CN113201250A - 墨组合物和使用其制造发光设备的方法 - Google Patents

墨组合物和使用其制造发光设备的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种墨组合物和使用其制造发光设备的方法。所述墨组合物可以包括发光器件、溶剂和有机增稠剂，有机增稠剂为包括至少一个由式1表示的基团的聚合物：<式1>
Figure DDA0002838636090000011
其中，在式1中，X、R1、n1和R2可以分别通过参照详细描述中提供的X、R1、n1和R2的描述来理解。

Description

墨组合物和使用其制造发光设备的方法
本申请要求于2020年1月31日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0012192号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
实施例涉及一种墨组合物、一种使用该墨组合物的发光设备和一种制造该发光设备的方法。
背景技术
发光器件(LED)具有高的光转换效率，消耗非常少的能量，并且是半永久性的和环保的。为了将LED用作照明装置或显示装置，需要将LED连接在能够向LED施加电力的一对电极之间。将LED连接到电极的方法可以分为在一对电极上直接生长LED的方法或者在单独生长LED之后布置LED的方法。在后一方法中，溶液工艺可以用作在电极上输入LED的方法。例如，可以通过使用狭缝涂覆方法或喷墨印刷方法在电极上输入LED。
在溶液工艺中使用的墨组合物需要能够被稳定地施加和喷射，而不会引起诸如LED和溶剂的功能材料之间的相分离。当形成膜时，墨组合物还应该允许形成均匀的膜。具体地，LED墨的分散稳定性对于将LED均匀地输入到电极上是重要的。由于LED的相对高的比重，可能会在墨组合物中引起LED沉降，这可能会降低通过溶液工艺形成的膜的均匀性。另外，可能会由于墨中聚集的LED而导致涂布机和打印头的堵塞，从而使可加工性劣化。
发明内容
实施例包括墨组合物，该墨组合物通过包括具有触变性的有机增稠剂而具有改善的分散稳定性和喷射稳定性。
实施例的方面将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地将通过描述而明显，或者可以通过公开的实施例的实践而获知。
在实施例中，墨组合物可以包括发光器件、溶剂和有机增稠剂，
其中，有机增稠剂可以是包括至少一个由式1表示的基团的聚合物：
<式1>
Figure BDA0002838636070000021
其中，在式1中，
X可以是单键或二价有机连接基团，
R1可以是取代或未取代的C1-C10亚烷基，
R2可以选自于氢、氘、羟基、取代或未取代的C1-C60烷基、取代或未取代的C2-C60烯基、取代或未取代的C2-C60炔基、取代或未取代的C1-C60烷氧基和取代或未取代的C1-C60烷基醚基，
n1可以为2至100的整数，并且
*表示聚合物的结合位。
根据实施例，有机增稠剂可以在选自于聚合物的侧链和聚合物的末端中的至少一个中包括至少一个由式1表示的基团。
根据实施例，有机增稠剂可以在聚合物的末端中包括至少一个由式1表示的基团。
根据实施例，有机增稠剂可以包括聚氨酯单元、聚酰胺单元和聚脲单元中的至少一种。
根据实施例，在式1中，R2可以是其中在末端处取代有羟基的C1-C20烷基或者其中在末端处取代有羟基的C1-C20烷基醚基。
根据实施例，在式1中，R2可以是由式2表示的基团：
<式2>
Figure BDA0002838636070000022
其中，在式2中，
R21可以是取代或未取代的C1-C10亚烷基，
m1可以是1至10的整数，并且
*表示与相邻原子的结合位。
根据实施例，有机增稠剂可以是包括至少一个由式3表示的基团的聚合物：
<式3>
Figure BDA0002838636070000031
其中，在式3中，
X可以是单键或二价有机连接基团，
R1和R21可以均独立地为取代或未取代的C1-C10亚烷基，
n1可以为2至100的整数，
m1可以是1至10的整数，并且
*表示聚合物的结合位。
根据实施例，有机增稠剂的数均分子量(Mn)可以在约100至约100,000的范围内，有机增稠剂的重均分子量(Mw)可以在约1,500至约1,000,000的范围内。
根据实施例，发光器件可以包括第一半导体层、第二半导体层以及位于第一半导体层与第二半导体层之间的活性层。
根据实施例，发光器件还可以包括位于第一半导体层下方的第一电极层和位于第二半导体层上方的第二电极层。
根据实施例，发光器件可以具有圆柱形状。
根据实施例，发光器件的直径可以在约0.1微米(μm)至约1μm的范围内，并且发光器件的长度可以在约1μm至约10μm的范围内。
根据实施例，溶剂可以包括可以与有机增稠剂氢键合的官能团。
根据实施例，溶剂可以包括亚烷基二醇烷基醚溶剂、二乙二醇单烷基醚溶剂、二乙二醇二烷基醚溶剂、三乙二醇单烷基醚溶剂、三乙二醇二烷基醚溶剂、芳香醚溶剂、亚烷基二醇烷基醚乙酸酯溶剂、烷氧基乙酸烷基酯溶剂、酮溶剂、醇溶剂、酯溶剂和环酯溶剂中的至少一种。
根据实施例，基于墨组合物的总重量，有机增稠剂的含量可以在约0.05重量百分比(wt％)至约1wt％的范围内。
根据实施例，基于墨组合物的总重量，发光器件的含量可以在约0.01wt％至约1wt％的范围内。
根据实施例，墨组合物还可以包括分散剂，并且基于100重量份的发光器件，分散剂在墨组合物中的含量可以在约10重量份至约50重量份的范围内。
根据实施例，在0.1秒的倒数(s-1)的剪切速率下的粘度可以在约30厘泊(cP)至约1,000cP的范围内，并且在100s-1的剪切速率下的粘度可以在约7cP至约13cP的范围内。
根据实施例，一种制造发光设备的方法可以包括以下步骤：提供包括发射区域的基底，在发射区域中第一电极和第二电极可以彼此间隔开；
将墨组合物提供到发射区域上，以将发光器件输入在发射区域中；以及
将发光器件布置在第一电极的区域处和第二电极的区域处，以将发光器件设置在第一电极与第二电极之间。
根据实施例，可以通过喷墨印刷法执行将墨组合物提供到发射区域上的步骤。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，公开的实施例的以上和其他方面、特征及优点将更加明显，在附图中：
图1是示例1和对比示例1中制备的墨组合物的粘度(厘泊，cP)相对于剪切速率(秒的倒数，s-1)的图；以及
图2A和图2B分别是对比示例1和示例1中制备的墨组合物分散之后层分离程度(百分比，％)相对于经过时间(小时)的条形图。
具体实施方式
现在将详细参照在附图中示出的实施例，其中，同样的附图标记始终表示同样的元件。在这方面，实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面仅通过参照附图来描述实施例以解释详细描述的方面。
如这里使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和全部组合。例如，“A和/或B”可以被理解为指A、B或者A和B。术语“和”和“或”可以以结合或分离的含义使用，并且可以被理解为等同于“和/或”。
出于对短语“……中的至少一个(种/者)”的含义和解释的目的，短语“……中的至少一个(种/者)”意在包括“从由……组成的组中选择的至少一个(种/者)”的含义。例如，“A和B中的至少一个(种/者)”可以被理解为指A、B或者A和B。当术语“……中的至少一个(种/者)”位于一列元件(要素)之后时，修饰整列元件(要素)，而不是修饰该列的个别元件(要素)。
考虑到所讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)，如这里使用的“大约(约)”或“近似(大致)”包括所陈述的值，并表示在如由本领域普通技术人员所确定的特定值的可接受的偏差范围内。例如，“大约(约)”可以表示在一个或更多个标准偏差内，或者在所陈述的值的±20％、±10％或±5％内。
在下文中，将通过参照附图解释发明构思的示例实施例来详细描述发明构思。附图中的同样的附图标记表示同样的元件，因此将省略其描述。
在说明书中描述的实施例中，除非以单数使用的表述在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数使用的表述包含复数的表述。
在说明书中，将理解的是，诸如“包括”、“具有”和“包含”的术语意图指示存在说明书中公开的特征或组件，并且不意图排除可以存在或可以添加一个或更多个其他特征或组件的可能性。
将理解的是，当层、区域或组件被称作“在”或“到”另一层、区域或组件“上”时，该层、区域或组件可以直接或间接形成在所述另一层、区域或组件上方。例如，可以存在中间层、中间区域或中间组件。
为了便于解释，可以夸大附图中的组件的尺寸。换言之，由于为了便于解释而任意地示出了附图中的组件的尺寸和厚度，因此下面的实施例不限于此。
在说明书中，术语“室温”指约25℃。
[墨组合物]
尽管不希望被理论束缚，但是颗粒表面改性剂或分散剂可以使包括发光器件的墨组合物将发光器件适当地分散在溶剂中。然而，即使在适当地进行分散之后，当发光器件具有相对高的比重时，也可能会由于重力而发生分散的发光器件的沉降。因此，可能会降低墨组合物的分散性，并且在墨组合物中可能会发生发光器件与溶剂之间的相分离。
当使用这种墨组合物通过溶液工艺来制造发光设备时，可能会形成不均匀的膜，导致发光效率和发光均匀性降低的问题。在溶液工艺中使用的设备(诸如喷墨打印机)的喷嘴附近也可能会发生颗粒聚集，因此使可加工性劣化。
为了解决前述问题，根据实施例的墨组合物可以包括具有触变性的有机增稠剂。
因此，根据实施例的墨组合物可以包括发光器件、溶剂和有机增稠剂，其中，有机增稠剂可以是包括至少一个由式1表示的基团的聚合物：
<式1>
Figure BDA0002838636070000061
其中，在式1中，
X可以是单键或二价有机连接基团，
R1可以是取代或未取代的C1-C10亚烷基，
R2可以选自于氢、氘、羟基、取代或未取代的C1-C60烷基、取代或未取代的C2-C60烯基、取代或未取代的C2-C60炔基、取代或未取代的C1-C60烷氧基和取代或未取代的C1-C60烷基醚基，
n1可以为2至100的整数，
*表示聚合物的结合位。
根据实施例，X可以是单键。
根据实施例，当X是二价有机连接基团时，该二价有机连接基团可以选自于取代或未取代的C1-C20亚烷基、其中至少一个亚甲基(-CH2-)被磺酰基(-SO2-)、羰基(-C＝O-)、醚基(-O-)、硫基(-S-)、亚砜基(-SO-)、酯基(-C(＝O)O-)、酰胺基(-C(＝O)NR-)(其中，R可以是氢或C1-C10烷基)或它们的任意组合取代的取代或未取代的C1-C20亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、取代或未取代的C3-C10亚环烷基、取代或未取代的C1-C10亚杂环烷基、取代或未取代的C3-C10亚环烯基、取代或未取代的C1-C10亚杂环烯基、取代或未取代的C6-C60亚芳基、取代或未取代的C1-C60亚杂芳基、取代或未取代的二价非芳香缩合多环基和取代或未取代的二价非芳香缩合杂多环基。
取代的C1-C20亚烷基(或取代的C1-C10亚烷基)、取代的C2-C20亚烯基、取代的C3-C10亚环烷基、取代的C1-C10亚杂环烷基、取代的C3-C10亚环烯基、取代的C1-C10亚杂环烯基、取代的C6-C60亚芳基、取代的C1-C60亚杂芳基、取代的二价非芳香缩合多环基、取代的二价非芳香缩合杂多环基、取代的C1-C60烷基、取代的C2-C60烯基、取代的C2-C60炔基、取代的C1-C60烷氧基和取代的C1-C60烷基醚基中的至少一个取代基可以选自于：
氘、-F、-Cl、-Br、-I、羟基、氰基、硝基、脒基、肼基、腙基、C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基和C1-C60烷氧基；
均取代有从氘、-F、-Cl、-Br、-I、羟基、氰基、硝基、脒基、肼基、腙基、C3-C10环烷基、C1-C10杂环烷基、C3-C10环烯基、C1-C10杂环烯基、C6-C60芳基、C6-C60芳氧基、C6-C60芳硫基、C1-C60杂芳基、单价非芳香缩合多环基、单价非芳香缩合杂多环基、-Si(Q11)(Q12)(Q13)、-N(Q11)(Q12)、-B(Q11)(Q12)、-C(＝O)(Q11)、-S(＝O)2(Q11)和-P(＝O)(Q11)(Q12)中选择的至少一者的C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基和C1-C60烷氧基；
C3-C10环烷基、C1-C10杂环烷基、C3-C10环烯基、C1-C10杂环烯基、C6-C60芳基、C6-C60芳氧基、C6-C60芳硫基、C1-C60杂芳基、单价非芳香缩合多环基和单价非芳香缩合杂多环基；
均取代有从氘、-F、-Cl、-Br、-I、羟基、氰基、硝基、脒基、肼基、腙基、C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基、C1-C60烷氧基、C3-C10环烷基、C1-C10杂环烷基、C3-C10环烯基、C1-C10杂环烯基、C6-C60芳基、C6-C60芳氧基、C6-C60芳硫基、C1-C60杂芳基、单价非芳香缩合多环基、单价非芳香缩合杂多环基、-Si(Q21)(Q22)(Q23)、-N(Q21)(Q22)、-B(Q21)(Q22)、-C(＝O)(Q21)、-S(＝O)2(Q21)和-P(＝O)(Q21)(Q22)中选择的至少一者的C3-C10环烷基、C1-C10杂环烷基、C3-C10环烯基、C1-C10杂环烯基、C6-C60芳基、C6-C60芳氧基、C6-C60芳硫基、C1-C60杂芳基、单价非芳香缩合多环基和单价非芳香缩合杂多环基；以及
-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-N(Q31)(Q32)、-B(Q31)(Q32)、-C(＝O)(Q31)、-S(＝O)2(Q31)、和-P(＝O)(Q31)(Q32)；
其中，Q11至Q13、Q21至Q23和Q31至Q33可以均独立地选自于氢、氘、-F、-Cl、-Br、-I、羟基、氰基、硝基、脒基、肼基、腙基、C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基、C1-C60烷氧基、C3-C10环烷基、C1-C10杂环烷基、C3-C10环烯基、C1-C10杂环烯基、C6-C60芳基、C1-C60杂芳基、单价非芳香缩合多环基、单价非芳香缩合杂多环基、联苯基和三联苯基。
在式1中，n1可以是由-[O-R1]-表示的基团的重复数，并且至少两个-[O-R1]-可以彼此相同或不同。
根据实施例，R2可以是其中取代有羟基的C1-C20烷基或者其中取代有羟基的C1-C20烷基醚基。根据实施例，R2可以是其中在末端处取代有羟基的C1-C20烷基或者其中在末端处取代有羟基的C1-C20烷基醚基。
在实施例中，R2可以是由式2表示的基团：
<式2>
Figure BDA0002838636070000081
其中，在式2中，
R21可以是取代或未取代的C1-C10亚烷基，
m1可以是1至10的整数，并且
*表示与相邻原子的结合位。
根据实施例，有机增稠剂可以是包括至少一个由式3表示的基团的聚合物：
<式3>
Figure BDA0002838636070000082
其中，在式3中，
可以通过参照这里提供的X、R1、R21、n1和m1的描述分别理解X、R1、R21、n1和m1。
根据实施例，有机增稠剂可以是聚合物，该聚合物在从聚合物的侧链和聚合物的末端中选择的至少一个中包括由式1表示的基团。例如，有机增稠剂可以在聚合物的末端中包括由式1表示的基团。
聚合物可以包括聚氨酯单元、聚酰胺单元和聚脲单元中的至少一种。例如，聚合物可以包括聚氨酯-聚脲或聚酰胺-聚脲。
在实施例中，有机增稠剂可以是均具有由式1表示的末端结构的末端改性的聚氨酯、末端改性的聚酰胺或末端改性的聚脲。
在实施例中，有机增稠剂可以是在其末端中包括由式1表示的基团的脲改性的聚氨酯或脲改性的聚酰胺。
有机增稠剂可以包括诸如RHEOBYK-430和RHEOBYK-410(可从德国BYK获得)的化合物，但是实施例不限于此。
有机增稠剂的数均分子量(Mn)可以在约100至约100,000的范围内。
有机增稠剂的重均分子量(Mw)可以在约1,500至约1,000,000的范围内。
通过包括至少一个由式1表示的基团，有机增稠剂可以赋予墨组合物在储存状态下的高分散稳定性。例如，与不包括有机增稠剂的墨组合物相比，根据实施例的墨组合物可以保持适当的粘度，使得发光器件不聚集，并且可以显著延长其中可以保持分散程度的存储期。
有机增稠剂可以能够在有机增稠剂分子之间或与不同的分子可逆地缔合。由于有机增稠剂具有触变性，因此有机增稠剂可以赋予墨组合物优异的粘度和触变性。
尽管不希望被理论束缚，但是有机增稠剂可以经由氢键彼此相互作用或与不同分子相互作用。例如，有机增稠剂的相互作用力可以是氢键。
由于墨组合物包括有机增稠剂，因此墨组合物可以在储存状态下具有优异的分散稳定性，并且当将墨组合物应用于溶液工艺时，由于墨组合物的粘度在高剪切条件下(例如，在喷墨喷射期间)降低，因此墨组合物还可以改善可加工性。
[发光器件]
发光器件可以是作为具有纳米级尺寸的发光器件的纳米发光器件(纳米LED)，或者是作为具有微米级尺寸的发光器件的微米发光器件(微米LED)。
发光器件可以包括第一半导体层、第二半导体层以及在第一半导体层与第二半导体层之间的活性层。
第一半导体层、活性层和第二半导体层可以在发光器件的纵向方向上顺序地堆叠。
例如，第一半导体层可以包括n型半导体，并且第二半导体层可以包括p型半导体。每个半导体层可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(其中，0≤x≤1，0≤y≤1并且0≤x+y≤1)的经验式的半导体材料，例如，诸如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN和AlInN的半导体材料。
第一半导体层可以掺杂有诸如Si、Ge或Sn的n型掺杂剂，第二半导体层可以掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba的p型掺杂剂，但是实施例不限于此。
在实施例中，第一半导体层可以包括p型半导体，第二半导体层可以包括n型半导体。
活性层可以在第一半导体层与第二半导体层之间，并且活性层可以具有单量子阱结构或多量子阱结构。当活性层具有多量子阱结构时，量子层和阱层可以彼此交替堆叠。活性层是其中电子和空穴复合的区域。当电子和空穴复合时，可以发生向低能级的跃迁，因此产生具有与其对应的波长的光。可以不受限制来使用活性层，只要活性层是包括在用于照明、显示等的典型的LED器件中的活性层即可。可以根据发光二极管的类型来不同地设置活性层。
发明不限于上述实施例。例如，发光器件可以在第一半导体层的上部和第二半导体层的下部中的至少一个上包括单独的荧光层、活性层、半导体层、电极层或它们的任意组合。从活性层产生的光可以发射到发光器件的外表面和/或侧表面。例如，从活性层产生的光可以发射到发光器件的纵向外表面和/或侧表面。
根据实施例，发光器件还可以包括在第一半导体层下方的第一电极层和在第二半导体层上方的第二电极层。
第一电极层和第二电极层可以均为欧姆接触电极。然而，第一电极层和第二电极层不限于此，第一电极层和第二电极层可以均为肖特基接触电极。第一电极层和第二电极层可以包括例如至少一种金属，诸如铝、钛、铟、金和银。包括在第一电极层和第二电极层中的材料可以彼此相同或不同。
发光器件还可以包括围绕发光器件的外表面的绝缘层。绝缘层可以通过保护发光器件的包括活性层的外表面的外表面来防止发光效率的降低。绝缘层可以覆盖发光器件的整个外表面或仅覆盖发光器件的外表面的一部分。绝缘层可以形成为在纵向方向上暴露发光器件的两端。
发光器件可以具有各种形状，诸如圆柱形状或长方体形状。在实施例中，发光器件可以具有圆柱形状。
例如，发光器件的直径可以在约0.1微米(μm)至约1μm的范围内，并且发光器件的长度可以在约1μm至约10μm的范围内，但实施例不限于此。
发光器件可以发射红光、绿光或蓝光。
[溶剂]
溶剂没有限制，只要该溶剂可以使发光器件和有机增稠剂适当地分散即可。
例如，溶剂可以是有机溶剂。
在实施例中，溶剂可以选自于氯类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、脂肪烃类溶剂和芳香烃类溶剂，但实施例不限于此。
在实施例中，溶剂可以包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、环己基苯、四氢呋喃、二噁烷、苯甲醚、4-甲基苯甲醚、丁基苯醚、甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙苯、正己基苯、三甲基苯、四氢萘、环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、十二烷、十六烷、噁癸烷、丙酮、甲基乙基酮、环己酮、苯乙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸甲基溶纤剂、乙酸乙基溶纤剂、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯、3-苯氧基苯甲酸酯或它们的任意组合，但实施例不限于此。
根据实施例，溶剂可以包括可以与有机增稠剂氢键合的官能团。
由于溶剂包括可以与有机增稠剂氢键合的官能团，因此有机增稠剂可以具有改善的触变性。
例如，溶剂可以包括羟基、羰基、氨基、羧基、烷氧基、醚基、酯基或它们的任意组合。
例如，溶剂可以包括从亚烷基二醇烷基醚溶剂(诸如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚或丙二醇甲乙醚)、二乙二醇单烷基醚溶剂、二乙二醇二烷基醚溶剂(诸如二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丙醚或二乙二醇二丁醚)、三乙二醇单烷基醚溶剂(诸如三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丙醚或三乙二醇单丁醚)、三乙二醇二烷基醚溶剂(诸如三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二丙醚或三乙二醇二丁醚)、芳香醚溶剂(诸如乙二醇单苯醚或二乙二醇单苯醚)、亚烷基二醇烷基醚乙酸酯溶剂(诸如乙酸甲基溶纤剂、乙酸乙基溶纤剂、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯或丙二醇单丙醚乙酸酯)、烷氧基乙酸烷基酯溶剂(诸如甲氧基乙酸丁酯或甲氧基乙酸戊酯)、酮溶剂(诸如甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、甲基异丁基酮或环己酮)、醇溶剂(诸如乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇或甘油)、酯溶剂(诸如3-乙氧基丙酸乙酯或3-甲氧基丙酸甲酯)和环酯溶剂(诸如γ-丁内酯)中选择的至少一种。
在一些实施例中，溶剂可以是二乙二醇单苯醚。
溶剂可以单独使用或者以至少两种的结合使用。
当墨组合物包括例如具有由式1表示的末端结构的末端改性的聚酰胺作为有机增稠剂和亚烷基二醇烷基醚溶剂作为溶剂时，有机增稠剂分子可以通过聚合物链中的-NH基团与聚合物链中的羰基之间的氢键在分子之间相互作用。另外，由于有机增稠剂和溶剂也形成氢键，因此有机增稠剂分子和溶剂分子可以通过氢键彼此物理交联以在墨组合物中形成三维可逆网络结构。墨组合物的三维网络结构可以在不施加外力的存储状态下被保持，但是当外力施加到墨组合物时，分子之间的氢键可以断裂，三维网络结构可以分解。因此，墨组合物可以具有触变性。
因此，当没有外力施加到墨组合物(例如，在具有低剪切(基本上为0的剪切速率)的储存状态下)时，墨组合物可以保持高粘度，并且可以防止分散在墨组合物中的发光器件沉降。另一方面，当外力施加到墨组合物(例如，在高剪切条件下)时，有机分子之间的氢键可以断裂，并且墨组合物的粘度可以由于网络结构的塌陷而降低。
因此，根据实施例的墨组合物可以在储存状态下具有高分散稳定性，并且防止分散在墨组合物中的发光器件的沉降，并且还可以在高剪切条件下具有低粘度以适合于应用在溶液工艺中。
基于墨组合物的总重量，有机增稠剂在墨组合物中的含量可以在约0.05重量百分比(wt％)至约1wt％的范围内。例如，基于墨组合物的总重量，有机增稠剂在墨组合物中的含量可以在约0.1wt％至约0.5wt％的范围内。当满足上述范围时，墨组合物可以在储存状态下具有足够的粘度以使发光器件均匀地分散在墨组合物中并且防止发光器件的沉降。
当有机增稠剂以小于约0.05wt％的量包括在墨组合物中时，墨组合物的粘度可能会不足，导致发光器件的沉降。另一方面，当有机增稠剂以超过1wt％的量包括在墨组合物中时，可能会导致墨组合物的凝胶化。因此，形成的墨组合物可能会不适合用于溶液工艺(例如，不适合用于喷墨印刷法中的喷射)。
基于墨组合物的总重量，发光器件的含量可以在约0.01wt％至约1wt％的范围内。当发光器件的含量在该范围内时，墨组合物可以适合于通过溶液工艺制造具有足够的发光效率的发光设备。当发光器件在墨组合物中的含量小于约0.01wt％，并且使用该墨组合物制造发光设备时，连接到电极的发光器件的数量可能会少，因此，可能会难以获得足够的发光效率。可能会出现多次滴加溶液的问题。
基于墨组合物的总重量，溶剂在墨组合物中的含量可以在约80wt％至约99.9wt％的范围内。例如，基于墨组合物的总重量，溶剂在墨组合物中的含量可以在约90wt％至约99.8wt％的范围内。然而，实施例不限于此。当溶剂的含量在该范围内时，发光器件和有机增稠剂可以适当地分散在墨组合物中，并且可以获得适合于溶液工艺的浓度。
根据实施例，在0.1秒的倒数(s-1)的剪切速率下的粘度可以在约30厘泊(cP)至约1,000cP的范围内，并且在100s-1的剪切速率下的粘度可以在约7cP至约13cP的范围内。
在说明书中，0.1s-1的剪切速率被定义为储存状态的剪切速率。实际上，在储存状态下的墨组合物中，由于不施加外力，所以剪切速率为约0s-1。然而，原则上无法测量0s-1的粘度，因此，存储状态下的粘度作为代表值被定义为在0.1s-1下测量的粘度。
另外，100s-1的剪切速率被定义为溶液工艺适用状态的剪切速率。例如，在涉及喷墨印刷的工艺中，溶液工艺适用状态指喷墨喷射状态。例如，可以通过喷射压力来确定喷射状态下的剪切速率。对于本领域普通技术人员明显的是，溶液工艺适用状态的剪切速率可以根据工艺条件而改变。然而，在说明书中，在100s-1下的粘度被定义为溶液工艺适用状态的粘度的代表值。
当墨组合物具有在该范围内的粘度时，墨组合物可以适用于溶液工艺。例如，在储存状态下，因为墨组合物可以保持高粘度，所以可以防止发光器件的沉降，当将墨组合物应用于溶液工艺时，墨组合物可以具有低粘度，从而改善膜均匀性和可加工性。
作为测量粘度的方法，可以使用本领域普通技术人员通常已知的方法。例如，可以在测量中使用流变仪(例如，DV-1Prime Brookfield流变仪)。
当墨组合物在0.1s-1的剪切速率下的粘度小于30cP时，可能会使墨组合物的分散稳定性劣化，导致发光器件的沉降和溶剂的分离。另一方面，当墨组合物在100s-1的剪切速率下的粘度大于13cP时，墨组合物可能会不适合用于溶液工艺。例如，当执行喷墨印刷时，可能会因液滴的直线度的劣化而降低喷射稳定性。
墨组合物在25℃下的表面张力可以在约5dyn/cm至约50dyn/cm的范围内。例如，墨组合物在25℃下的表面张力可以在约7dyn/cm至约40dyn/cm的范围内。作为测量表面张力的方法，可以使用本领域普通技术人员通常已知的方法。例如，可以在测量中使用张力计(例如，SITA气泡压力张力计)。
[分散剂]
墨组合物还可以包括分散剂以改善发光器件的分散性。
分散剂可以用于改善发光器件在墨组合物中的解聚效应，并且在溶液工艺中用作发光器件的保护层。
分散剂可以是树脂型分散剂，诸如磷酸酯类分散剂、氨基甲酸乙酯类分散剂、丙烯酸分散剂等。具体地，市售分散剂可以包括可从Byk-Chemie GmbH获得的DISPER BYK-103、DISPER BYK-110、DISPER BYK-111、DISPER BYK-2000、DISPER BYK-2001、DISPER BYK-2011、DISPER BYK-2070、DISPER BYK-2150、DISPER BYK-160、DISPER BYK-161、DISPERBYK-162、DISPER BYK-163、DISPER BYK-164和DISPER BYK-166。
基于100重量份的发光器件，分散剂的含量可以在约10重量份至约50重量份的范围内。例如，基于100重量份的发光器件，分散剂的含量可以在约15重量份至约30重量份的范围内。当分散剂的含量在该范围内时，可以基本上防止发光器件在墨组合物中的聚集，并且分散剂可以在溶液工艺中用作发光器件的保护层。
墨组合物根据需要还可以包括用于增加对基底的粘附力的助粘剂、用于改善涂覆性能的标记剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂或它们的任意组合。
可以添加助粘剂以增强对基底的粘附力。助粘剂的示例可以包括具有选自于羧基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、环氧基和它们的组合的反应性取代基的硅烷偶联剂，但是实施例不限于此。例如，硅烷偶联剂可以是三甲氧基甲硅烷基苯甲酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷或它们的任意组合。
标记剂的示例包括有机硅类化合物、氟类化合物、硅氧烷类化合物、非离子表面活性剂、离子表面活性剂和钛酸酯偶联剂，但实施例不限于此。例如，标记剂可以是有机硅类化合物、氟类化合物或它们的任意组合。
有机硅类化合物的示例包括二甲基有机硅、甲基有机硅、苯基有机硅、甲基苯基有机硅、烷基改性的有机硅、烷氧基改性的有机硅和聚醚改性的有机硅，但实施例不限于此。例如，有机硅类化合物可以是二甲基有机硅、甲基苯基有机硅或它们的任意组合。
氟类化合物的示例包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、甲基丙烯酸氟代烷基酯、全氟聚醚和全氟烷基环氧乙烷，但实施例不限于此。例如，氟类化合物可以是聚四氟乙烯。
硅氧烷类化合物的示例包括二甲基硅氧烷化合物(可从Shinetsu Silicone获得的(产品编号)KF96L-1、KF96L-5、KF96L-10或KF96L-100)，但实施例不限于此。
标记剂可以单独使用或者以其两种或更多种类型的组合使用。
标记剂的含量可以根据期望的性能而变化，并且基于墨组合物的总重量，含量可以在约0.001wt％至约5wt％的范围内。例如，基于墨组合物的总重量，标记剂的含量可以在约0.001wt％至约1wt％的范围内。当标记剂的含量在该范围内时，可以改善墨组合物的流动性和膜的均匀性。
由于墨组合物具有优异的喷墨喷射稳定性，因此墨组合物可以是例如喷墨墨组合物，但实施例不限于此。
[溶液工艺]
墨组合物可以通过使用溶液工艺用于发光设备的制造中。
可以以溶液工艺将墨组合物提供到包括发射区域的基底上，在该发射区域中(上)设置有第一电极和第二电极。
溶液工艺可以是旋涂法、狭缝涂覆法、滴铸法、浇铸法、凹版涂覆法、棒涂法、辊涂法、浸涂法、喷涂法、丝网涂覆法、柔版印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法或喷嘴印刷法，但实施例不限于此。
例如，可以通过旋涂法、狭缝涂覆法或喷墨印刷法来执行溶液工艺，但实施例不限于此。
例如，墨组合物可以通过旋涂法以膜的形式提供或者可以通过喷墨印刷法以微滴的形式提供在其上设置有第一电极和第二电极的基底上。
由于墨组合物具有优异的喷墨喷射稳定性，因此墨组合物可以适合用于喷墨印刷法中。
喷墨印刷法可以使用具有喷墨头的喷墨打印机，喷墨头配备有根据电压施加压力的压电型喷嘴。
具体地，可以从喷墨头的喷嘴将墨组合物喷射到基底。
墨组合物的喷射量可以在约1皮升每点(pL/点)至约50pL/点的范围内。例如，墨组合物的喷射量可以在约1pL/点至约30pL/点的范围内。例如，墨组合物的喷射量可以在约1pL/点至约20pL/点的范围内。
喷墨头的孔径可以在约5μm至约50μm的范围内。例如，喷墨头的孔径可以在约10μm至约30μm的范围内，以使喷嘴的堵塞最小化并提高喷射精度，但实施例不限于此。
基于剪切速率，喷墨头的喷射压力可以在约1,000s-1至约10,000s-1的范围内，但实施例不限于此。
形成涂覆膜时的温度没有特别限制。然而，考虑到抑制包含在墨组合物中的材料的结晶，温度可以在约10℃至约50℃的范围内。例如，温度可以在约15℃至约40℃的范围内。例如，温度可以在约15℃至约30℃的范围内。例如，温度可以在约20℃至约25℃的范围内。
[制造发光设备的方法]
墨组合物可以用于发光设备的制造中。
根据实施例，制造发光设备的方法可以包括：提供包括发射区域的基底，第一电极和第二电极可以在发射区域中彼此间隔开；将根据实施例的墨组合物提供到发射区域上以输入发光器件；以及将发光器件布置在第一电极的区域处和第二电极的区域处，以将发光器件设置在第一电极与第二电极之间。
根据实施例，可以通过喷墨印刷法将墨组合物提供到发射区域上，但实施例不限于此。例如，可以将喷墨头设置在发射区域的顶部上，并且可以喷射墨组合物以在第一电极和第二电极上输入发光器件。
在提供墨组合物之后，墨组合物中的溶剂可以在室温下或由于热而蒸发。
发光器件可以布置为在第一电极与第二电极之间物理连接和/或电连接。例如，可以将电力施加到连接到第一电极和第二电极的电力线，以在第一电极与第二电极之间形成电场。电源可以是具有预定幅值和周期的交流(AC)电源或直流(DC)电源。
当将电力施加到第一电极和第二电极时，由于在第一电极与第二电极之间形成的不均匀电场，可以在发光器件中引起双极性。因此，发光器件可以在第一电极与第二电极之间自对准，使得发光器件的两端可以分别接触第一电极的上表面和第二电极的上表面。然而，使发光器件在第一电极与第二电极之间对准的方法不限于此。
在下文中，将通过示例和/或对比示例更详细地描述墨组合物。然而，以下示例旨在具体说明或描述实施例，并且不限制公开的范围。
[示例]
示例1
(1)发光器件的制造
通过在晶圆上顺序沉积掺杂有n型Si的n掺杂GaN、发射层和掺杂有p型Mg的p掺杂GaN来生长和分离发光器件(LED)以制造发光器件。
(2)第一分散体的制备
通过如下混合发光器件(0.05wt％)、作为分散剂的BYK-161(0.01wt％)和作为溶剂的二乙二醇单苯醚(99.94wt％)来制备第一混合溶液。以溶剂浓度为1wt％的溶液来添加分散剂。
将第一混合溶液在浴锅中超声处理20分钟以制备第一分散体。
(3)墨组合物的制备
通过将作为有机增稠剂的RHEOBYK-430(可从BYK获得)(1wt％的溶剂的溶液)添加到第一分散体来制备第二混合溶液，使得第二混合溶液的浓度为0.2wt％。将第二混合溶液在浴锅中超声处理20分钟，然后在60℃下剧烈搅拌30分钟。随后，将温度降低至室温并剧烈搅拌30分钟，从而制备墨组合物。
对比示例1
除了在墨组合物的制备中未添加有机增稠剂之外，以与示例1中的方式基本相同的方式来制备墨组合物。
评价示例1：粘度的评价
根据旋转粘度测量方法，在0.1s-1至1,000s-1的剪切速率下测量示例1和对比示例1中制备的每种墨组合物的粘度。其结果示出在图1中。使用旋转粘度计DV-I PrimeBrookfield流变仪作为测量设备。示出了从五次测量的结果获得的其平均值。测量的结果示出在图1中。
如图1中所示，根据示例1的墨组合物在0.1s-1的剪切速率下具有253cP的高粘度，并且在1,000s-1的剪切速率下具有9.4cP的低粘度。也就是说，发现示例1的墨组合物在储存状态下具有优异的分散稳定性，并且在高剪切条件下具有低粘度。
评价示例2：分散稳定性的评价
将20mL示例1和对比示例1中的每种墨组合物填充在小瓶中以制备样品。将样品在25℃的恒温下保存24小时，以用肉眼观察层分离。层分离后，观察到其中溶剂分离的上清液(A)的体积和其中溶剂未分离的分散体(B)的体积，并且将分散体(B)在墨组合物的总体积中的体积换算成百分比。其结果示出在图2A和图2B中。
如图2A和图2B中所示，与不包含有机增稠剂的对比示例1的墨组合物相比，发现示例1的墨组合物具有改善的发光器件在墨组合物中的分散稳定性。
如通过以上描述明显的是，墨组合物可以具有优异的分散稳定性，因此，墨组合物易于储存并且具有优异的喷射稳定性。因此，当使用溶液工艺制造薄膜时，可以提供其中发光器件均匀排列的薄膜。
应当理解的是，这里描述的实施例应仅以描述性含义来考虑，而不是出于限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述应通常被认为可用于其他实施例中的其他相似特征或方面。尽管已经参照附图描述了实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如由权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种墨组合物，所述墨组合物包括：
发光器件；
溶剂；以及
有机增稠剂，
其中，所述有机增稠剂为包括至少一个由式1表示的基团的聚合物：
<式1>
Figure FDA0002838636060000011
其中，在式1中，
X是单键或二价有机连接基团，
R1是取代或未取代的C1-C10亚烷基，
R2选自于氢、氘、羟基、取代或未取代的C1-C60烷基、取代或未取代的C2-C60烯基、取代或未取代的C2-C60炔基、取代或未取代的C1-C60烷氧基和取代或未取代的C1-C60烷基醚基，
n1为2至100的整数，并且
*表示所述聚合物的结合位。
2.根据权利要求1所述的墨组合物，其中，所述有机增稠剂为包括选自于聚氨酯单元、聚酰胺单元和聚脲单元中的至少一种的聚合物。
3.根据权利要求1所述的墨组合物，其中，在式1中，R2是由式2表示的基团：
<式2>
Figure FDA0002838636060000012
其中，在式2中，
R21是取代或未取代的C1-C10亚烷基，
m1是1至10的整数，并且
*表示与相邻原子的结合位。
4.根据权利要求1所述的墨组合物，其中，所述有机增稠剂为包括至少一个由式3表示的基团的聚合物：
<式3>
Figure FDA0002838636060000021
其中，在式3中，
X是单键或二价有机连接基团，
R1和R21均独立地为取代或未取代的C1-C10亚烷基，
n1为2至100的整数，
m1是1至10的整数，并且
*表示所述聚合物的结合位。
5.根据权利要求1所述的墨组合物，其中，所述发光器件包括：
第一半导体层；
第二半导体层；以及
活性层，位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间。
6.根据权利要求1所述的墨组合物，其中，所述溶剂包括与所述有机增稠剂氢键合的官能团。
7.根据权利要求1所述的墨组合物，其中，所述溶剂包括从亚烷基二醇烷基醚溶剂、二乙二醇单烷基醚溶剂、二乙二醇二烷基醚溶剂、三乙二醇单烷基醚溶剂、三乙二醇二烷基醚溶剂、芳香醚溶剂、亚烷基二醇烷基醚乙酸酯溶剂、烷氧基乙酸烷基酯溶剂、酮溶剂、醇溶剂、酯溶剂和环酯溶剂中选择的至少一种。
8.根据权利要求1所述的墨组合物，其中，在0.1s-1的剪切速率下的粘度在30cP至1,000cP的范围内，并且在100s-1的剪切速率下的粘度在7cP至13cP的范围内。
9.一种制造发光设备的方法，所述方法包括以下步骤：
提供包括发射区域的基底，在所述发射区域中第一电极和第二电极彼此间隔开；
将根据权利要求1所述的墨组合物提供到所述发射区域上，以将所述发光器件输入在所述发射区域中；以及
将所述发光器件布置在所述第一电极的区域处和所述第二电极的区域处，以将所述发光器件设置在所述第一电极与所述第二电极之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过喷墨印刷法执行将所述墨组合物提供到所述发射区域上的步骤。
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