• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.244-244
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• 2012

유기발광소자는 빠른 응답속도, 높은 색재현성, 높은 명암비의 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이로 각광 받고 있으며, 이미 소형 디스플레이로 상용화되고 있다. 고효율과 색안정성을 가진 유기발광소자를 개발하기 위해 소자의 구조에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 하지만 청색 유기발광소자는 적색과 녹색 유기발광소자에 비해 낮은 신뢰성, 발광효율 및 색 순도의 문제점을 가지고 있어, 이를 개선하기 위한 다양한 연구가 필요하다. 청색 유기발광소자의 경우 발광층 내부로 주입되는 정공과 전자의 균형을 조절하기 위해 p-i-n 구조를 사용하거나 이리듐-유기물 합성물과 같은 인광물질의 적용하여 발광효율을 높이는 청색 유기발광소자에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 정공 보조층과 청색 형광층의 도핑구조의 청색 유기발광소자에 대한 발광효율 증진 효과에 관한 연구는 고효율 유기발광소자의 성능향상을 위하여 필요하다. 본 논문에서는 진공 열 박막 증착 방법을 이용하여 정공 보조층과 청색 형광층으로 구성된 적층 발광구조를 사용한 청색 유기발광소자의 발광효율 증진 효과를 관찰하였다. 10%의 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthorlene (BCP)로 도핑된 2-methyl-9,10-bis (naphthalene-2-yl) anthracene (MADN)층을 발광층으로 사용한 유기발광소자, 5% MADN으로 도핑된 1, 3-bis (carbazol-9-yl) benzene (mCP) 층을 발광층으로 사용한 소자 및 10% BCP로 도핑 된 MADN 층과 5% MADN로 도핑된 mCP층을 혼합하여 발광층으로 사용한 유기발광 소자를 제작하였다. 유기 발광 소자의 전기적 광학적 특성을 비교하여 청색 유기발광소자의 발광효율 증가 효과를 규명하였다. 적층 발광층을 가지는 소자는 두 단일 발광층 중심부의 경계면에서 축적된 정공에 의해 발생한 공간 전하에 의한 내부 전위차이의 형성으로 발생된 인력으로 더 많은 전자들을 끌어 들이게 되어 발광효율을 증대시킨다. 이 실험의 결과는 MADN 형광물질을 가진 청색 유기발광소자의 발광효율을 증진 시키는 소자 구조를 제안하고 증진 효과에 대한 이해를 높이는데 도움을 줄 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.272-273
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• 2011

유기발광소자는 차세대 디스플레이 소자로서 빠른 응답 속도, 높은 색 재현성 및 매우 얇은 두께로 제작이 가능한 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 많은 응용 가능성을 가지고 있다. 청색 유기발광소자는 적색 및 녹색의 유기발광소자의 발광 효율 특성보다 상대적으로 효율이 떨어지고, 색 순도가 낮으며 수명이 짧은 단점을 가지고 있어 소자 특성을 개선해야 한다. 본 논문에서는 청색 유기발광소자의 색 순도와 색 안정성 증진을 위하여 발광층을 2개의 층으로 나누어 15 nm 두께의 4,4'-Bis(2,2-diphenyl-ethen-1-yl)diphenyl (DPVBi) 형광 청색 호스트 물질에 4,4 '-Bis[4-(diphenylamino)stylyl]biphenyl (BDAVBi) 형광 청색 게스트 물질을 첨가하여 제 1 형광 발광층을 형성하고 15 nm 두께의 4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl (CBP) 인광 호스트 물질에 bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium III (FIrpic) 인광 게스트 물질을 첨가한 제 2 인광 발광층으로 구성된 30 nm 두께의 하이브리드 발광층을 사용하여 청색 유기 발광소자를 제작하고 전기적 특성과 광학적 성질을 조사하였다. 하이브리드 발광층을 사용하여 제작된 유기발광소자는 20 mA/cm2의 전류 밀도에서 6.2 cd/A의 발광 효율을 나타내었고, 최대 밝기는 약 16,200 cd/m2로 측정 되었다. 하이브리드 발광층을 사용한 청색 유기발광소자는 전류의 흐름이 단일 발광층 유기발광소자에 비교하여 상대적으로 안정적인 전류 흐름을 가지며 발광층 내부에 더 많은 정공과 전자를 포획하여 엑시톤 형성 확률이 증가하여 발광효율과 밝기가 향상되었다. 하이브리드 발광층을 적용한 유기발광소자는 469 nm파장에서 형광 발광층의 주 전계발광 피크가 나타났고 그와 함께 인광 발광층의 부 전계발광 피크가 491 nm의 파장에서 관측되었다. 또한 전계발광 스펙트럼의 반치폭이 10 nm 감소하여 청색의 색 순도 증가에도 기여하였다. 하이브리드 발광층을 가진 청색 유기발광소자의 색 좌표는 전압 변화에 관계없이 일정한 값을 나타내었다. 이러한 결과는 형광과 인광 발광층으로 구성된 하이브리드 발광층 유기발광소자가 전기적으로 안정성을 가지며 발광 특성을 개선하고 안정적인 청색 유기 발광 디스플레이 소자로 사용 가능함을 나타내고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.320-320
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• 2011

차세대 디스플레이로 각광 받고 있는 유기발광소자는 빠른 응답속도, 넓은 시야각 및 얇은 두께로 제작이 가능한 장점들을 가지고 있으나, 고효율 유기발광소자를 제작하기 위하여 엑시톤 형성 효율을 증가시키고 형성된 엑시톤의 소멸을 감소시켜 발광 효율을 증진하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 유기발광소자의 발광 효율을 증진하기 위하여 소자의 구조에 대한 구조적 연구와 발광 물질에 대한 재료적 연구 등이 진행되고 있으며, 그 중에서 발광층에 사용하는 인광 물질은 삼중항 상태의 엑시톤을 광자로 천이할 수 있는 특성이 있어서 높은 발광 효율의 유기발광소자 제작이 가능하기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 인광 물질을 사용한 유기발광소자의 엑시톤 수명이 형광 물질을 사용한 유기발광소자의 엑시톤 수명보다 길기 때문에, 인광 물질을 사용한 유기발광소자에서 형성된 삼중항 엑시톤끼리 서로 충돌하여 소멸될 확률이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 인광물질을 사용한 유기발광소자 동작시에 높은 전류 영역에서 삼중항 엑시톤 형성 양이 많아서 삼중항 엑시톤 소멸 확률이 증가하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 고효율 유기발광소자를 제작하기 위하여 유기발광소자의 발광층으로 인광 호스트 물질에 iridium을 포함한 중금속 착화합물 계열의 녹색 인광 도펀트 물질인 tris(2-phenylpyridine) iridium(III) ($Ir(ppy)_3$)를 도핑하였다. 제작된 유기발광소자는 전류 증가에 따른 삼중항 엑시톤 충돌로 인한 발광 효율 감소를 억제하기 위하여 인광 도펀트인 $Ir(ppy)_3$와 같은 lowest unoccupied molecular orbital 준위를 가지는 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline 전자 수송층을 사용하였다. 전기적 및 광학적 특성 분석 결과 제작된 유기발광소자에서 삼중항 엑시톤 소멸을 최소화하여 발광 효율이 증가한 것을 확인하였다. 본 실험의 결과는 $Ir(ppy)_3$을 도핑한 녹색 인광 유기발광소자의 삼중항 엑시톤 충돌을 억제하여 유기발광소자의 발광 효율을 증진하는 메커니즘을 이해하는데 중요하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.471-471
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• 2012

유기발광소자는 낮은 동작전압, 낮은 전력소비와 높은 색 순도의 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이로 관심을 받고 있다. 시장을 주도하고 있다. 최근 스마트폰의 사용증가에 따른 저전력과 색 표현력에 대한 연구가 필요하며, 발광 효율과 색 순도를 증가하기 위하여 형광 또는 인광 발광 호스트 물질을 사용한 유기발광소자에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 적색 및 녹색 유기발광소자보다 청색 유기발광소자는 상대적으로 발광 효율과 색순도가 낮기 때문에 청색 유기발광소자를 사용하여 전색 디스플레이를 구현하는데 문제점이 있다. 본 연구에서는 청색 유기발광소자의 색순도와 발광효율을 향상시키기 위하여 형광호스트물질과 인광호스트물질을 혼합하여 구성된 발광층을 가진 청색 유기발광소자에 대한 연구를 하였다. 1,3-bis(carbazole-9-yl)benzene (mCP)에 3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene (TBADN)을 다양한 혼합비율로 구성한 발광층을 가진 청색 유기발광소자를 제작하여 광학적 성질과 전기적 성질을 관찰하였다. 형광호스트물질과 인광호스트물질의 혼합된 발광층을 적용한 청색 유기발광소자에서 엑시톤의 에너지이동이 원활해지고, 안정된 전자와 정공의 균형으로 인해 동작전압이 감소하고 발광 효율이 증가한다. 위 연구 결과는 낮은 동작전압과 높은 발광효율 갖는 형광물질과 인광물질의 혼합된 발광층 구조를 사용한 청색 유기발광소자를 전색디스플레이에 응용할 경우에 저전압 고효율 전색 발광소자의 제작에 관한 연구에 기여한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.504-504
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• 2013

유기발광소자는 차세대 디스플레이로 각광받으며 모바일 디스플레이에 이어 대형 디스플레이의 상용화 단계에 이르고 있다. 유기발광소자의 효율을 높이기 위해서는 여러 가지 구조에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 유기물 내에서는 정공 이동도가 전자 이동도보다 빠르기 때문에 유기발광소자의 발광층에서 전자와 정공이 효율적으로 균형을 이루기 위하여 전자 주입효율 증진에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 녹색 유기발광소자의 전자 주입 효율을 향상 하여 소자의 발광 효율을 증진하는 발광효율 향상 메커니즘을 규명하였다. Cesium nitrate(CsNO3)와 lithium quinolate (Liq)를 다층 전자주입층으로 사용한 녹색 유기발광소자는 indiumtin-oxide 양극전극 위에 진공 증착 방법을 사용하여 유기발광소자를 제작하였다. 정공수송층으로 N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine (NPB), 발광층으로 tris (8-hydroxyquinoline) (Alq3), 전자수송층으로 Alq3와 4,7-diphenyl-l-10-phenanthroline (BPhen), 전자주입층으로 CsNO3/Liq와 Liq, Al을 음극 전극으로 각각 사용하였다. CsNO3/Liq와 Liq를 전자주입층과 Alq3와 BPhen 전자 수송층으로 각각 사용한 녹색 유기발광소자의 전자 주입 성능을 비교 하여 발광 효율 향상 메커니즘을 규명하였다. CsNO3/Liq 전자주입층을 사용한 유기발광소자가 Liq 전자주입층을 사용한 유기발광소자보다 전극으로부터 전자 주입효율이 향상됨을 알 수 있었다. 전자주입효율 향상으로 발광층의 전자와 정공의 재결합을 증가하여 녹색 유기발광소자의 효율이 증진되었고 구동전압이 낮아졌다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.479-479
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• 2012

유기발광소자는 낮은 구동전압, 저전력, 높은 명암비, 빠른 응답속도, 넓은 시야각 및 높은 박막의 특성을 가지고 있어서 차세대 평판 패널디스플레이 기술로 각광받고 있다. 하지만 청색 유기발광소자는 적색과 녹색 유기발광소자에 비해 낮은 신뢰성, 발광효율 및 색 순도의 문제점을 가지고 있어, 이를 개선하기 위한 연구가 다양하게 연구되고 있다. 청색 유기발광소자의 경우 발광층 내부로 주입되는 정공과 전자의 균형을 조절하기 위해 p-i-n 구조를 사용하거나 이리듐-유기물 합성물과 같은 인광물질의 적용하여 발광효율을 높이는 청색 유기발광소자에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 정공 보조층과 청색 형광층의 도핑구조의 청색 유기발광소자에 대한 발광효율 증가 메커니즘에 관한 연구는 비교적 많이 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 열 증착 방법을 이용하여 정공 보조층과 청색 형광층으로 구성된 이중 발광층을 사용한 청색유기발광소자의 발광효율 증가 메커니즘에 대해 연구하였다. 10%의 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthorlene (BCP)로 도핑된 2-methyl-9,10-bis(naphthalene-2-yl)anthracene (MADN)층을 발광층으로 사용한 유기발광소자, 5% MADN으로 도핑된 1, 3-bis(carbazol-9-yl)benzene (mCP) 층을 발광층으로 사용한 소자 및 10% BCP로 도핑 된 MADN 층과 5% MADN로 도핑 된 mCP층을 혼합하여 발광층으로 사용한 소자의 전류밀도-전압-발광 특성을 비교하여 청색 유기발광소자의 발광효율 증가 메커니즘을 분석하였다. 이중 발광층을 가지는 소자는 두 단일 발광층 중심부의 경계면에서 축적된 정공에 의해 발생한 쿨롱 인력으로 더 많은 전자들을 끌어들이게 되어 엑시톤 형성 및 빛 방출이 증가하였다. 이 실험의 결과는 MADN 형광물질을 가진 청색 유기발광소자의 발광효율 증가 메커니즘에 대한 이해를 높이는데 도움을 줄 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.323-323
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• 2011

유기발광소자는 낮은 구동전압과 높은 명암비, 높은 색 재현성을 장점으로 차세대 디스플레이로 주목 받고 있다. 또한, 유기발광소자는 다층 발광층을 사용하여 단일 소자에서 적색, 녹색, 및 청색의 광원을 동시에 표현할 수 있기 때문에 차세대 디스플레이와 백색 조명 광원으로 많은 응용 가능성을 보이고 있다. 특히 백색 조명과 관련된 유기발광소자 기술은 가정용면 광원과 농작물 재배 광원 등의 다양한 용도로 사용 가능하며, 낮은 전력 소모로 인한 친환경에너지로 활발한 연구가 진행 중이다. 고효율 백색 유기발광소자를 제작하기 위해서는 소자에 주입되는 정공과 전자의 양을 조절하여 발광층 내에서 다수의 전자-정공쌍을 형성하여야 하는데, 유기발광소자에서 정공의 이동도는 전자의 이동도보다 약 103 정도 크기 때문에 전자의 이동도를 증가할 필요가 있다. 본 연구에서는 전자의 이동도가 다른 tris(8-hydroxyquinolate)aluminum (Alq3)와 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen)을 전자수송층으로 사용한 백색 유기발광소자를 제작하여 전기적 및 광학적 특성을 관찰하였다. BPhen 전자수송층을 사용한 유기발광소자는 Alq3 전자수송층을 사용한 유기발광소자보다 높은 전자이동도를 가지고 있어서 고효율의 유기발광소자 제작이 가능하다. 이러한 결과를 바탕으로 유기발광소자의 발광층으로 청색 빛을 내는 4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl와 황색 빛을 내는 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene을 사용하여 백색 유기발광소자를 제작하고 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.501-501
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• 2013

유기발광소자는 빠른 응답속도, 넓은 시야각, 얇은 두께의 특성으로 차세대 디스플레이 소자기술로 많은 주목을 받고 있다. 특히 높은 색순도와 고효율의 장점을 가지는 양자점을 사용한 유기발광소자에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 양자점을 이용한 유기발광소자는 용액 공정이 요구 되기 때문에 유기물 박막 위에 양자점을 균일하게 도포하기 어렵다. 또한, 양자점은 수분과 산소에 빠르게 열화되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 색변환 양자점을 포함하는 고분자 poly (N-vibylcarbazole) 정공수송층을 용액공정으로 형성한 후 발광층, 전자 수송 및 주입층과 음극을 차례로 진공증착하여 색변환 양자점을 포함하는 정공수송층을 적용한 청색 유기발광소자를 제작하였다. 색변환양자점과 청색 발광층으로 a 1,4-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl를 사용하여 제작된 유기발광 소자의 전기적 및 광학적 특성을 관찰하였다. 색변환 양자점을 포함한 청색 유기발광소자의 경우 정공이 양자점에 포획되는 확률이 낮기 때문에 높은 전류밀도와 휘도를 나타냈으며, core/shell 색변환 양자점을 포함한 청색 유기발광소자는 정공이 양자점에 포획되는 확률이 높기 때문에 낮은 전류밀도와 휘도를 나타냈다. 한편, core/shell 색변환양자점을 포함한 청색 유기발광소자의 경우 색변환 양자점을 포함하는 청색 유기발광소자에 비해 발광층에서 발광된 빛을 잘 흡수하여 높은 색변환 효율이 나타났다. 이 연구 결과는 양자점을 색변환층으로 사용한 청색 유기발광소자의 색변환 효율 증가와 발광효율 향상에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.396.1-396.1
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• 2014

백색 유기발광소자는 빠른 응답속도, 높은 색재현율 및 높은 색안정성의 특성으로 차세대 친환경 백색 광원으로 많은 주목을 받고 있다. 유기발광소자와 양자점을 혼합하여 사용한 백색 유기발광소자는 양자점의 높은 색순도와 고효율의 장점을 가지고 있기 때문에 연구가 활발하게 진행되고 있다. 녹색 및 적색 양자점을 색변환층으로 이용한 백색 유기발광소자는 두 양자점의 혼합 비율에 따라 연색성 및 색안정성이 변화하기 때문에 이에 관련 된 연구가 필요하다. 본 연구에서는 높은 색안정성을 가지는 백색 유기발광소자를 제작하기 위해 청색 유기발광소자 위에 용액 공정으로 녹색 및 적색 빛을 방출하는 CdSe/ZnS 양자점을 포함하는 색변환층을 도포했다. 녹색 및 적색 양자점은 250 nm부터 500 nm의 넓은 광 흡수대역을 가지고 있기 때문에 465 nm의 청색 발광소자의 빛을 흡수하여 각각 적색과 녹색 발광을 할 수 있다. 녹색 및 적색 양자점의 혼합 비율에 따른 광발광 스펙트럼 측정 결과를 통해 녹색 및 적색 양자점의 최적 혼합 비율이 7:3임을 확인하였다. 최적의 혼합 비율을 사용하여 제작 된 백색 유기발광소자의 전기적 및 광학적 특성을 전류-전압 측정과 전계발광 측정으로 비교 분석하였다. 9 V에서 14 V로 전압이 변화하는 동안 백색 유기발광소자의 색좌표의 변화는 (0.35, 0.33)에서 (0.35, 0.32)로 높은 색안정성을 나타냈다. 본 연구 결과는 유기발광소자와 양자점을 혼합하여 사용한 백색 유기발광소자의 높은 색안정성에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.316-316
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• 2011

유기발광소자는 빠른 응답속도, 고휘도 및 면발광의 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이와 조명시장에서 주목을 받고 있다. 그 중 백색유기발광소자는 차세대 조명과 디스플레이의 백라이트로서 많은 연구가 진행되고 있으며, 다른 디스플레이에 비해서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 백색유기발광소자의 경우 복잡한 구조에 의한 공정비용의 증가, 낮은 효율 및 색안정성과 같은 문제점이 있다. 본 연구에서는 청색 인광 물질을 사용하여 고효율의 청색 유기발광소자를 제작하였으며, 졸-겔 방법으로 제작된 Mn 도핑된 $Zn_2SiO_4$ 녹색 무기물 형광체와 Mn 도핑된 $CaAl_{12}O_{19}$ 적색 무기물 형광체를 제작된 청색 유기발광소자에 도포하여 백색 발광소자를 제작하였다. Mn 도핑된 $Zn_2SiO_4$와 Mn 도핑된 $CaAl_{12}O_{19}$ 무기물 형광체층은 청색 유기발광소자에서 발생하는 빛을 흡수하여 적색과 녹색의 빛으로 변환하기 때문에 백색 구현에 필요한 청색, 녹색, 적색의 빛을 모두 얻을 수 있다. 녹색과 적색의 무기물 형광체의 두께와 결정크기에 따른 광학적 특성 변화를 조사하여 최적의 백색 발광소자를 제작하였다. 주사전자현미경을 통해 무기물 형광체의 결정크기를 조사하였으며, 전압-휘도 특성으로 광학적 특성을 조사한 결과 제작한 백색 발광소자의 색좌표가 순백색에 가까운 값을 나타내었다. 색변환층으로 사용한 무기물 형광체의 구조적 및 광학적 성질에 대한 결과를 바탕으로 백색 유기발광소자의 발광메커니즘을 설명하였다.