계 및 정공주입층 위에 정공수송층을 형성하는 단계로 구성될 수 있고, 전자이동층을 형성하는 공정은 발광층에 전자수송층을 형성하는 단계 및 전자수송층 위에 전자이동층을 형성하는 단계로 구성될 수 있다.
또한, 무기박막층을 형성하는 단계는 Cat-CVD 법으로 나노결정 실리콘 박막을 형성하여 수행되는 것이 바람직하다.
또 다른 무기박막층을 형성하는 단계는 셀로판테이프를 이용한 전사법으로 MoS2 박막을 형성하여 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 형태에 의한 유무기 복합 태양전지는, 유리 기판; 상기 유리 기판 위에 형성된 투명전극층; 상기 투명전극층 위에 형성된 정공수송층; 상기 정공수송층 위에 형성된 광활성층; 및 상기 광활성층 위에 형성된 금속전극층을 포함하여 구성되는 태양전지로서, 상기 광활성층이 무기박막층의 양면에 유기 광활성층이 접하는 샌드위치 구조인 것을 특징으로 한다.
이러한 유무기 복합 태양전지는 광활성층과 금속전극층 사이에 형성된 전자수송층을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 유무기 복합 발광소자는, 유기발광층의 사이에 무기박막층을 삽입 형성함으로써, 낮은 전압을 인가하였을 때에 주입된 전자가 발광층의 구조를 안정화하여 더 밝은 빛을 내도록 하는 효과가 있다.
또한, 이러한 유무기 복합 발광소자는 발광효율을 크게 증가시킴으로써 유기 발광소자의 전력 효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
나아가, 이러한 유무기 복합 발광소자는 종래의 유기 발광소자의 구조와 제조공정을 그대로 적용할 수 있기 때문에 낮은 비용으로 발광효율이 향상된 발광소자를 제조할 수 있다.
그리고 상술한 바와 같이 구성된 유무기 복합 태양전지는, 유기 광활성의 사이에 무기박막층을 삽입 형성함으로써, 유기태양전지의 효율을 크게 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유무기 복합 발광소자의 적층구조를 나타내는 모식도이다.
도 2는 실리콘 산화물 박막에 전사된 MoS2를 촬영한 광학현미경 사진이다.
도 3은 비교예로서 제조된 유기 발광소자의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 실시예의 MoS2 무기박막층을 삽입한 유무기 복합 발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우에 촬영된 사진이다.
도 5는 비교예의 유기 복합 발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우에 촬영된 사진이다.
도 6은 본 실시예와 비교예의 발광소자에 대한 전압-밝기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 실시예와 비교예의 발광소자에 대한 전압-전류의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 비교예에 따른 유기 발광소자의 2차원 CIE 색도도이고,
도 9는 MoS2 무기박막층이 삽입된 본 실시예에 따른 유무기 복합 발광소자의 2차원 CIE 색도도이다.
도 10은 도 8에서 인가된 전압에 따라 색좌표의 궤적을 추적하여 3차원으로 재구성한 그래프이다.
도 11은 도 9에서 인가된 전압에 따라 색좌표의 궤적을 추적하여 3차원으로 재구성한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유무기 복합 태양전지의 단면구조를 나타내는 모식도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유무기 복합 발광소자의 적층구조를 나타내는 모식도이다.
본 실시예의 유무기 복합 발광소자는 제1 전극(10)과 제2 전극(70)이 대향되어 위치된 사이에 위치하는 발광층(40)을 구비한다.
그리고 제1 전극(10)에서 주입된 정공을 발광층(40)으로 이동시키기 위한 정공이동층으로서, 제1 전극(10)에 접하여 제1 전극(10)으로부터 정공이 주입되는 정공주입층(20)과 한 면은 정공주입층(20)에 접하고 다른 면은 발광층(40)에 접하여 정공주입층(20)에 주입된 정공을 발광층(40)으로 이송하는 정공수송층(30)을 구비한다.
또한, 제2 전극(70)에서 주입된 전자를 발광층(40)으로 이동시키기 위한 전자이동층으로서, 제2 전극(70)에 접하여 제2 전극(70)으로부터 전자가 주입되는 전자주입층(60)과 한 면은 전자주입층(60)에 접하고 다른 면은 발광층(40)에 접하여 전자주입층(60)에 주입된 전자를 발광층(40)으로 이송하는 전자수송층(50)을 구비한다.
이때, 본 실시예의 유무기 복합 발광소자의 발광층(40)은 무기박막층(46)의 양면에 유기발광층(42, 44)이 형성된 샌드위치 구조로 구성된다.
상기한 본 실시예 발광소자의 구성요소들 중에서, 발광층(40)의 구조를 제외한 기본 구성은 종래의 일반적인 발광소자와 같기 때문에 종래의 제조공정과 제조장비를 그대로 적용할 수 있으며, 자세한 설명은 생략한다. 또한, 이러한 기본 구성을 기준으로 특성 향상을 위하여 추가될 수 있는 다양한 구성을, 본 실시예에 따른 발광층 구조를 해치지 않는 한도에서 아무런 제한 없이 적용할 수 있다.
본 실시예의 발광층(40)에 사용되는 유기발광층(42, 44)은 일반적인 유기발광소자의 유기발광층에 사용되는 재료를 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 또한 무기박막층(46)에서 사용되는 재료는 박편 형태로 구성하여 유기발광층의 사이에 위치시킬 수 있는 무기물질이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 특히 2차원의 판상 결정으로 구성되어 박편 형태로 쉽게 분리될 수 있는 무기물 또는 무기화합물인 경우에 무기박막층의 형성에 유리하다. 본 실시예에서는 최근에 발광현상에 대한 관심이 높은 나노결정 실리콘의 대안으로서 관심이 높은 MoS2를 무기박막층의 재료로 사용하였다.
MoS2는 비정질 또는 나노결정 실리콘과 유사한 밴드갭을 갖고 있으며, 층상구조로 인해서 단분자 층으로 쉽게 박리되는 성질 때문에 그래핀을 대체할 차세대 2-D 나노물질로 각광받고 있는 물질이다.
이러한 구조를 갖는 본 실시예의 유무기 복합 발광소자를 제조하는 방법은 종래의 일반적인 유기 발광소자를 제조하는 방법과 거의 동일하기 때문에 구체적인 설명은 생략하며, 종래와 차이가 있는 발광층의 형성에 대해서 설명한다.
본 실시예의 유무기 복합 발광소자 제조방법은 제1 전극(10)에서 제2 전극(70)까지를 순차적으로 적층하여 형성하는 점에서 종래의 유기 발광소자 제조방법과 같으며, 종래의 제조공정을 그대로 적용하였다.
다만, 발광층(40)을 제조하는 과정에서 유기발광층(42)을 1차로 형성한 위에 무기박막층(46)을 형성하고 다시 유기발광층(44)을 형성하는 점에서 종래의 제조방법과 차이가 있다.
무기박막층(46)으로서 나노결정 실리콘은 사용하는 경우는 종래와 같이 단결정 실리콘 또는 900℃ 이상의 온도에서 증착한 결정질 박막을 파쇄한 뒤에 박막을 구성하는 방법을 사용하거나 Cat-CVD 법으로 나노결정 실리콘 박막을 형성할 수도 있으며, 본 실시예에서는 무기박막층(46)으로 MoS2를 사용하기 위하여 MoS2 다층막에 대하여 셀로판 테이프로 박리를 수행하여 얻어진 MoS2 플레이크를 유기발광층(42)의 표면에 전사하였다.
도 2는 실리콘 산화물 박막에 전사된 MoS2를 촬영한 광학현미경 사진이다.
각 사진은 셀로판 테이프로 박리한 횟수에 따른 사진이며, (a)는 3회, (b)는 4회, (c)는 6회의 박리를 수행한 경우의 사진이다. 도시된 것과 같이, 박리 횟수가 적은 경우에는 MoS2가 다층막으로 전사되지만, 6회의 박리를 수행한 경우에는 단층막을 확보할 수 있었다.
본 실시예의 유무기 복합 발광소자의 성능을 확인하기 위하여 비교예로서 유기 발광소자를 제조하였다.
도 3은 비교예로서 제조된 유기 발광소자의 구조를 나타내는 모식도이다.
비교예의 유기 발광소자는 발광층(40)을 제외한 나머지 구조와 제조공정을 상기한 실시예와 동일하게 하였으며, 발광층(40)은 본 실시예의 유기발광층(42, 44)의 두께를 합한 것과 동일한 두께를 단일 공정으로 형성하였다.
MoS2 무기박막층를 삽입한 본 실시예의 유무기 복합 발광소자와 비교예의 유기 발광소자에 대하여 전압을 인가하여 발광현상을 확인하였다.
도 4는 본 실시예의 MoS2 무기박막층을 삽입한 유무기 복합 발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우에 촬영된 사진이고, 도 5는 비교예의 유기 복합 발광소자에 10V의 전압을 인가한 경우에 촬영된 사진이다.
도시된 것과 같이, 동일한 전압을 인가한 경우에 본 실시예의 MoS2 무기박막층을 삽입한 유무기 복합 발광소자의 밝기(brightness, 휘도)가 육안으로 구분될 만큼 뛰어난 것을 알 수 있다.
도 6은 본 실시예와 비교예의 발광소자에 대한 전압-밝기의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 실시예의 MoS2 무기박막층을 삽입한 유무기 복합 발광소자의 경우에 종래의 비교예와 거의 같은 전압에서 발광이 시작되어 무기박막층의 삽입에 의한 성능의 저하는 없었었다. 반면에, 최대 밝기에서의 피크는 비교예에 비하여 약 2.5배 더 높은 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 실시예와 비교예의 발광소자에 대한 전압-전류의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 실시예의 MoS2 무기박막층을 삽입한 유무기 복합 발광소자의 경우에 낮은 전압에서 전류가 크게 증가하였다가 다시 감소한 뒤에 발광이 시작되는 전압에서 다시 증가하는 현상이 관찰되었다. 본 실시예의 발광층 구조는 종래에 없던 것이므로 이러한 현상의 원인은 밝혀진 바가 없으나, 낮은 전압 하에서 주입된 전하들이 일종의 프라이밍(priming) 효과, 즉, MoS2 나노구조물과 유기발광층 사이의 결합 상태에 영향을 주는 등의 역할을 함으로써 발광층의 밝기를 증가시킨 것으로 보인다. 이러한 효과는 아직 그 명칭이 특정되지 않았으나, 이하 본 명세서에서는 "프라이밍 효과"라고 지칭한다.
한편, 도 8과 도 9는 각각 비교예의 유기 발광소자와 MoS2 무기박막층이 삽입된 본 실시예의 유무기 복합 발광소자의 2차원 CIE 색도도이고, 도 10과 도 11은 인가된 전압에 따라 색좌표의 궤적을 추적하여 3차원으로 재구성한 그래프이다.
도 8에 도시된 것과 같이 종래의 유기 발광소자는 넓은 범위에 색좌표에서 발광하지만, 도9의 MoS2 무기박막층이 삽입된 유무기 복합 발광소자는 상대적으로 좁은 범위의 색좌표 내에서 발광하는 것으로 나타났다.
한편, 도 10에 도시된 것과 같이 낮은 인가전압 범위에서 발광하는 색좌표에 불규칙한 변동(fluctuation)이 일어나는 것이 관찰되었다. 반면에, 도 11의 MoS2 무기박막층이 삽입된 유무기 복합 발광소자는 인가전압이 증가함에 따라 y-축 방향으로만 일정하게 색좌표가 전이하는 것을 관찰할 수 있다. 다만, 3차원 도표를 2차원 상에 도시하는 데 따라 도 11의 변화폭이 더 커 보이지만, 실제로는 도 9에서 확인한 바와 같이 전압에 따른 색좌표의 변화폭은 가장 적었다.
이와 같은 결과는 MoS2 무기박막층을 삽입한 본 실시예의 유무기 복합 발광소자에 낮은 전압을 인가했을 때, 주입된 전하가 발광층의 구조를 안정화시키는 상기한 프라이밍 효과를 나타낼 것이라는 추측을 뒷받침한다.
또한, 상기한 것과 같은 유무기 복합 발광소자의 발광층에서 발생하는 상기한 프라이밍 효과는 유기물질을 광활성층으로 적용하는 유기 태양전지의 유기 광활성층에서도 동일하게 작용하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있므로, 이를 적용한 유무기 복합 태양전지를 제조할 수 있다.
유기 태양전지(organic solar cell)는 광흡수층으로 유기물을 사용하는 태양전지로서, 실리콘 등의 무기물보다 재료 원가가 값싸고 태양전지 제작과정이 매우 간소하여 생산 단가를 현저히 낮출 수 있다. 유기 태양전지는 전자주개(electron donor) 특성과 전자받개(electron acceptor) 특성을 갖는 유기물들로 구성되는 것 을 특징으로 한다. 유기 태양전지의 작동원리는 빛에너지가 유기물로 이루어진 광활성층에 입사되면 전자가 여기(excite)되고, 여기된 전자와 여기된 자리에 남아있는 홀(hole)이 정전기적으로 약하게 결합되어 서로 쌍을 이루는 엑시톤(exciton)이 생성된다. 태양빛을 받아서 생성된 엑시톤이 실제로 광전류를 발생시키기 위해서는 전자-홀 쌍이 쪼개져서(dissociation) 각각의 전자와 홀이 되어야 하고, 이때 전자는 양극으로 흐르고, 홀은 음극으로 흘러야 한다.
최근 고분자(polymer)로 이루어진 태양전지의 기술 진보로 인하여 에너지 변환 효율이 향상되고 있다. 유기 태양전지의 한 예로써 가장 많이 사용되는 고분자 시스템에서는 폴리(3-헥실티오펜)(poly(3-hexylthiophene), P3HT) 등의 공액고분자(conjugated polymer)와 [6,6]-페닐-Cx-부티르산 메틸 에스테르(PCxBM)의 혼합 용액이 주요 물질로 사용되고 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유무기 복합 태양전지의 단면구조를 나타내는 모식도이다.
도시된 것과 같이, 본 실시예의 유무기 복합 태양전지는 유리기판(100) 위에 투명전극층(200), 정공수송층(300), 광활성층(400) 및 금속전극층(500)이 적층된 점에서 일반적인 유기 태양전지의 구조와 유사하다.
다만, 본 실시예에 따른 유무기 복합 태양전지의 광활성층(400)은 무기박막층(460)의 양면에 유기 광활성층(420, 440)이 형성된 샌드위치 구조로 구성된다.
이러한 본 실시예에 따른 유무기 복합 태양전지의 구성요소들 중에서, 광활성층(400)의 구조를 제외한 기본 구성은 종래의 일반적인 유기 태양전지와 같기 때문에 종래의 제조공정과 제조장비를 그대로 적용할 수 있으며, 자세한 설명은 생략한다. 또한, 이러한 기본 구성을 기준으로 특성 향상을 위하여 추가될 수 있는 다양한 구성을, 본 실시예에 따른 광활성층의 구조를 해치지 않는 한도에서 아무런 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들어 광활성층(400)과 금속전극층(500)의 사이에 전자수송층이 추가로 형성된 구조 등이 가능하다.
본 실시예의 광활성층(400)에 사용되는 유기 광활성층(420, 440)은 일반적인 유기 태양전지의 유기 광활성층에 사용되는 재료를 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 또한 무기박막층(460)에서 사용되는 재료는 박편 형태로 구성할 수 있는 물질이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 특히 2차원의 판상 결정으로 구성되어 박편 형태로 쉽게 분리될 수 있는 무기물 또는 무기화합물인 경우에 무기박막층의 형성에 유리하다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제1 전극 20: 정공주입층
30: 정공수송층 40: 발광층
42, 44: 유기발광층 46: 무기박막층
50: 전자수송층 60: 전자주입층
70: 제2 전극 100: 유리기판
200: 투명전극층 300: 정공수송층
400: 광활성층 420, 440: 유기 광활성층
460: 무기박막층 500: 금속전극층

Claims (11)

  1. 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 발광성의 물질로 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에서 각각 주입되는 정공과 전자에 의해 광을 방출하는 발광층;
    상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 형성되고, 상기 제1 전극에서 주입된 상기 정공을 상기 발광층으로 이동시키는 정공이동층;
    상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 형성되고, 상기 전자를 상기 제2 전극에서 상기 발광층으로 이동시키는 전자이동층을 포함하여 구성되는 발광소자로서,
    상기 발광층이 무기박막층의 양면에 유기발광층이 접하는 샌드위치 구조인 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 정공이동층이,
    상기 제1 전극과 접하며, 상기 제1 전극으로부터 정공이 주입되는 정공주입층; 및
    상기 발광층과 접하며, 상기 정공을 상기 발광층으로 이송하는 정공수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자이동층이,
    상기 제2 전극과 접하며, 상기 제2 전극으로부터 전자가 주입되는 전자주입층; 및
    상기 발광층과 접하며, 상기 전자를 상기 발광층으로 이송하는 전자수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기박막층이 나노결정 실리콘 박막층 또는 MoS2 박막층인 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자.
  5. 제1 전극, 정공이동층, 발광층, 전자이동층 및 제2 전극을 순차적으로 적층하여 발광소자를 제조하는 방법으로서,
    상기 발광층을 형성하는 공정이,
    유기발광층을 형성하는 단계;
    상기 유기발광층 위에 무기박막층을 형성하는 단계; 및
    상기 무기박막층 위에 유기발광층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정공이동층을 형성하는 공정이, 상기 제1 전극에 정공주입층을 형성하는 단계 및 상기 정공주입층 위에 정공수송층을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 전자이동층을 형성하는 공정이, 상기 발광층에 전자수송층을 형성하는 단계 및 상기 전자수송층 위에 전자이동층을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 무기박막층을 형성하는 단계가, Cat-CVD 법으로 나노결정 실리콘 박막을 형성하여 수행되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자의 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 무기박막층을 형성하는 단계가, 셀로판테이프를 이용한 전사법으로 MoS2 박막을 형성하여 수행되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 발광소자의 제조방법.
  10. 유리 기판;
    상기 유리 기판 위에 형성된 투명전극층;
    상기 투명전극층 위에 형성된 정공수송층;
    상기 정공수송층 위에 형성된 광활성층; 및
    상기 광활성층 위에 형성된 금속전극층을 포함하여 구성되는 태양전지로서,
    상기 광활성층이 무기박막층의 양면에 유기 광활성층이 접하는 샌드위치 구조인 것을 특징으로 하는 유무기 복합 태양전지.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 광활성층과 상기 금속전극층 사이에 형성된 전자수송층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 태양전지.
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