• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.475-475
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• 2012

백색 유기발광소자는 매우 얇고, 가볍고, 저전력 구동이 가능하다는 점에서 전색 디스플레이나 조명 시장에서 많은 관심을 끌고 있다. 고효율을 가진 백색 유기발광소자의 제작을 위해서는 일반적으로 쉐도우 마스크를 사용하여 발광 패턴을 만들기 때문에 제작 비용이 비싸다는 단점을 가진다. 본 논문에서는 제작 공정이 간단하고, 저비용의 장점을 가지는 용액 공정을 사용하여 나노 구멍 구조를 가지는 적색 고분자와 청색 저분자의 혼합 발광층으로 백색 유기발광소자를 제작하였다. 이 나노 구멍 구조를 가지는 poly[2-methoxy, 5-(2'-ethyl-hexyloxy)-p-phenylene vinylene] (MEH-PPV)/ 2-methyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracene (MADN) 혼합 발광층의 전기적, 광학적 특성을 분석하기 위하여 MEH-PPV/MADN 적층 구조를 가지는 백색 유기발광소자를 제작하여 비교, 분석하였다. 나노 구멍 구조를 가지는 혼합 발광층의 발광 스펙트럼에서 적층 구조보다 청색 파장대의 빛의 비율을 높일 수 있었다. 그 이유는 나노 구멍 구조를 가지는 혼합 발광층에서 정공수송층인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) 층과 청색 발광층 사이의 일부분 접합부분의 정공 주입 때문이다. 또한, 혼합 발광층을 가진 백색 유기발광소자의 전류 밀도와 휘도는 구멍을 가진 MEH-PPV 층 때문에 상당히 증가하는 것을 알 수 있다. 혼합 발광층을 가진 백색 유기발광소자의 적색과 청색의 균형은 나노 구멍의 크기를 통해서 조절이 가능하고, 색 안정성은 정공 주입층과 청색 발광층 사이의 직접 접촉에 의한 구동 전압의 변화를 따라 증가시킬 수 있었다. 그 결과, 혼합 발광층을 가지는 백색 유기발광소자에서 적색과 청색 발광층의 발광 균형은 스핀 코팅 속도가 3,000 rpm일 때, 최적의 결과를 나타내었다. 이러한 실험 결과들은 저분자/고분자로 이루어진 혼합 발광층을 가진 백색 유기발광소자에서의 전자와 정공의 전달 및 발광 메커니즘을 분석할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.143.2-143.2
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• 2015

백색유기발광소자는 저전력, 높은 명암비 및 빠른 응답속도와 넓은 시야각 등의 장점을 가지고 있어 대형 디스플레이, 모바일 디스플레이, 백색 광원 등에 사용되는 차세대 광원으로써 각광 받고 있고 이를 상용화하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 다층 발광층을 가지는 백색유기발광소자는 발광층에 지역이 인가된 전압에 의해 바뀌어 색안정성이 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 백색유기발광소자의 발광 메커니즘 규명하고 색안정성을 고찰하였다. 이 백색유기발광 소자는 indium-tin-oxide (ITO) 양극전극에 진공 증착 방법을 통해 전하생성층으로 tungsten oxide(WO3)층과 5,6,11,12-tetraphenyltetracene(rubrene)가 도핑된 N,N',-bis-(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl1-1'-biphenyl-4,4'-diamine(NPB)층을 사용하여 제작되었다. ITO를 양극으로, NPB를 정공수송층으로, DPVBi를 발광층으로, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BPhen)을 전자수송층으로, WO3와 0, 1, 2, 또는 3 wt% rubrene 도핑된 NPB를 전하생성층으로, Liq를 전자주입지연층으로, Al을 음극 전극으로 각각 사용하였다. 전하생성층으로 사용한 NPB층의 rubrene 도핑농도가 변화하여 백색유기발광소자의 발광 메커니즘을 규명하였다. rubrene 도핑된 NPB층에서 발광하는 노란빛과 발광층에서 발생하는 파란빛에 의해 백색광을 방출, NPB층에 도핑된 rubrene 도핑 농도가 증가할수록 소자의 전류밀도와 밝기가 증가했다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.121-121
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• 2010

유기발광소자의 발광 효율을 향상하기 위해 발광층에서 전자와 정공의 효율적인 재결합이 중요하기 때문에 발광층에서 재결합 확률을 높이기 위한 전하의 효율적인 주입과 전송에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 전자주입효율을 향상하기 위하여 강한 전자 받게 역할을 하는 플러렌 (C60)과 무기물 절연층인 cesium flouride (CsF) 층을 조합한 무기물 이중 전자주입층을 삽입한 녹색 유기발광소자를 제작하였고, 녹색 유기 발광 소자에 사용하여 발광효율의 변화를 관찰하였다. 큰 쌍극자 모멘트를 갖는 CsF 층은 전기전도성이 좋은 C60 층과 Al 층 사이에 삽입되어 전자의 주입장벽을 낮추어 전자주입 효율을 향상하는 역할을 한다. C60만으로 이루어진 단층 전자 주입층으로 구성된 유기발광 소자는 Al 음극전극과 C60 계면사이에 거칠기가 크기 때문에 누설전류의 크기가 커지며 Al 과 플러렌 C60 의 공유결합 형성으로 인해 전자의 주입이 오히려 저하되는 현상을 보였다. 무기물 절연층인 CsF 층을 C60 과 Al 사이에 삽입한 유기발광소자에서 C60 층은 Cs 원자가 유기물층 내부로 확산되는 것을 감소하였다. 매우 얇은 CsF층을 Al층과 C60층 사이에 삽입함으로써 C60과 Al 사이의 공유결합을 없애고 누설전류를 줄이고 전자주입장벽을 낮추어 전자주입효율이 향상하였다. 전자주입 향상으로 인해 발광층 내에서 전자와 정공간의 비율이 개선되어 유기발광 소자의 발광효율도 증가되고 색안정성이 향상되는 것을 관찰할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.270-270
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• 2011

유기발광소자는 자발광소자의 강점들과 낮은 구동 전압으로 발광효율이 높아 디스플레이 소자와 백색 조명 광원으로 응용 가능성 때문에 발광효율 증진에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 유기물 내에서의 정공의 이동도가 전자의 이동도보다 높아 발광층에서 정공과 전자의 수의 불균형이 나타나 재결합율이 떨어져 발광효율이 낮아지는 문제점이 있다. 본 연구에서는 전자의 이동도의 향상을 통한 발광층에서의 정공과 전자 재결합 효율을 향상하기 위해 전자수송층과 발광층으로 사용되는 tris(8-hydroxyquinolate)aluminum (Alq3)층에 Alq3보다 높은 전자이동도를 가지는 7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen)을 전자 수송층에 도핑하여 유기발광소자를 제작하였다. 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline을 정공저지층으로 사용하여 제작된 단일전자 소자를 이용하여 BPhen이 도핑된 전자 수송층을 사용한 소자가 Alq3만을 전자 수송층으로 사용한 소자보다 같은 전압에서 더 높은 전류밀도를 나타내었다. 전류밀도-전압특성 측정으로 전하 수송 메카니즘을 관찰하였다. 두 가지 전자 수송층을 사용하여 발광 소자를 제작하여 발광세기와 발광효율을 측정한 결과 도핑 된 전자 수송층을 사용하여 제작된 발광소자에서 발광세기와 발광효율이 향상되었다. 발광세기와 발광효율이 향상된 원인은 도핑된 전자수송층에서 높아진 전자의 이동도로 인하여 발광층에서 정공과 전자의 이동도가 균형을 이루어 전자-정공의 재결합 확률이 증가하기 때문이다. 도핑 된 전자 수송층을 사용하여 제작된 유기발광소자의 발광효율 향상에 대한 원인을 실험결과를 사용하여 설명 할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.395.2-395.2
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• 2014

백색유기발광소자는 낮은 구동전압, 낮은 소비전력, 높은 명암비, 넓은 시야각과 높은 박막 특성으로 친환경 에너지와 관련해 주목을 받고 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다. 백색 유기발광소자는 주로 R-G-B 영역의 발광층을 적층하여 제작한다. 하지만 전압의 변화에 따라 재결합 영역이 변화되면서, 색 안정성이 불안정한 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 높은 색 안정성을 나타내는 백색 유기발광소자를 제작하기 위해 저분자와 고분자 혼합 발광층 구조를 사용하였다. 두 가지 이상의 고분자 혼합물을 스핀코팅하여 박막을 형성한 후, 열처리에 의한 상분리 현상을 이용하여 선택적으로 한가지 고분자 물질을 제거하여 적색 다공성 고분자 발광층을 형성하였다. 적색 다공성 고분자 발광층 위에 저분자 발광물질을 적층하여 홀주입을 향상하여 청색 발광층을 형성한다. 적색 다공성 고분자 발광층 물질과 혼합되는 고분자 물질의 혼합 비율과 혼합 층 두께에 따른 적색 고분자 다공성 박막의 변화를 원자힘 현미경을 통하여 관찰하였다. 혼합된 두 고분자 물질의 분자량의 차이에 의한 응집도의 차이로 인하여 혼합물 박막의 두께가 얇아지면서 미세구조의 경사도가 높아지고, 적색 다공성 고분자 발광층의 미세구조의 형태는 두 가지 고분자 혼합물의 혼합 비율의 변화에 따라 미세구조의 밀도가 높아진다. 본 연구 결과는 저분자와 고분자 혼합 발광층 구조를 사용하는 백색 유기발광소자의 색 안정성과 효율 향상에 대한 기초자료로 활용할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.425-425
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• 2010

유기 발광 소자는 차세대 디스플레이 소자와 조명 광원으로서 많은 응용성 때문에 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만 청색 유기 발광 소자는 적색과 녹색 유기발광소자들에 비해 상대적으로 발광효율이 낮고 색 순도가 떨어지며 수명이 짧기 때문에 전색 유기발광소자를 구현하는데 문제가 있다. 이런 문제점을 해결하기 위하여 청색 유기 발광소자의 재료 개발, 다층 이종구조 및 형광/인광성 물질의 도핑에 대한 연구가 진행되고 있다. 이와 더불어 색안정성과 색순도가 향상된 진청색 고효율 청색 유기발광소자는 백색유기발광소자의 응용성 때문에 이에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 청색 유기 발광 소자의 발광효율을 높이고 색안정성과 색순도를 향상하기 위해 4,4'-Bis (2,2'-diphenyl-ethen-1-yl)biphenyl (DPVBi) 와 4,4'-Bis(carbazol-9-yl) biphenyl (CBP)로 구성된 나노크기의 폭을 가진 우물 형태의 이중 발광층 구조를 사용한 청색 유기발광소자를 제작하였다. 제작된 청색유기발광소자의 전기적 성질과 광학적 성질을 조사하여 색안정성 및 색순도 향상 메카니즘을 관찰하였다. DPVBi/CBP 이중 발광층을 가지는 청색 유기발광소자에서 CBP의 HOMO 에너지 준위의 값이 3.2 eV로 매우 크기 때문에 정공을 막는 정공 장벽층의 역할을 하게 되어 정공이 발광층에 머무르게 된다. 또한 DPVBi의 LUMO 값의 크기 5.8 eV, CBP의 LUMO 값의 크기는 6.3 eV이므로 상대적으로 CBP의 전자에 대한 주입장벽이 크기 때문에 발광층에 머무르는 전자의 양이 증가된다. 청색 발광층에 사용된 이중 발광층은 단일 발광층에 비해 더 많은 전자와 정공이 존재하기 때문에 전자-정공 재결합 확률을 높였으며 재결합 영역이 발광층 중심의 이중발광층 계면으로 이동하여 발광 영역이 국소화되어 전압변화에 따른 색의 변화가 적고 색순도가 더욱 향상되었다.