KR20160082954A - Light emitting device comprising solar cell and method for producing the same - Google Patents

Light emitting device comprising solar cell and method for producing the same Download PDF

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KR20160082954A
KR20160082954A KR1020160080881A KR20160080881A KR20160082954A KR 20160082954 A KR20160082954 A KR 20160082954A KR 1020160080881 A KR1020160080881 A KR 1020160080881A KR 20160080881 A KR20160080881 A KR 20160080881A KR 20160082954 A KR20160082954 A KR 20160082954A
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solar cell
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손선영
정성준
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a light emitting diode which forms a solar cell on the opposite side of the substrate on which the light emitting diode is formed, and is capable of using the electric energy generated in the solar cell, to drive the light emitting diode. According to the present invention, the light emitting diode comprises a substrate, a light emitting diode formed on one side of the substrate, and a solar cell formed on the other side of the substrate. Electrodes of the solar cell and the light emitting diodes are electrically connected through a via hole that is formed on the substrate, thereby directly driving the light emitting diode using the electric energy generated from the solar cell.

Description

태양전지를 구비한 발광다이오드 및 이의 제조방법 {LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SOLAR CELL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode (LED)

본 발명은 태양전지를 구비한 발광다이오드와 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드가 형성된 기판의 반대측면에 태양전지를 형성하고, 태양전지에서 생성된 전기에너지를 발광다이오드의 구동에 적용할 수 있는 발광다이오드와 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode having a solar cell and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a solar cell having a solar cell formed on an opposite side of a substrate on which a light emitting diode is formed, The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same.

노트북 컴퓨터, PDA, 휴대 전화기와 같은 휴대용 전자기기에는 디스플레이 장치로 발광다이오드가 많이 사용되고 있는데, 이들 휴대용 전자기기의 배터리는 사용시간에 제한이 있다. 그런데 최근 휴대용 전자기기는 다양한 멀티 태스킹 기능의 사용으로 인해 소비전력이 많을 뿐 아니라, 디자인 및 휴대 용이성을 고려하여 배터리의 부피 및 중량도 상당히 제한되고 있는 실정이므로, 배터리 기술이나 휴대전자기기에 탑재되는 프로그램이나 회로설계 기술만으로 휴대용 전자기기의 사용시간을 늘리는데는 한계가 있다.BACKGROUND ART [0002] Portable electronic devices such as notebook computers, PDAs, and mobile phones use light emitting diodes as display devices. Batteries of these portable electronic devices have a limited use time. In recent years, however, portable electronic devices have been widely used due to the use of various multitasking functions, and in addition to high power consumption, the volume and weight of the battery are considerably limited in consideration of ease of design and portability. There is a limit to increase the use time of portable electronic devices only by the program or circuit design technology.

이러한 문제점을 고려하여, 하기 특허문헌 1~3에는, 휴대용 전자기기에 주 전력 소모장치인 발광다이오드와 태양전지를 결합하여, 휴대용 전자기기의 사용 중 또는 사용하지 않을 때, 태양전지를 통해 생성한 전기에너지를 보조적으로 사용함으로써, 휴대용 전자기기의 사용시간을 연장시키고자 하는 기술이 개시되어 있다.In consideration of these problems, the following Patent Documents 1 to 3 disclose a method of combining a light emitting diode and a solar cell as a main power consumption device in a portable electronic device, Discloses a technique for extending the use time of a portable electronic device by using electric energy supplementarily.

특허문헌 1에는, 기판 상에 반도체층과, 유기발광다이오드 소자를 형성한 후, 염료감응태양전지를 상기 유기발광다이오드 소자의 상부에 태양전지를 적층한 구조의 유기발광다이오드 소자가 개시되어 있다. 그런데, 특허문헌 1의 경우 유기발광다이오드 소자 상에 태양전지를 적층하는 구조로 이루어져 있기 때문에, 각 소자를 컨트롤하는 것이 용이하지 않을 뿐 아니라, 발광다이오드에서 발생하는 빛이 태양전지를 통과해야 할 경우 빛의 강도가 저하되고, 발광다이오드로부터 빛이 출사되는 부분이 이외에만 태양전지를 설치할 경우 생성되는 에너지 양이 부족하며, 2개의 소자를 형성함에 었어서 각각 별도의 기판을 사용하므로, 기판의 활용도가 낮은 문제점도 있다.Patent Document 1 discloses an organic light emitting diode device having a structure in which a semiconductor layer and an organic light emitting diode device are formed on a substrate, and then a solar cell is stacked on a dye-sensitized solar cell and the organic light emitting diode device. However, in the case of Patent Document 1, it is not easy to control each element because it has a structure in which solar cells are stacked on the organic light emitting diode element, and when light generated in the light emitting diode must pass through the solar cell Since the intensity of light is lowered and the amount of energy generated when a solar cell is installed is only a part where light is emitted from the light emitting diode and two separate devices are formed, a separate substrate is used, There is also a low problem.

또한, 특허문헌 2에는 투명 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 및 구동 회로를 포함하는 디스플레이부, 상기 투명 유기발광다이오드 디스플레이 직하단에 형성되어, 빛을 전기로 변환시켜 기기의 전력을 보조하는 태양전지 및 상기 투명 유기발광다이오드 디스플레이와 상기 태양전지 사이에 형성되어 절연 기능을 수행하고, 상기 태양전지 상부에 도달하는 빛의 투과도를 조절하는 투명 중간층을 포함하는 투명 유기발광다이오드 디스플레이 장치가 개시되어 있다. 그런데, 이 장치도 태양전지 상에 유기발광다이오드를 형성할 뿐 아니라, 유기발광다이오드와 태양전지 사이에 빛의 투과도를 토절하는 중간층을 개재시키고 있어 구조가 복잡하여 컨트롤이 용이하지 않고 태양전지가 유기발광다이오드의 직하단에 배치되어 태양전지의 발전효율도 높지 않은 문제점이 있다.Patent Document 2 discloses a display device including a display including a transparent organic light emitting diode (OLED) display and a driving circuit, a solar cell formed at the lower end of the transparent organic light emitting diode display to convert light into electricity, And a transparent intermediate layer formed between the transparent organic light emitting diode display and the solar cell to perform an insulation function and to adjust the transmittance of light reaching the upper portion of the solar cell. However, this device not only forms an organic light emitting diode on the solar cell, but also intervenes between the organic light emitting diode and the solar cell to transmit the light transmittance. There is a problem that the power generation efficiency of the solar cell is not high because it is disposed directly below the organic light emitting diode.

또한, 특허문헌 3에는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지와, 상기 변환된 전기에너지를 저장하는 배터리와, 상기 저장된 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 발광소자 및 상기 태양전지 양단의 전압이 기 설정된 제1 임계 전압 이상인 경우 온 상태가 되어 상기 변환된 전기에너지가 상기 배터리에 저장되도록 제어하는 제1 미케니컬 스위치를 포함하는 조명 장치가 개시되어 있다. 그런데, 특허문헌 3도 특허문헌 1~2와 마찬가지로 발광소자 상에 MEMS 스위치와 태양전지를 적층하는 문제점이 있고, 2개의 소자를 형성함에 있어서 각각 기판을 사용하고 있으므로, 기판의 효율성이 낮은 문제점이 있다.Patent Document 3 discloses a solar cell that converts light energy into electrical energy, a battery that stores the converted electrical energy, a light emitting device that converts the stored electrical energy into light energy, And a first mechanical switch for controlling the converted electrical energy to be stored in the battery when the first threshold voltage is equal to or greater than the set first threshold voltage. Patent Document 3, however, has a problem of stacking a MEMS switch and a solar cell on a light emitting device in the same manner as in Patent Documents 1 and 2. Since a substrate is used for forming two devices, have.

1. 한국공개특허공보 제2007-0002111호1. Korean Patent Publication No. 2007-0002111 2. 한국공개특허공보 제2009-0071920호2. Korean Patent Publication No. 2009-0071920 3. 한국공개특허공보 제2012-0008213호3. Korean Patent Publication No. 2012-0008213

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지와 발광다이오드를 하나의 기판에 형성하여 기판의 효율성이 좋고, 태양전지와 발광다이오드 소자가 적층구조를 이루고 있지 않아 소자의 제작과 컨트롤이 용이하며, 발광다이오드의 구동에 태양전지를 주로 또는 보조적으로 사용할 수 있는 발광다이오드와 이의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a solar cell and a light emitting diode, which are formed on a single substrate, And a method of manufacturing the light emitting diode. The present invention provides a light emitting diode and a method of manufacturing the light emitting diode, which can be easily controlled and which can mainly or auxiliaryly use a solar cell for driving a light emitting diode.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 기판과, 상기 기판의 일면에 형성된 발광다이오드와, 상기 기판의 타면에 형성된 태양전지를 포함하고, 상기 태양전지의 전극과 상기 발광다이오드의 전극이 상기 기판에 형성된 비아홀을 통해 전기적으로 연결되어 있어, 상기 태양전지에서 생성된 전기에너지를 통해 직접적으로 상기 발광다이오드를 구동하는, 태양전지를 구비한 발광다이오드를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar cell comprising: a substrate; a light emitting diode formed on one surface of the substrate; and a solar cell formed on the other surface of the substrate, And electrically connected through the formed via hole to directly drive the light emitting diode through the electric energy generated in the solar cell.

상기 기판의 일면에는 추가로 상기 발광다이오드를 구동하는 구동회로가 형성되고, 상기 구동회로의 전극은 상기 기판에 형성된 비아홀을 통해 상기 태양전지의 전극과 전기적으로 연결되어 있어, 상기 구동회로가 상기 태양전지에서 생성된 전기에너지를 통해 상기 발광다이오드를 제어할 수 있다.Wherein a driving circuit for driving the light emitting diode is further formed on one surface of the substrate and an electrode of the driving circuit is electrically connected to an electrode of the solar cell through a via hole formed in the substrate, The light emitting diode can be controlled through the electric energy generated in the battery.

상기 태양전지를 구비한 발광다이오드에 있어서, 상기 태양전지는 복수개 형성되고, 복수개 형성된 태양전지의 전극은 상호 직렬로 연결될 수 있다.In the light emitting diode having the solar cell, a plurality of the solar cells may be formed, and the electrodes of the plurality of solar cells may be connected in series.

상기 태양전지를 구비한 발광다이오드에 있어서, 상기 태양전지는 복수개 형성되고, 복수개 형성된 태양전지의 전극은 상호 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 상기 복수개의 태양전지는 각각이 병렬로 연결될 수도 있고, 직렬로 연결된 소정 단위가 상호 병렬로 연결될 수도 있다.In the light emitting diode having the solar cell, a plurality of the solar cells may be formed, and electrodes of the plurality of solar cells may be connected in parallel. At this time, the plurality of solar cells may be connected in parallel, or predetermined units connected in series may be connected in parallel.

상기 태양전지를 구비한 발광다이오드에 있어서, 추가로 상기 발광다이오드 및 상기 태양전지와 전기적으로 접속가능한 배터리를 구비하고, 상기 발광다이오드가 동작하지 않을 때는, 상기 태양전지에서 생성된 전기에너지가 상기 배터리에 저장될 수도 있다.And a battery electrically connected to the light emitting diode and the solar cell, wherein when the light emitting diode is not in operation, electric energy generated in the solar cell is supplied to the battery Lt; / RTI >

상기 태양전지를 구비한 발광다이오드에 있어서, 상기 기판은, 폴리머로 이루어질 수 있고, 상기 폴리머는 예를 들어, PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PDMS(polydimethylsiloxane) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In the light emitting diode having the solar cell, the substrate may be made of a polymer, and the polymer may be made of, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC) And PDMS (polydimethylsiloxane).

상기 태양전지를 구비한 발광다이오드에 있어서, 상기 타면으로 상기 발광다이오드에서 발생한 빛이 방출되며, 이때 상기 태양전지는 상기 발광다이오드에서 발생한 빛이 방출되는 부분의 가장자리에 형성될 수 있다.In the light emitting diode having the solar cell, light emitted from the light emitting diode is emitted on the other surface, and the solar cell may be formed at the edge of the light emitting portion of the light emitting diode.

상기 태양전지를 구비한 발광다이오드에 있어서, 상기 발광다이오드는, 유기발광다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.In the light emitting diode having the solar cell, the light emitting diode may include an organic light emitting diode (OLED).

또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 비아홀이 형성된 기판의 일면과 타면에 각각 발광다이오드와 태양전지를 형성하는 단계, 상기 비아홀을 통해 상기 발광다이오드와 태양전지의 전극을 연결하는 단계를 포함하는, 태양전지를 구비한 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, comprising: forming a light emitting diode and a solar cell on one surface and the other surface of a substrate having a via hole; and connecting the light emitting diode and the electrode of the solar cell through the via hole The present invention also provides a method of manufacturing a light emitting diode having a solar cell.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 비아홀이 형성된 기판의 일면에 발광다이오드와 이 발광다이오드를 구동하는 구동회로를 형성하는 단계; 상기 기판의 타면에 태양전지를 형성하는 단계; 상기 비아홀을 통해 상기 발광다이오드 및 구동회로의 전극을 상기 태양전지의 전극과 연결하는 단계;를 포함하는, 태양전지를 구비한 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting diode, including: forming a light emitting diode and a driving circuit for driving the light emitting diode on a surface of a substrate on which a via hole is formed; Forming a solar cell on the other surface of the substrate; And connecting an electrode of the light emitting diode and the driving circuit to the electrode of the solar cell through the via hole. The present invention also provides a method of manufacturing a light emitting diode including the solar cell.

상기 제조방법들에 있어서, 상기 비아홀은 레이저 가공, 화학적 에칭, 물리적 에칭 중에서 선택된 하나 이상의 방법으로 형성될 수 있다.In the above manufacturing methods, the via hole may be formed by one or more methods selected from laser processing, chemical etching, and physical etching.

상기 제조방법들에 있어서, 상기 비아홀은 태양전지와 발광다이오드를 각각 형성하기 전 또는 후에 형성될 수 있다.In the above manufacturing methods, the via hole may be formed before or after forming the solar cell and the light emitting diode, respectively.

본 발명에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드는 기판에 형성된 비아홀을 통해 기판의 일면에 형성된 태양전지로부터 생산된 전기에너지를 기판의 반대면에 형성된 발광다이오드를 직접적으로 구동할 수 있어, 발광다이오드의 구동에 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.The light emitting diode having the solar cell according to the present invention can directly drive the light emitting diode formed on the opposite side of the substrate to the electric energy produced from the solar cell formed on one side of the substrate through the via hole formed in the substrate, The energy required for driving can be reduced.

또한, 하나의 기판의 양면에 각각 발광다이오드와 태양전지가 형성되므로, 기판의 양면을 활용할 수 있어, 제조비용을 절감할 수 있다.In addition, since the light emitting diode and the solar cell are formed on both sides of one substrate, both sides of the substrate can be utilized, and manufacturing cost can be reduced.

또한, 발광다이오드와 태양전지를 적층하는 구조가 아니므로, 소자의 제작이 용이할 뿐 아니라, 소자의 컨트롤도 용이하다.In addition, since the light emitting diode and the solar cell are not stacked, it is easy to fabricate the device, and the device can be easily controlled.

또한, 본 발명에 따른 발광다이오드는 사용되는 재료를 다양하게 할 수 있고, 가볍고 플렉서블하게도 만들 수 있으므로, 휴대용 전자기기에 적합하게 응용될 수 있다.In addition, the light emitting diode according to the present invention can be applied to portable electronic devices because it can be made various materials, light and flexible.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드를 구동하는 구동회로의 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 복수의 태양전지 셀을 구비한 발광다이오드에 있어서, 단위 셀들의 연결관계를 나타내는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 복수의 태양전지 셀을 구비한 발광다이오드에 있어서, 단위 셀들의 연결관계를 나타내는 다른 예를 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting diode including a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a light emitting diode having a solar cell according to another embodiment of the present invention.
3 illustrates an example of a driving circuit for driving a light emitting diode having a solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an example of a connection relationship of unit cells in a light emitting diode having a plurality of solar cells.
5 is a view showing another example of the connection relationship of unit cells in a light emitting diode having a plurality of solar cells.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것은 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, when a component is referred to as "comprising ", it does not exclude other components unless specifically stated otherwise.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

이하에서, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting diode including a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드(100)는, 기판(110)과, 기판의 일면에 형성된 발광다이오드(120)와, 상기 기판의 타면에 형성된 복수의 태양전지(130)와, 상기 기판(110)을 통해 상기 발광다이오드(120)와 태양전지(130)을 전기적으로 접속하기 위한 접속수단(140)을 포함하여 이루어진다.1, a light emitting diode 100 having a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention includes a substrate 110, a light emitting diode 120 formed on one surface of the substrate, And a connection unit 140 for electrically connecting the LED 120 and the solar cell 130 through the substrate 110. The solar cell 130 includes a plurality of solar cells 130,

상기 기판(110)은, 유리, 금속, 폴리머 등 다양한 재료가 사용될 수 있으며, 플렉서블 기기에 적용될 경우 가요성이 좋은 폴리머로 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 상기 폴리머는 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PDMS(polydimethylsiloxane) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있다.The substrate 110 may be made of a variety of materials such as glass, metal, and polymer. When the substrate 110 is applied to a flexible device, it is preferable that the substrate 110 is made of a flexible polymer. The polymer may be selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate ), Polycarbonate (PC), polyimide (PI), and polydimethylsiloxane (PDMS).

상기 발광다이오드(120)는, 유기발광다이오드로 이루어질 수 있고, 예를 들어, ITO(Induim Tin Oxide)와 같은 투명전도성 물질로 이루어지는 애노드(121)와, 이 애노드(121) 상에 순차적으로 형성되는 정공주입층, 정공수송층, 전자와 정공이 결합하여 빛을 발생시키는 발광층, 전자수송층, 전자주입층을 포함하는 유기층(122), Al과 같은 얇은 금속으로 이루어진 캐소드(123)가 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.The light emitting diode 120 may be an organic light emitting diode and includes an anode 121 made of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide), and an anode 121 formed in this order on the anode 121 An organic layer 122 including an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode 123 made of a thin metal such as Al are formed on the surface of the substrate 110. The hole transporting layer, the hole transporting layer, the light emitting layer that combines electrons and holes to generate light, .

상기 태양전지(130)는, 발광다이오드(120)가 형성된 기판 면의 반대측에 형성되며, 발광다이오드(120)를 구동하는 전력을 공급하는 역할을 한다. 태양전지는 예를 들어, 실리콘 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지, GaAs를 포함하는 3-5족 태양전지, CIGS(Cu, In, Ga, Se 화합물) 태양전지, 연료감응형 태양전지 및 유기물 기반 태양전지 등 다양한 종류의 태양전지가 형성될 수 있으며, 휴대기기의 경우 CIGS(Cu, In, Ga, Se 화합물) 태양전지, 연료감응형 태양전지 및 유기물 기반 태양전지를 사용하는 것이 보다 바람직할 수 있다.The solar cell 130 is formed on the opposite side of the substrate on which the light emitting diode 120 is formed and serves to supply electric power for driving the light emitting diode 120. Examples of the solar cell include a silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell, a 3-5 family solar cell including GaAs, a CIGS (Cu, In, Ga, Se compound) solar cell, a fuel- It is preferable to use CIGS (Cu, In, Ga, Se compound) solar cell, fuel-responsive solar cell and organic-based solar cell in the case of a portable device .

상기 태양전지(130)는 구조적으로 상기 기판(110) 상에 형성되는 후면전극(131)과, 상기 후면전극 상에 형성되는 광흡수층(132), 상기 광흡수층(132) 상에 형성되어 태양광이 입사되는 전면전극(133)을 포함하여 이루어진다.The solar cell 130 includes a back electrode 131 formed on the substrate 110 structurally, a light absorbing layer 132 formed on the rear electrode, a light absorbing layer 132 formed on the light absorbing layer 132, And a front electrode 133 to which the light is incident.

상기 접속수단(140)은, 상기 발광다이오드(120)와 태양전지(130)을 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 상기 기판(110), 상기 발광다이오드(120) 및 태양전지(130)에 형성되는 복수 개의 비아홀(141)과, 상기 비아홀(141) 내에 형성되는 전도성 비아(142)를 포함하여 이루어진다. 상기 비아홀(141)은 기판(110)에만 형성되는 제1 비아홀(141a)와, 상기 발광다이오드(120)의 캐소드와, 태양전지(130)의 전면전극이 전기적으로 접속될 수 있도록, 태양전지(130)의 전면전극의 아래에서 기판(110)을 거쳐서 발광다이오드(120)의 캐소드(123)의 아래까지 연장되어 형성되는 제2 비아홀(141b)가 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2 비아홀(141a, 141b)에는 도전체가 형성되어 상기 태양전지(130)의 전면전극(133)과 발광다이오드(120)의 캐소드(123)가 전기적으로 직접적으로 연결되고, 상기 태양전지(130)의 후면전극(131)과 발광다이오드(120)의 애노드(121)이 전기적으로 직접적으로 연결되도록 되어 있다.The connection unit 140 electrically connects the light emitting diode 120 and the solar cell 130. The connection unit 140 may include a plurality of connection members 140 formed on the substrate 110, the light emitting diode 120, And a conductive via 142 formed in the via hole 141. The conductive via 142 is formed in the via hole 141, The via hole 141 is formed in the substrate 110 such that the first via hole 141a formed only on the substrate 110 and the cathode of the LED 120 and the front electrode of the solar cell 130 are electrically connected to each other. A second via hole 141b is formed under the front electrode of the light emitting diode 130 and extends to the bottom of the cathode 123 of the light emitting diode 120 via the substrate 110. [ The front electrode 133 of the solar cell 130 and the cathode 123 of the light emitting diode 120 are electrically and directly connected to each other through the first and second via holes 141a and 141b, The rear electrode 131 of the battery 130 and the anode 121 of the light emitting diode 120 are electrically connected directly.

한편, 도 1에 도시되어 있지 않으나, 발광다이오드를 구동시키지 않을 때에는, 상기 태양전지(130)에서 생성된 전기에너지가 저장될 수 있는 배터리를 충전시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.Although not shown in FIG. 1, when the light emitting diode is not driven, a battery capable of storing electric energy generated by the solar cell 130 may be charged.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드(120)를 디스플레이로 구동하기 위한 구동회로(150)를 기판 상에 형성할 수 있는데, 이 경우 상기 기판(110) 및/또는 태양전지(130)에 형성된 제3 비아홀(141c) 및 제4 비아홀(141d)에 형성된 전도성 비아를 통해서 상기 구동회로(150)에 전원을 공급하는 제1전극(151)과 제2전극(152)을 직접적으로 연결하여, 발광다이오드(120)의 구동을 제어하는 구동회로(150)에 전기에너지를 직접적으로 제공할 수도 있다.2, a driving circuit 150 for driving the light emitting diode 120 to a display may be formed on a substrate. In this case, the substrate 110 and / or the solar cell 130 The first electrode 151 and the second electrode 152 for supplying power to the driving circuit 150 through the conductive via formed in the third via hole 141c and the fourth via hole 141d, And directly supply the electric energy to the driving circuit 150 for controlling the driving of the light emitting diode 120.

이 경우, 태양전지(130)에서 발생한 전기에너지를 직접 이용하여 발광다이오드(120)를 구동하는 구동회로(150)로는 도 3에 도시된 것과 같은 회로를 사용할 수 있다.In this case, a circuit as shown in FIG. 3 can be used as the driving circuit 150 for driving the light emitting diode 120 directly using the electric energy generated in the solar cell 130.

도 3에 도시된 바와 같이, 구동회로(150)는 태양전지(130)와 연결되어 전원을 공급받으며, 전류를 제어하는 구동 트랜지스터(T1)과, 데이터 기입과 발광을 결정하는 스위치 트랜지스터(T2)와, 커패시턴스(CST)를 구비하여, 태양전지(130)에서 발생한 전기에너지를 이용하여 구동되는 OLED의 온/오프 시점을 제어함으로써, OLED가 디스플레이로써 기능하게 한다.3, the driving circuit 150 includes a driving transistor T1 connected to the solar cell 130 to receive power and controlling a current, a switch transistor T2 for determining data writing and light emission, And a capacitance C ST to control the ON / OFF timing of the OLED driven by the electric energy generated by the solar cell 130, thereby allowing the OLED to function as a display.

한편, 본 발명의 실시예의 구동회로(150)는 하나의 일 예에 불과할 뿐, 태양전지에 직접적으로 연결된 전극을 통해 발광다이오드(120)의 구동을 제어하는 회로라면 특별히 그 형태에 제한을 두지 않는다.Meanwhile, the driving circuit 150 of the embodiment of the present invention is only one example, and it is not particularly limited as long as it is a circuit that controls the driving of the light emitting diode 120 through the electrode directly connected to the solar cell .

본 발명에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드(100)는 상기한 구조를 통해, 하나의 기판을 사용하여 발광다이오드와 태양전지를 구성하므로, 효율적으로 구성될 뿐 아니라, 발광다이오드와 태양전지를 적층시키는 구조가 아니라, 기판의 각면에 형성되므로, 각 소자의 형성을 컨트롤하기가 용이하다.The light emitting diode 100 having the solar cell according to the present invention has a light emitting diode and a solar cell constructed using one substrate through the above-described structure, so that the light emitting diode and the solar cell are stacked However, since it is formed on each surface of the substrate, it is easy to control the formation of each element.

상기 태양전지는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다수개의 단위 셀로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 각각의 단위 셀은 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 열은 직렬로 연결되고, 이렇게 직렬로 연결된 열들을 상호 병렬로 연결할 수 있다. 또한 각각의 단위 셀은 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 단위 셀들을 직렬로 연결하여 사용할 수도 있다.As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the solar cell may include a plurality of unit cells. In this case, as shown in FIG. 4, each unit cell is connected in series with a certain column, Connected columns can be connected in parallel. Also, as shown in FIG. 5, each unit cell may be used by connecting all the unit cells in series.

한편, 상기 발광다이오드(120)에서 발생하는 빛은 도 4에 도시된 바와 같이, 태양전지의 반대편으로 출사되도록 구성될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 태양전지 측으로도 동시에 출사되도록 구성될 수도 있다. 태양전지 측으로 동시에 출사되도록 할 경우, 발광다이오드(120)의 애노드(121), 기판(110) 및 태양전지의 후면전극(131)은 상기 발광층(122)에서 발생한 빛을 원활하게 투과할 수 있는 재료가 적용되어야 한다. 또한, 태양전지는 상기 출사되는 부분의 외주부에 형성되는 것이 바람직하다.4, the light emitted from the light emitting diode 120 may be emitted to the opposite side of the solar cell, or may be emitted simultaneously to the solar cell side as shown in FIG. 5 It is possible. The anode 121 of the light emitting diode 120, the substrate 110 and the rear electrode 131 of the solar cell may be formed of a material capable of smoothly transmitting light generated in the light emitting layer 122, Should be applied. Further, it is preferable that the solar cell is formed on the outer peripheral portion of the portion to be emitted.

본 발명에 따른 태양전지를 구비한 발광다이오드(100)는 다음과 같은 과정을 통해 형성될 수 있다. The light emitting diode 100 having the solar cell according to the present invention may be formed through the following process.

먼저, 기판에 비아홀을 형성한다. 상기 비아홀은 공지의 방법으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 레이저 가공, 화학적 에칭, 물리적 에칭과 같은 방법이 사용될 수 있다. 그리고 비아홀에는 구리와 같은 전도성 물질을 채워 전도성 비아를 형성한다.First, a via hole is formed in the substrate. The via hole may be formed by a known method, for example, a method such as laser processing, chemical etching, or physical etching may be used. The via hole is filled with a conductive material such as copper to form a conductive via.

이어서, 비아홀이 형성된 기판의 일면에 발광다이오드(120)를 구성하는 애노드(121)와 발광다이오드층(122)을 형성하고, 상기 애노드(121)와 발광다이오드층(122)에 상기 태양전지의 전면전극(133)과 연결될 부위에 비아홀을 형성하고 상기 비아홀에 전도성 비아를 형성한 후, 상기 발광다이오드층(122) 상에 캐소드(123)을 형성하여 발광다이오드(120)를 완성한다.An anode 121 and a light emitting diode layer 122 constituting the light emitting diode 120 are formed on one surface of the substrate on which the via hole is formed and the anode 121 and the light emitting diode layer 122 are provided on the front surface A via hole is formed in a portion to be connected to the electrode 133 and a conductive via is formed in the via hole and a cathode 123 is formed on the light emitting diode layer 122 to complete the light emitting diode 120.

다음으로, 비아홀이 형성된 기판의 타면에 태양전지(130)를 구성하는 후면전극(131)과 광흡수층(132)를 순차적으로 형성하고, 상기 후면전극(131)과 광흡수층(132)에 상기 발광다이오드(120)의 캐소드와 연결될 부위에 비아홀을 형성하며 상기 비아홀에 전도성 비아를 형성한 후, 상기 태양전지(130)의 전면전극(133)을 형성함으로써, 복수의 태양전지(130)를 완성한다. 이어서 복수의 태양전지 단위 셀 간을 직렬, 또는 병렬로 연결하는 배선작업을 수행한다.A back electrode 131 and a light absorbing layer 132 are sequentially formed on the other surface of the substrate on which the via hole is formed and the back electrode 131 and the light absorbing layer 132 are formed with the light emitting A plurality of solar cells 130 are completed by forming a via hole in a portion to be connected to the cathode of the diode 120 and forming a conductive via in the via hole and then forming a front electrode 133 of the solar cell 130 . Subsequently, a wiring operation is performed in which a plurality of solar cell unit cells are connected in series or in parallel.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 비아홀이 형성된 기판을 사용하였으나, 비아홀이 형성되지 않은 기판에 각각 발광다이오드와 태양전지를 형성한 후, 비아홀을 형성하여 상호간에 전기적 연결을 완성한 후, 비아홀을 메우는 방법을 사용할 수도 있다.Meanwhile, in the preferred embodiment of the present invention, a substrate on which a via hole is formed is used. However, after a light emitting diode and a solar cell are formed on a substrate on which a via hole is not formed, a via hole is formed to complete electrical connection therebetween, You can also use the method.

100: 태양전지를 구비한 발광다이오드
110: 기판
120: 발광다이오드
121: 애노드
122: 유기층
123: 캐소드
130: 태양전지
131: 후면전극
132: 광흡수층
133: 전면전극
140: 접속수단
141: 비아홀
141a: 제1 비아홀
141b: 제2 비아홀
142: 전도성 비아
141c: 제3 비아홀
141d: 제4 비아홀
150: 구동회로
151: 제1 전극
152: 제2 전극100: Light emitting diode with solar cell
110: substrate
120: Light emitting diode
121: anode
122: organic layer
123: cathode
130: Solar cell
131: rear electrode
132: light absorbing layer
133: front electrode
140: Connection means
141: Via hole
141a: first via hole
141b: second via hole
142: conductive vias
141c: third via hole
141d: fourth via hole
150: drive circuit
151: first electrode
152: second electrode

Claims (8)

기판과,
상기 기판의 일면에 형성된 발광다이오드와,
상기 기판의 타면에 형성된 태양전지를 포함하고,
상기 태양전지의 전극과 상기 발광다이오드의 전극이 상기 기판에 형성된 비아홀을 통해 전기적으로 연결되어 있어, 상기 태양전지에서 생성된 전기에너지를 통해 직접적으로 상기 발광다이오드를 구동하고,
상기 기판의 일면에는 상기 발광다이오드를 구동하는 구동회로가 형성되고,
상기 구동회로의 전극은 상기 기판에 형성된 비아홀을 통해 상기 태양전지의 전극과 전기적으로 연결되어 있어, 상기 구동회로가 상기 태양전지에서 생성된 전기에너지를 통해 상기 발광다이오드를 제어하는, 태양전지를 구비한 발광다이오드.A substrate;
A light emitting diode formed on one surface of the substrate,
And a solar cell formed on the other surface of the substrate,
An electrode of the solar cell and an electrode of the light emitting diode are electrically connected to each other through a via hole formed in the substrate to directly drive the light emitting diode through the electric energy generated in the solar cell,
A driving circuit for driving the light emitting diode is formed on one surface of the substrate,
Wherein an electrode of the driving circuit is electrically connected to an electrode of the solar cell via a via hole formed in the substrate so that the driving circuit controls the light emitting diode through electric energy generated in the solar cell One light emitting diode. 제1항에 있어서,
상기 태양전지는 복수개 형성되고, 복수개 형성된 태양전지의 전극은 상호 직렬로 연결된, 태양전지를 구비한 발광다이오드.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the solar cells are formed, and the electrodes of the plurality of solar cells are connected in series to each other. 제1항에 있어서,
상기 태양전지는 복수개 형성되고, 복수개 형성된 태양전지의 전극은 상호 병렬로 연결된, 태양전지를 구비한 발광다이오드.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the solar cells are formed, and the electrodes of the plurality of solar cells are connected in parallel to each other. 제1항에 있어서,
추가로 상기 발광다이오드 및 상기 태양전지와 전기적으로 접속가능한 배터리를 구비하고,
상기 발광다이오드가 동작하지 않을 때는, 상기 태양전지에서 생성된 전기에너지가 상기 배터리에 저장되도록 한, 태양전지를 구비한 발광다이오드.The method according to claim 1,
Further comprising a battery electrically connected to the light emitting diode and the solar cell,
Wherein the electric energy generated by the solar cell is stored in the battery when the LED does not operate. 제1항에 있어서,
상기 기판은, 폴리머로 이루어진, 태양전지를 구비한 발광다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the substrate is made of a polymer. 제5항에 있어서,
상기 폴리머는 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PDMS(polydimethylsiloxane) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진, 태양전지를 구비한 발광다이오드.6. The method of claim 5,
Wherein the polymer is at least one selected from the group consisting of PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PC (polycarbonate), PI (polyimide) and PDMS (polydimethylsiloxane). 제1항에 있어서,
상기 타면 방향으로 상기 발광다이오드에서 발생한 빛이 방출되며,
상기 태양전지는 상기 발광다이오드에서 발생한 빛이 방출되는 부분의 가장자리에 형성되는, 태양전지를 구비한 발광다이오드.The method according to claim 1,
Light emitted from the light emitting diode is emitted in the other direction,
Wherein the solar cell is formed at an edge of a portion where light emitted from the light emitting diode is emitted. 제1항에 있어서,
상기 발광다이오드는, 유기발광다이오드(OLED)를 포함하는, 태양전지를 구비한 발광다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting diode includes an organic light emitting diode (OLED).
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