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KR101125637B1 - 유기 발광 장치 - Google Patents

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KR101125637B1
KR101125637B1 KR1020090127305A KR20090127305A KR101125637B1 KR 101125637 B1 KR101125637 B1 KR 101125637B1 KR 1020090127305 A KR1020090127305 A KR 1020090127305A KR 20090127305 A KR20090127305 A KR 20090127305A KR 101125637 B1 KR101125637 B1 KR 101125637B1
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South Korea
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organic light
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getter
binder
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조윤형
오민호
이소영
이선영
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삼성모바일디스플레이주식회사
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Abstract

기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자를 덮는 고분자 수지 막, 그리고 상기 유기 발광 소자와 상기 고분자 수지 막 사이에 위치하는 게터를 포함하고, 상기 게터는 흡습재 및 60 내지 120℃에서 2시간 가열시 400ppm보다 낮은 휘발도를 가진 바인더를 포함하는 유기 발광 장치에 관한 것이다.
유기 발광 장치, 고분자 수지, 밀봉, 표시 얼룩, 수분 차단

Description

유기 발광 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICE}
본 기재는 유기 발광 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치 중 하나인 유기 발광 장치(organic light emitting diode device, OLED device)는 유기 발광 소자가 형성되어 있는 베이스 기판 및 상기 유기 발광 소자 위에 형성되어 상기 유기 발광 소자의 열화를 방지하기 위한 봉지 기판을 포함한다.
봉지 기판은 유리 등으로 만들어질 수 있으며 외부로부터 수분이 유입되는 것을 차단하여 유기 발광 소자가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
그러나 봉지 기판은 외부의 충격에 의해 손상될 수 있으며 그 두께로 인해 유기 발광 장치의 두께를 두껍게 할 수 있다.
본 발명의 일 측면은 수분에 의해 유기 발광 소자가 열화되는 것을 방지하면서도 외부 충격에 강하고 박형 장치를 구현할 수 있는 유기 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자를 덮는 고분자 수지 막, 그리고 상기 유기 발광 소자와 상기 고분자 수지 막 사이에 위치하는 게터를 포함하고, 상기 게터는 흡습재 및 60 내지 120℃에서 2시간 가열시 400ppm보다 낮은 휘발도를 가진 바인더를 포함한다.
상기 고분자 수지 막은 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지 막은 상기 유기 발광 소자의 상부 및 측면을 전면적으로 덮고 있을 수 있고, 상기 게터는 상기 유기 발광 소자와 상기 고분자 수지 막 사이에 채워져 있을 수 있다.
상기 바인더는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 바인더는 실리콘 수지를 포함할 수 있고, 상기 바인더는 약 80 내지 120 ℃에서 경화시 중량 손실률이 약 0.6 중량% 보다 작을 수 있다.
상기 바인더는 에폭시 수지를 포함할 수 있고, 상기 바인더는 약 80 내지 120 ℃에서 경화시 중량 손실률이 약 1 중량% 보다 작을 수 있다.
상기 흡습재는 약 10 내지 500nm의 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 흡습재는 약 150 내지 250nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 흡습재는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 흡습재와 상기 바인더는 상기 게터의 총 함량에 대하여 각각 약 20 내지 80중량%로 포함될 수 있다.
상기 흡습재와 상기 바인더는 상기 게터의 총 함량에 대하여 각각 약 30 내지 50중량% 및 약 50 내지 70중량%로 포함될 수 있다.
상기 게터는 액상 형태일 수 있다.
수분에 의해 유기 발광 소자가 열화되는 것을 방지하는 동시에 유리 등으로 만들어진 봉지 기판을 사용하지 않음으로써 외부의 충격에 의한 손상을 방지하고 박형 유기 발광 장치를 구현할 수 있다. 이에 따라 플렉서블 유기 발광 장치를 구현할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도 1을 참고하여 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치를 도시한 단면도이다.
본 구현예에 따른 유기 발광 장치는 기판(100), 상기 기판(100) 위에 형성되어 있는 유기 발광 소자(300), 상기 유기 발광 소자(300)를 덮는 고분자 수지 막(200) 및 상기 유기 발광 소자(300)와 상기 고분자 수지 막(200) 사이에 위치하는 게터(400)를 포함한다.
기판(100)은 유리, 실리콘 웨이퍼, 고분자 따위로 만들어질 수 있다.
유기 발광 소자(300)는 서로 마주하는 한 쌍의 전극 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 개재되어 있는 유기 발광층을 포함한다.
한 쌍의 전극 중 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다. 애노드는 정공(hole)이 주입되는 전극으로, 일 함수(work function)가 높고 발광된 빛이 외부로 나올 수 있는 투명 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 ITO 또는 IZO 일 수 있다. 캐소드는 전자(electrode)가 주입되는 전극으로, 일 함수가 낮고 유기 물질에 영향을 미치지 않는 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)에서 선택될 수 있다.
유기 발광층은 한 쌍의 전극에 전압이 인가되었을 때 빛을 낼 수 있는 유기 발광 물질을 포함한다. 유기 발광 물질은 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나의 빛을 고유하게 내는 유기 물질 또는 유기 물질과 무기 물질의 혼합물로 만들어지며, 예컨대 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀린)[aluminium tris(8-hydroxyquinoline), Alq3], 안트라센(anthracene), 디스트릴(distryl) 화합물일 수 있다. 유기 발광 장치는 발광층에서 내는 기본색 색광의 공간적인 합으로 원하는 영상을 표시한다.
하나의 전극과 유기 발광층 사이 및 다른 하나의 전극과 유기 발광층 사이에는 부대층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 부대층은 전자와 정공의 균형을 맞추기 위한 정공 전달층(hole transporting layer), 정공 주입층(hole injecting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 및 전자 전달층(electron transporting layer)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
고분자 수지 막(200)은 유기 발광 소자(300)의 상부 및 측면을 전면적으로 덮어 밀봉하고 있으며 외부로부터 유입되는 수분 및 산소를 차단할 수 있다. 고분자 수지 막(200)은 예컨대 에폭시 수지(epoxy resin)로 만들어질 수 있다.
이와 같이 고분자 수지 막(200)이 유기 발광 소자(300)의 상부 및 측면을 전면적으로 덮음으로써 수분에 의해 유기 발광 소자(300)가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 고분자 수지 막(200)은 유리 등으로 만들어진 봉지 기판을 대체함으로써 봉지 기판을 사용한 경우 발생할 수 있는 외부의 충격에 의한 손상을 방지할 수 있고 두께를 줄일 수 있다. 이에 따라 플렉서블 유기 발광 장치를 구현할 수 있다.
게터(400)는 유기 발광 소자(300)와 고분자 수지 막(200) 사이에 위치하며 이들 사이에 채워져 있다. 게터(400)는 고분자 수지 막(200)에서 차단하지 못한 수분을 흡습하여 유기 발광 소자(300)가 수분에 의해 열화되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
게터(400)는 액상 형태의 게터 조성물로부터 형성될 수 있다.
게터 조성물은 흡습재 및 바인더를 포함한다.
흡습재는 수분을 흡수할 수 있는 성질을 가진 물질로, 예컨대 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
흡습재는 파우더 입자 형태일 수 있으며, 약 10 내지 500nm 의 입자 크기를 가질 수 있다. 흡습재가 상기 범위의 입자 크기를 가짐으로써 흡습재의 비표면적을 넓혀 수분 흡수에 효과적일 수 있다.
또한 흡습재는 약 150 내지 250nm 의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 흡 습재가 상기 범위의 평균 입자 크기를 가짐으로써 흡습재 크기의 균일도를 높여 산포성을 개선할 수 있고 이에 따라 위치에 따른 소자 수명의 균일성을 확보할 수 있다.
바인더는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실리콘 수지 및 에폭시 수지는 액상 형태의 수지로, 상기 게터 조성물은 별도의 용매를 포함하지 않는다.
바인더는 약 60 내지 120℃에서 2시간 가열시 휘발도가 약 400ppm 보다 낮을 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 10 내지 400ppm 일 수 있다. 바인더가 상기 범위의 휘발도를 가짐으로써 공정시 및/또는 구동시 아웃 개싱이 적어 바인더가 유기 발광층에 침투되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 공정 후 및/또는 장기간 구동 후에 표시 영역에서 바인더의 휘발 성분이 유기 발광층에 침투하여 불순물을 이루고 이것이 외부에서 시인되는 표시 얼룩 또는 암점과 같은 표시 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
바인더가 실리콘 수지를 포함하고 상기 휘발도를 가지는 경우, 바인더는 약 80 내지 120℃에서 경화시 중량 손실률이 약 0.6 중량%보다 작을 수 있다. 또는 바인더가 에폭시 수지를 포함하고 상기 휘발도를 가지는 경우, 바인더는 약 80 내지 120℃에서 경화시 중량 손실률이 약 1 중량% 보다 작을 수 있다.
상기 흡습재 및 상기 바인더는 상기 게터 조성물의 총 함량에 대하여 각각 약 20 내지 80중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 상기 흡습재 및 상기 바인더는 상기 게터 조성물의 총 함량에 대하여 각각 약 30 내지 50중량% 및 약 50 내지 70중량%로 포함될 수 있다.
이하 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
게터 조성물의 제조
[제조예 1]
평균 입자 크기 100nm인 산화칼슘 30 중량%와 실리콘 수지 70중량%를 혼합하여 게터 조성물을 제조하였다.
[ 제조예 2]
평균 입자 크기 100nm인 산화칼슘 30중량%와 에폭시 수지 70중량%를 혼합하여 게터 조성물을 제조하였다.
[ 제조예 3]
평균 입자 크기 500nm인 산화칼슘 30중량%와 실리콘 수지 70중량%를 혼합하여 게터 조성물을 제조하였다.
[비교 제조예 1]
에폭시 수지만을 포함하는 게터 조성물을 제조하였다.
[비교 제조예 2]
평균 입자 크기 100nm인 산화칼슘 30중량%, 에폭시 수지 60중량% 및 에탄올 10중량%를 포함하는 게터 조성물을 제조하였다.
테스트 소자의 제작
[ 실시예 1]
유리 기판 위에 칼슘(Ca)막을 도포한 후 제조예 1의 게터 조성물을 10㎛ 두께로 도포하고 건조하였다. 이어서 그 위에 전면적으로 에폭시 수지를 적용한 후 UV를 조사하여 경화하였다.
[ 실시예 2]
제조예 1에 따른 게터 조성물 대신 제조예 2에 따른 게터 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 장치를 제조하였다.
[ 실시예 3]
제조예 1에 따른 게터 조성물 대신 제조예 3에 따른 게터 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 장치를 제조하였다.
[ 비교예 1]
유리 기판 위에 칼슘(Ca)막을 도포하였다.
이어서 유리로 만들어진 봉지 기판을 준비하고 봉지 기판의 테두리 부분에 디스펜서를 사용하여 에폭시 수지(실런트)를 적용하였다.
에폭시 수지가 적용된 상기 봉지 기판을 상기 칼슘이 도포된 유리 기판과합착하고 봉지 기판의 테두리 부분의 에폭시 수지를 UV를 조사하여 경화하였다.
[ 비교예 2]
유리 기판 위에 칼슘(Ca)막을 도포하였다.
이어서 유리로 만들어진 봉지 기판을 준비하고 봉지 기판의 테두리 부분에 디스펜서를 사용하여 에폭시 수지(실런트)를 적용하였다. 이어서 봉지 기판에 에폭시 수지가 적용된 공간에 에폭시 수지 및 실리콘 수지(충전제)를 채우고, 상기 봉지 기판을 상기 칼슘이 도포된 유리 기판과 합착하고 봉지 기판의 테두리 부분의 에폭시 수지를 UV를 조사하여 경화하였다.
테스트 소자의 수분 차단성 측정
실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에 따른 테스트 소자의 수분 투과 테스트를 수행하였다.
칼슘(Ca)이 수분을 함습할 경우 투명해지는 특성을 이용하였으며, 85℃ 온도, 85% 습도 환경에서 보관 시간에 따른 투과율을 측정하였다.
이에 대하여 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에 따른 게터 조성물의 흡습도를 보여주는 그래프이다.
도 2를 참고하면, 실시예 1(A), 실시예 2(B) 및 실시예 3(C)에 따른 테스트 소자는 비교예 1(D) 및 비교예 2(E)에 따른 테스트 소자보다 투과율이 낮음을 알 수 있다. 투과율이 낮은 것은 테스트 소자 내에 수분이 덜 침투했다는 것을 의미하는 것이며, 이에 따라 실시예 1 내지 3에 따른 테스트 소자가 비교예 1 및 2에 따른 테스트 소자에 비해 수분 차단 효과가 우수함을 알 수 있다.
유기 발광 장치의 제조
[ 실시예 4]
유리 기판 위에 ITO를 스퍼터링으로 형성한 후 패터닝하고, 그 위에 전자 전달층으로 Alq3를 증착하고, 발광층으로 Alq3 (tris 8-hydroxyquinoline aluminum) 에 쿠마린 6(coumarin 6)을 1중량% 도핑하여 공증착하고, 정공 주입층 및 정공 전달층으로 NPB (N,N-di_naphthalene-1-yl-N,N-diphenyl-benzidine)를 차례로 증착하였다. 이어서 그 위에 Al을 순차적으로 증착하여 유기 발광 소자를 형성하였다.
이어서 유기 발광 소자 위에 제조예 1의 게터 조성물을 10㎛ 두께로 도포하고 건조하였다. 이어서 그 위에 전면적으로 에폭시 수지를 적용한 후 UV를 조사하여 경화하였다.
[ 비교예 3]
유리 기판 위에 상기 실시예 4와 같은 방법으로 유기 발광 소자를 형성하였다.
이어서 유리로 만들어진 봉지 기판을 준비하고 봉지 기판의 테두리 부분에 디스펜서를 사용하여 에폭시 수지를 적용하였다.
에폭시 수지가 적용된 상기 봉지 기판을 상기 유기 발광 소자 위에 덮고 봉지 기판의 테두리 부분의 에폭시 수지를 UV를 조사하여 경화하였다.
[ 비교예 4]
유리 기판 위에 상기 실시예 4와 같은 방법으로 유기 발광 소자를 형성하였다.
이어서 유리로 만들어진 봉지 기판을 준비하고 봉지 기판의 테두리 부분에 디스펜서를 사용하여 에폭시 수지를 적용하였다. 이어서 봉지 기판에 에폭시 수지가 적용된 내부를 에폭시 수지 및 실리콘 수지(충전제)로 채우고, 상기 봉지 기판을 상기 유기 발광 소자 위에 덮고 봉지 기판의 테두리 부분의 에폭시 수지를 UV 조사하여 경화하였다.
[ 비교예 5]
제조예 1에 따른 게터 조성물 대신 비교 제조예 2에 따른 게터 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 장치를 제조하였다.
표시 특성 평가
실시예 4, 비교예 3, 비교예 4 및 비교예 5에 따른 유기 발광 장치를 85℃ 온도, 85% 습도 환경에 방치하고 시간 경과에 따라 표시 얼룩이 발생하는지 여부를 확인하였다.
이에 대하여 도 3 내지 도 6을 참고하여 설명한다.
도 3은 실시예 4에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이고, 도 4는 비교예 3에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이고, 도 5는 비교예 4에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이고, 도 6은 비교예 5에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이다.
도 3을 참고하면, 실시예 4에 따른 유기 발광 장치는 220시간이 경과하여도 표시 얼룩이 크게 시인되지 않으며 316시간이 경과한 시점에 약간의 표시 얼룩이 시인되는 것을 알 수 있다.
이에 반해 도 4를 참고하면, 비교예 3에 따른 유기 발광 장치는 6시간이 경과한 시점에서 상기 실시예 4에 따른 유기 발광 장치가 316시간 방치된 경우와 유사한 정도의 표시 얼룩이 시인되었고 83시간이 경과한 후에는 표시 얼룩이 더욱 많이 시인됨을 알 수 있다.
또한 도 5를 참고하면, 비교예 4에 따른 유기 발광 장치는 88시간 후 일부 표시 얼룩이 시인되었으며 212시간 후에는 표시 얼룩이 다수 시인됨을 알 수 있고, 도 6을 참고하면 비교예 5에 따른 유기 발광 장치는 74시간 후 일부 표시 얼룩이 시인되었으며 160시간 후에는 표시 얼룩이 다수 시인됨을 알 수 있다.
이러한 표시 얼룩은 수분에 의해 유기 발광층이 열화되어 발생하는 것으로, 실시예 4에 따른 유기 발광 장치는 에폭시 수지에 의해 수분의 침투가 차단될 수 있고 침투된 수분은 게터에 의해 제거됨으로써 유기 발광 소자의 수분에 의한 열화를 방지하여 표시 특성이 개시될 수 있음을 알 수 있다.
이는 시간 경과에 따라 게터 조성물에 포함되어 있는 바인더의 휘발 성분이 유기 발광층에 침투하여 불순물을 이루고 이것이 외부에서 시인되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 게터 조성물을 사용한 경우 바인더의 휘발도를 제한함으로써 표시 얼룩이 크게 감소함을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에 따른 게터 조성물의 흡습도를 보여주는 그래프이고,
도 3은 실시예 4에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이고,
도 4는 비교예 3에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이고,
도 5는 비교예 4에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이고,
도 6은 비교예 5에 따른 유기 발광 장치의 시간 경과에 따른 표시 특성을 보여주는 사진이다.

Claims (12)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 유기 발광 소자,
    상기 유기 발광 소자를 덮는 고분자 수지 막, 그리고
    상기 유기 발광 소자와 상기 고분자 수지 막 사이에 위치하는 게터
    를 포함하고,
    상기 게터는
    흡습재, 그리고
    60 내지 120℃에서 2시간 가열시 휘발도가 400ppm보다 낮은 액상 형태의 바인더를 포함하고,
    상기 바인더는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 포함하며,
    상기 실리콘 수지를 포함하는 바인더는 80 내지 120 ℃에서 경화시 중량 손실률이 0.6 중량% 보다 작고,
    상기 에폭시 수지를 포함하는 바인더는 80 내지 120 ℃에서 경화시 중량 손실률이 1 중량% 보다 작은 유기 발광 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 고분자 수지 막은 에폭시 수지를 포함하는 유기 발광 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 고분자 수지 막은 상기 유기 발광 소자의 상부 및 측면을 전면적으로 덮고 있으며,
    상기 게터는 상기 유기 발광 소자와 상기 고분자 수지 막 사이에 채워져 있는 유기 발광 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 흡습재는 10 내지 500nm의 입자 크기를 가지는 유기 발광 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 흡습재는 150 내지 250nm의 평균 입자 크기를 가지는 유기 발광 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 흡습재는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 이들의 산화물에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 흡습재와 상기 바인더는 상기 게터의 총 함량에 대하여 각각 20 내지 80중량%로 포함되어 있는 유기 발광 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 흡습재와 상기 바인더는 상기 게터의 총 함량에 대하여 각각 30 내지 50중량% 및 50 내지 70중량%로 포함되어 있는 유기 발광 장치.
  12. 삭제
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