TWI809726B - 印墨組成物、使用所述印墨組成物的層以及包括所述層的顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種印墨組成物、一種使用所述印墨組成物製造的層以及一種包含所述層的顯示裝置。印墨組成物包含:(A)半導體奈米棒;以及(B)溶劑,包含至少一種二醇類化合物,其中印墨組成物在20℃至25℃下具有大於或等於50厘泊的黏度,且在35℃至65℃下具有小於或等於20厘泊的黏度。
Description
相關申請案的交叉參考
本申請案主張2021年2月22日在韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2021-0023411號的優先權及權益,其全部內容以引用的方式併入本文中。
本揭露是關於一種印墨組成物及一種層以及一種使用所述層的顯示裝置。
自1992年來自日立株式會社(Nichia Crop)的中村(Nakamura)及其他人藉由應用低溫GaN化合物緩衝層而成功地熔合高品質的單晶GaN氮化物半導體以來,LED得到了積極的發展。LED為藉由使用化合物半導體的特性將電信號轉換成具有期望區域中的波長的光的半導體裝置,所述化合物半導體具有多個載子為電子的n型半導體晶體與多個載子為電洞的p型半導體晶體彼此組合的結構。
此LED半導體具有高光轉換效率,且因此消耗極少的能量且具有半永久性壽命,且亦為環境友好的且因此稱為作為綠色材料的光的革命。最近,隨著化合物半導體技術的發展,已開發出高亮度的紅光、橙光、綠光、藍光以及白光LED且應用於許多領域,諸如交通燈、行動電話、汽車大燈、戶外廣告牌、LCD背光單元(back light unit;BLU)以及室內/戶外照明,國內外對此一直在積極研究。特定言之,具有寬帶隙的GaN類化合物半導體為用於製造在綠光、藍光以及紫外光(ultraviolet;UV)區中發光的LED半導體的材料,且由於藍光LED裝置用於製造白光LED裝置,因此正對此進行大量研究。
在此等系列的研究中,正積極地進行使用具有奈米或微米單位大小的超小LED裝置的研究,且另外不斷地進行在照明及顯示中利用此等超小LED裝置的研究。在此等研究中,能夠向超小LED裝置施加電力的電極、用於減少電極所佔據的空間的電極的安置、在經安置電極上安裝超小LED裝置的方法以及類似物不斷地引起注意。
其中,歸因於超小LED裝置的大小限制,在經安置電極上安裝超小LED裝置的方法仍難以按預期在電極上安置且安裝超小LED裝置。原因是超小LED裝置是奈米級或微米級的,且因此可不逐個地手動安置且安裝於目標電極區中。
最近,隨著對奈米級超小LED裝置的需求增加,已嘗試將奈米級的GaN類或InGaN類化合物半導體製成棒,但存在奈米棒自身在溶液(或可聚合化合物)中的分散穩定性大大降低的問題。然而,溶液中的分散穩定性可由於奈米棒本身的較大粒度而大大降低。且迄今為止,尚未引入能夠改良半導體奈米棒在溶液中的分散穩定性的技術。
實施例提供一種印墨組成物,其在室溫下具有高黏度以賦予半導體奈米棒沈降穩定性,且同時在高溫下具有低黏度以提供極佳噴墨性質。
另一實施例提供一種使用印墨組成物製造的層。
另一實施例提供一種包含層的顯示裝置。
實施例提供一種印墨組成物,包含:(A)半導體奈米棒;以及(B)溶劑,包含至少一種二醇類化合物,其中印墨組成物在20℃至25℃下具有大於或等於50厘泊的黏度,且在35℃至65℃下具有小於或等於20厘泊的黏度。
二醇類化合物可由化學式1表示。
[化學式1]
在化學式1中,
R
1及R
2各自獨立地為氫、經取代或未經取代的C1至C20烷基、經取代或未經取代的C3至C20環烷基或經取代或未經取代的C6至C20芳基,且
L
1為經取代或未經取代的C1至C20伸烷基。
二醇類化合物可包含由化學式1-1至化學式1-5表示的化合物中的至少一者。
[化學式1-1]
[化學式1-2]
[化學式1-3]
[化學式1-4]
[化學式1-5]
溶劑可更包含由化學式2或化學式3表示的化合物。
[化學式2]
[化學式3]
在化學式2及化學式3中,
R
3至R
5各自獨立地為經取代或未經取代的C1至C20烷基,且
R
6至R
8各自獨立地為經取代或未經取代的C1至C20烷氧基。
在化學式2中,R
3至R
5可各自獨立地為經C2至C10烯基取代或未經取代的C1至C20烷基。
在化學式3中,R
6至R
8可各自獨立地為經C2至C10烯基取代或未經取代的C1至C20烷氧基。
由化學式2表示的化合物可包含由化學式2-1及化學式2-2中選出的至少一種。
[化學式2-1]
[化學式2-2]
由化學式3表示的化合物可包含由由化學式3-1及化學式3-2表示的化合物中選出的至少一種。
[化學式3-1]
[化學式3-2]
可以小於具有二醇結構的化合物的量包含由化學式2或化學式3表示的化合物。
溶劑可更包含由化學式4表示的化合物。
[化學式4]
在化學式4中,
R
9至R
11各自獨立地為氫原子或C1至C10烷基,
R
12為氫原子或
*-C(=O)R
13(R
13為C1至C10烷基),
L
16及L
17各自獨立地為經取代或未經取代的C1至C20伸烷基或經取代或未經取代的C6至C20伸芳基,且
L
18為*-O-*、*-S-*或*-NH-*。
可以3:7至8:2的重量比包含二醇類化合物及由化學式4表示的化合物。
半導體奈米棒可具有300奈米至900奈米的直徑。
半導體奈米棒可具有3.5微米至5微米的長度。
半導體奈米棒可包含GaN類化合物、InGaN類化合物或其組合。
半導體奈米棒可具有塗覆有金屬氧化物的表面。
金屬氧化物可包含氧化鋁、氧化矽或其組合。
按印墨組成物的總量計,可以0.01重量%至10重量%的量包含半導體奈米棒。
印墨組成物可更包含聚合抑制劑、丙二酸、3-胺基-1,2-丙二醇、矽烷類偶合劑、調平劑氟類界面活性劑或其組合。
印墨組成物可為用於電泳裝置的印墨組成物。
另一實施例提供一種使用印墨組成物製造的層。
另一實施例提供一種包含層的顯示裝置。
本發明的其他實施例包含於以下詳細描述中。
根據實施例,印墨組成物可同時具有半導體奈米棒的極佳介電泳性質及分散穩定性。
在下文中,詳細描述本發明的實施例。然而,此等實施例為例示性的,本發明不限於此且本發明由申請專利範圍的範疇定義。
如本文中所使用,當未另外提供特定定義時,「烷基」是指C1至C20烷基,「烯基」是指C2至C20烯基,「環烯基」是指C3至C20環烯基,「雜環烯基」是指C3至C20雜環烯基,「芳基」是指C6至C20芳基,「芳烷基」是指C6至C20芳烷基,「伸烷基」是指C1至C20伸烷基,「伸芳基」是指C6至C20伸芳基,「烷基伸芳基」是指C6至C20烷基伸芳基,「伸雜芳基」是指C3至C20伸雜芳基,且「伸烷氧基」是指C1至C20伸烷氧基。
如本文中所使用,當未另外提供特定定義時,「經取代」是指至少一個氫由以下置換:鹵素原子(F、Cl、Br或I)、羥基、C1至C20烷氧基、硝基、氰基、胺基、亞胺基、疊氮基、甲脒基、肼基、亞肼基、羰基、胺甲醯基、硫醇基、酯基、醚基、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C20芳基、C3至C20環烷基、C3至C20環烯基、C3至C20環炔基、C2至C20雜環烷基、C2至C20雜環烯基、C2至C20雜環炔基、C3至C20雜芳基或其組合。
如本文中所使用,當未另外提供特定定義時,術語「雜」是指在化學式中包含至少一個由N、O、S以及P中選出的雜原子。
如本文中所使用,當未另外提供特定定義時,「(甲基)丙烯酸酯」是指「丙烯酸酯」及「甲基丙烯酸酯」兩者,且「(甲基)丙烯酸」是指「丙烯酸」及「甲基丙烯酸」。
如本文中所使用,當未另外提供特定定義時,「組合」是指混合或共聚。
如本文中所使用,除非另外提供特定定義,否則當未在應給出的位置繪製化學鍵時,氫原子在所述位置處鍵結。
如本文中所使用,「半導體奈米棒」是指具有奈米大小的直徑的棒狀半導體。
如本文中所使用,當未另外提供特定定義時,「
*」指示連接相同或不同原子或化學式的點。
根據實施例的印墨組成物包含:(A)半導體奈米棒;及(B)溶劑,包含至少一種二醇類化合物,其中印墨組成物在20℃至25℃下具有大於或等於50厘泊的黏度且在35℃至65℃下具有小於或等於20厘泊的黏度。
最近,已積極地進行對具有改良能效且防止諸如微型LED、迷你LED以及類似物的習知LED的效率下降的效應的各種概念的研究。其中,使用電場對InGaN類奈米棒LED進行對準(電泳)作為顯著降低微型LED、迷你LED以及類似物的複雜度及昂貴的製程成本的方法而引起關注。
為了將半導體奈米棒塗覆在用於電泳的基底上,半導體奈米棒分散體應經噴墨或狹縫塗覆。特定言之,對於大面積塗覆及面板生產,半導體奈米棒應均勻塗覆,此可藉由確保半導體奈米棒溶液的分散穩定性來實現。另外,為提高LED的發光效率,高介電泳率為必要參數。本發明是關於能夠同時實現半導體奈米棒的分散穩定性及高介電泳率的新型噴墨印墨組成物。
在下文中,詳細地描述每一組分。
(A)半導體奈米棒
半導體奈米棒可包含GaN類化合物、InGaN類化合物或其組合,且其表面可塗覆有金屬氧化物。
為確保半導體奈米棒印墨溶液(半導體奈米棒+溶劑)的分散穩定性,通常耗時3小時,此不足以執行大面積噴墨製程。因此,本發明的發明者已藉由在大量試誤法研究之後在半導體奈米棒的表面上塗覆諸如氧化鋁、氧化矽或其組合的金屬氧化物以最大化與下文所描述溶劑的相容性來研發絕緣膜(Al
2O
3或SiO
x)。
舉例而言,塗覆有金屬氧化物的絕緣膜可具有40奈米至60奈米的厚度。
半導體奈米棒包含n型限制層及p型限制層,且多量子井(multi quantum well;MQW)主動區域可安置於n型限制層與p型限制層之間。(參考圖1)
舉例而言,半導體奈米棒可具有300奈米至900奈米,例如600奈米至700奈米的直徑。
舉例而言,半導體奈米棒可具有3.5微米至5微米的長度。
舉例而言,當半導體奈米棒可包含氧化鋁絕緣層時,其可具有5公克/立方公分至6公克/立方公分的密度。
舉例而言,半導體奈米棒可具有1×10
-13公克至1×10
-11公克的質量。
當半導體奈米棒具有上述直徑、長度、密度以及類型時,可易於執行金屬氧化物的表面塗覆,使得半導體奈米棒的分散穩定性可最大化。
按印墨組成物的總量計,可以0.01重量%至10重量%,例如0.02重量%至8重量%,例如0.03重量%至5重量%的量包含半導體奈米棒。當半導體奈米棒包含於上述範圍內時,印墨中的分散性良好,且所製備圖案可具有極佳亮度。
(B)溶劑
根據實施例的印墨組成物包含溶劑。
已用於習知顯示器及電子材料中的有機溶劑,諸如丙二醇單甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate;PEGMEA)、Y-丁內酯(Y-butyrolactone;GBL)、聚乙二醇單甲基醚(polyethylene glycol methyl ether;PGME)、乙酸乙酯、異丙醇(isopropylalcohol;IPA)以及類似物具有極低的黏度以致於具有高密度的無機材料奈米棒顆粒過快沈降,從而產生不令人滿意的介電泳性質。因此,為了研發奈米棒led(nanorod led;NED)印墨,應使用能夠賦予沈降穩定性的溶劑。然而,僅具有高黏度的溶劑具有在噴墨期間未經噴覆的問題。為改善此問題,本發明者已藉由提高噴墨溫度而研發出在室溫下具有高黏度但同時在高於室溫的溫度下具有低黏度的溶劑,且最終完成了包含具有此等特性的溶劑的印墨組成物。
特定言之,實施例將具有具備氫鍵的二醇結構的化合物引入至溶劑中以確保在高於室溫的溫度下增加印墨組成物的黏度及降低黏度的特性。然而,當將具有除二醇結構以外的具備氫鍵的其他結構的化合物,例如具有具備三個或大於三個羥基的多元醇(polyol)結構的化合物引入溶劑中時,由於介電常數過高而不會降低介電泳性質,因此溶劑可能不適合用於根據實施例的印墨組成物中。
當溶劑的黏度在室溫下較高時,分散穩定性可保持10小時或大於10小時,且為了在長時間內保持分散穩定性,可期望溶劑在室溫下具有儘可能高的黏度,且特定言之,在20℃至25℃下具有50厘泊或高於50厘泊(例如50厘泊至2,000厘泊)的黏度。
更特定言之,為了確保噴墨特性,溶劑在高溫(35℃至65℃,例如40℃至50℃)下的黏度應為20厘泊或小於20厘泊(例如1厘泊至20厘泊),且亦為了確保溶劑在室溫(例如20℃至25℃)及高溫下具有較大黏度差,由化學式1表示的二醇類化合物可單獨施加或作為混合物施加以控制介電常數及黏度。
[化學式1]
在化學式1中,
R
1及R
2各自獨立地為氫、經取代或未經取代的C1至C20烷基、經取代或未經取代的C3至C20環烷基或經取代或未經取代的C6至C20芳基,且
L
1為經取代或未經取代的C1至C20伸烷基。
舉例而言,二醇類化合物可包含由化學式1-1至化學式1-5表示的化合物中的至少一者,但未必限於此。
[化學式1-1]
[化學式1-2]
[化學式1-3]
[化學式1-4]
[化學式1-5]
舉例而言,按印墨組成物的總量計,可以20重量%至85重量%,例如30重量%至80重量%的量包含二醇類化合物。當具有二醇結構的化合物的含量在以上範圍內時,半導體奈米棒分散穩定性可在具有合適的介電常數時得到改良。
舉例而言,溶劑可更包含由化學式2、化學式3以及化學式4表示的化合物中的至少一或多者。
[化學式]
[化學式]
[化學式]
在化學式2至化學式4中,
R
3至R
5各自獨立地為經取代或未經取代的C1至C20烷基,且
R
6至R
8各自獨立地為經取代或未經取代的C1至C20烷氧基。
R
9至R
11各自獨立地為氫原子或C1至C10烷基,
R
12為氫原子或
*-C(=O)R
13(R
13為C1至C10烷基),
L
16及L
17各自獨立地為經取代或未經取代的C1至C20伸烷基或經取代或未經取代的C6至C20伸芳基,且
L
18為*-O-*、*-S-*或*-NH-*。
舉例而言,在化學式2中,R
3至R
5可各自獨立地為經C2至C10烯基取代或未經取代的C1至C20烷基。
舉例而言,在化學式3中,R
6至R
8可各自獨立地為經C2至C10烯基取代或未經取代的C1至C20烷氧基。
舉例而言,由化學式2表示的化合物可包含由化學式2-1及化學式2-2中選出的至少一種,但未必限於此。
[化學式2-1]
[化學式2-2]
舉例而言,由化學式3表示的化合物可包含由由化學式3-1及化學式3-2表示的化合物中選出的至少一種。
[化學式3-1]
[化學式3-2]
舉例而言,由化學式4表示的化合物可為檸檬酸。
舉例而言,由化學式4表示的化合物可由化學式4-1至化學式4-6中的任一者表示,但未必限於此。
[化學式4-1]
[化學式4-2]
[化學式4-3]
[化學式4-4]
[化學式4-5]
[化學式4-6]
舉例而言,可以小於二醇類化合物的量包含由化學式2或化學式3表示的化合物。
舉例而言,可以3:7至8:2的重量比包含二醇類化合物及由化學式4表示的化合物。
諸如丙二醇單甲醚乙酸酯(PEGMEA)、Y-丁內酯(GBL)、聚乙二醇甲基醚(PGME)、乙酸乙酯、異丙醇(IPA)以及類似物的習知有機溶劑均具有低黏度,且因此在改良高密度半導體奈米棒的沈降穩定性方面具有侷限性,但當至少一種由化學式2至化學式4表示的化合物與二醇類化合物一起額外使用時,由於印墨組成物的黏度在室溫及高於室溫的溫度下可易於控制,因此可大大改良半導體奈米棒的沈降穩定性,且另外,可確保合適的介電常數,從而大大提高介電電泳率。
按印墨組成物的總量計,可以15重量%至99.9重量%,例如15重量%至99.8重量%,例如20重量%至99.7重量%的量包含溶劑。
可聚合單體
根據實施例的印墨組成物可更包含在其末端處具有碳碳雙鍵的可聚合單體。
可聚合單體可藉由混合通常用於習知可固化組成物中的單體或低聚合物而使用。
舉例而言,可聚合單體可為在末端處具有至少一種由化學式5表示的官能基的可聚合單體。
[化學式5]
在化學式5中,
R
14為氫原子或經取代或未經取代的C1至C20烷基。
可聚合單體在末端處包含至少一個碳碳雙鍵,特定言之,至少一種由化學式5表示的官能基,藉此形成具有半導體奈米棒的交聯結構,從而進一步改良半導體奈米棒的分散穩定性。
舉例而言,在末端處包含至少一種由化學式5表示的官能基的可聚合單體可為由日本化學株式會社(Japan Chemical Co., Ltd.)製造的乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊四醇二丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、二新戊四醇二丙烯酸酯、二新戊四醇三丙烯酸酯、二新戊四醇五丙烯酸酯、新戊四醇六丙烯酸酯、雙酚A二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、酚醛環氧丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、多官能環氧(甲基)丙烯酸酯、多官能聚胺酯(甲基)丙烯酸酯、KAYARAD DPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-60、KAYARAD DPCA-120、KAYARAD DPEA-12,或其組合,但未必限於此。
聚合起始劑
根據實施例的印墨組成物可更包含聚合起始劑,例如光聚合起始劑、熱聚合起始劑或其組合。
光聚合起始劑可為通常用於可固化組成物,例如苯乙酮類化合物、二苯甲酮類化合物、噻噸酮(thioxanthone)類化合物、安息香類化合物、三嗪類化合物、肟類化合物以及胺基酮類化合物中的起始劑,但未必限於此。
苯乙酮類化合物的實例可為2,2'-二乙氧基苯乙酮、2,2'-二丁氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮、對三級丁基三氯苯乙酮、對三級丁基二氯苯乙酮、4-氯苯乙酮、2,2'-二氯-4-苯氧基苯乙酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-(N-嗎啉基)丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-N-嗎啉基苯基)-丁-1-酮以及類似物。
二苯甲酮類化合物的實例可包含二苯甲酮、苯甲酸苯甲酯、苯甲醯苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯酸二苯甲酮、4,4'-雙(二甲胺基)二苯甲酮、4,4'-雙(二乙胺基)二苯甲酮、4,4'-二甲胺基二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、3,3'-二甲基-2-甲氧基二苯甲酮以及類似物。
噻噸酮類化合物的實例可為噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮、2-氯噻噸酮以及類似物。
安息香類化合物的實例可為安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚、苄基二甲基縮酮以及類似物。
三嗪類化合物的實例可為2,4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3',4'-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4'-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-聯苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-4-雙(三氯甲基)-6-向日葵基-s-三嗪、2-4-雙(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-s-三嗪以及類似物。
肟化合物的實例可包含鄰醯肟化合物、2-(鄰苯甲醯基肟)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮、1-(鄰乙醯肟)-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮、鄰乙氧羰基-α-氧胺基-1-苯基丙-1-酮以及類似物。鄰醯肟類化合物的具體實例可包含1,2-辛二酮、2-二甲胺基-2-(4-甲基苯甲基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮、1-(4-苯基硫基苯基)-丁烷-1,2-二酮-2-肟-O-苯甲酸酯、1-(4-苯基硫基苯基)-辛烷-1,2-二酮-2-肟-鄰苯甲酸酯、1-(4-苯基硫基苯基)-辛-1-酮肟-鄰乙酸酯、1-(4-苯基硫基苯基)-丁-1-酮肟-鄰乙酸酯以及類似物。
胺基酮類化合物的實例可包含2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1。
除所述化合物以外,光聚合起始劑可更包含咔唑類化合物、二酮類化合物、硼酸鋶類化合物、重氮類化合物、咪唑類化合物、聯咪唑類化合物以及類似物。
光聚合起始劑可與能夠藉由吸收光且變得激發且接著傳遞其能量而引起化學反應的光敏劑一起使用。
光敏劑的實例可為四乙二醇雙-3-巰基丙酸酯、異戊四醇四-3-巰基丙酸酯、二異戊四醇四-3-巰基丙酸酯以及類似物。
熱聚合起始劑的實例可為過氧化物,特定言之,過氧化苯甲醯、過氧化二苯甲醯、過氧化月桂醯、過氧化二月桂醯、二-三級丁基過氧化氫(di-tert-butyl peroxide)、過氧化環己烷、過氧化甲基乙基酮、過氧化氫物(例如,三級丁基過氧化氫(tert-butyl hydroperoxide)、氫過氧化異丙苯)、過氧化二碳酸二環已酯、2,2-偶氮-雙(異丁腈)、過苯甲酸三級丁酯以及類似物,且亦為2,2'-偶氮雙-2-甲基丙腈以及類似物,但未必限於此且可包含相關領域中廣泛已知的任何化合物。
按印墨組成物的總固體量計,可以1重量%至5重量%,例如2重量%至4重量%的量包含聚合起始劑。當聚合起始劑包含於範圍內時,印墨組成物可在曝光或熱固化期間充分固化且因此獲得極佳可靠度。
其他添加劑
根據實施例的印墨組成物可更包含聚合抑制劑,所述聚合抑制劑包含氫醌類化合物、兒茶酚類化合物或其組合。由於根據實施例的印墨組成物更包含氫醌類化合物、兒茶酚類化合物或其組合,因此在印刷(塗覆)印墨組成物之後,在曝光期間可防止在室溫下交聯。
舉例而言,氫醌類化合物、兒茶酚類化合物或其組合可包含氫醌、甲基氫醌、甲氧基氫醌、三級丁基氫醌、2,5-二-三級丁基氫醌、2,5-雙(1,1-二甲基丁基)氫醌、2,5-雙(1,1,3,3-四甲基丁基)氫醌、兒茶酚、三級丁基兒茶酚、4-甲氧基苯酚、連苯三酚、2,6-二-三級丁基-4-甲苯酚、2-萘酚、三(N-羥基-N-亞硝基苯胺基-O,O')鋁或其組合,但未必限於此。
氫醌類化合物、兒茶酚類化合物或其組合可以分散液類型使用,且按印墨組成物的總量計,可以0.001重量%至1重量%,例如0.01重量%至0.1重量%的量包含分散液類型的聚合抑制劑。當穩定劑包含於上述範圍內時,可解決在室溫下老化的問題且可防止敏感度降低及表面剝離。
除聚合抑制劑之外,根據實施例的印墨組成物可更包含丙二酸、3-胺基-1,2-丙二醇、矽烷類偶合劑、調平劑、氟類界面活性劑或其組合。
舉例而言,用於電泳裝置的印墨組成物可更包含具有諸如羧基、甲基丙烯醯基、異氰酸酯基、環氧基以及類似物的反應性取代基的矽烷偶合劑以改良其對基底的黏附性。
矽烷類偶合劑的實例可包含三甲氧基矽烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯基丙氧基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷以及類似物。此等可單獨使用或以兩者或多於兩者的混合物使用。
按100重量份的印墨組成物計,可以0.01重量份至10重量份的量包含矽烷類偶合劑。當矽烷偶合劑包含於範圍內時,可改良緊密接觸性質、儲存性質以及類似物。
另外,印墨組成物可更包含界面活性劑,例如氟類界面活性劑以在必要時改良塗覆且防止缺陷。
氟類界面活性劑的實例可為:BM化學公司(BM Chemie Inc.)的BM-1000
®及BM-1100
®;日本印墨科工株式會社(Dainippon Ink Kagaku Kogyo Co.,Ltd.)的MEGAFACE F 142D
®、MEGAFACE F 172
®、MEGAFACE F 173
®以及MEGAFACE F 183
®;住友3M有限公司(Sumitomo 3M Co.,Ltd.)的FULORAD FC-135
®、FULORAD FC-170C
®、FULORAD FC-430
®以及FULORAD FC-431
®;旭硝子玻璃有限公司(ASAHI Glass Co.,Ltd.)的SURFLON S-112
®、SURFLON S-113
®、SURFLON S-131
®、SURFLON S-141
®以及SURFLON S-145
®;以及東麗矽酮有限公司(Toray Silicone Co.,Ltd.)的SH-28PA
®、SH-190
®、SH-193
®、SZ-6032
®及SF-8428
®以及類似者;迪愛生有限公司(DIC Co.,Ltd.)的F-482、F-484、F-478、F-554以及類似者。
按100重量份的印墨組成物計,可以0.001重量份至5重量份的量包含氟類界面活性劑。當氟類界面活性劑包含於範圍內時,可確保玻璃基底上的極佳濕潤以及塗覆均勻性,且可不產生污點。
另外,在不損害物理性質的範圍內,可進一步向印墨組成物添加一定量的其他添加劑,諸如抗氧化劑及穩定劑。
另一實施例提供一種使用印墨組成物的層。
另一實施例提供一種包含層的顯示裝置,且例如顯示裝置可為電泳裝置。
在下文中,參考實例更詳細地示出本發明。然而,此等實例在任何意義上均不解釋為限制本發明的範疇。
( 印墨組成物的製備 ) 實例 1 至實例 6 及比較例 1 至比較例 6
將經奈米棒圖案化的GaN晶圓(4吋)在室溫下在40毫升的硬脂酸(1.5毫莫耳)中反應24小時。在反應之後,將經奈米棒圖案化的GaN浸漬於50毫升的丙酮中5分鐘以移除過量的硬脂酸,且額外使用40毫升的丙酮來沖洗晶圓的表面。將經洗滌晶圓與35毫升的γ-丁內酯(GBL)一起置放於27千瓦的浴槽型超音波發生器中,且接著超音處理5分鐘以將棒與晶圓表面分離。將經分離棒置於法爾康(FALCON)管中進行離心,且向其中添加10毫升的GBL以額外洗滌浴槽表面上的棒。接著,經由以4000轉/分鐘離心10分鐘而捨棄其中的上清液,且將其中的沈澱物再分散於40毫升的丙酮中,且用10微米的網狀濾紙過濾。在額外離心(4000轉/分,10分鐘)之後,在乾燥箱(100℃,1小時)中乾燥沈澱物,稱重,且將其分散至0.05 w/w%以製備具有繪示於表1及表2中的組成物的每一印墨組成物。
(表1)
(單位:公克)
實例1 | 實例2 | 實例3 | 實例4 | 實例5 | 實例6 | ||
(A)半導體奈米棒 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
(B)溶劑 | (B-1) | - | 30 | - | - | - | - |
(B-2) | - | - | 40 | - | - | - | |
(B-3) | - | - | - | 55 | - | - | |
(B-4) | - | - | - | - | 60 | - | |
(B-5) | 100 | - | - | - | - | 80 | |
(B-6) | - | 70 | 60 | 45 | 40 | - | |
(B-7) | - | - | - | - | - | 20 |
溶劑類型
(B-1)2,4-二乙基-1,5-戊二醇
(B-2)2-乙基-1,3-己二醇
(B-3)3-甲基-1,5-戊二醇
(B-4)1,5-戊二醇
(B-5)1,3-丙二醇
(B-6)檸檬酸三乙酯
(B-7)異三聚氰酸三烯丙酯
(B-8)聚乙二醇
(B-9)1,2-丙二醇
(B-10)2-甲基-2,4-戊二醇
(B-11)PGMEA
(B-12)GBL
評估:印墨組成物的黏度、介電常數、分散穩定性以及介電泳性質
量測根據實例1至實例6及比較例1至比較例6的印墨組成物的黏度(25℃、50℃)、介電常數、分散穩定性以及介電泳性質,且結果繪示於表3中。
藉由使用流變計(Haake)及載入2毫升的各組成物而分別量測溶劑在25℃及50℃下的黏度。
在25℃下,藉由在錐形管中載入40毫升的各印墨組成物且使用液體介電常數計(型號871,Furuto)來量測介電常數。
藉由在直徑為1公分且高度為13公分的試管中載入10毫升的各印墨組成物且接著在室溫下檢查底部產生沈澱物的時間來量測分散穩定性。
按以下方法量測介電泳性質。
首先,在薄膜金基本叉指形線性電極(ED-cIDE4-Au,米克魯科技(Micrux Technologies))上塗覆500微升的各奈米棒印墨組成物,且在向其中施加電場(25千赫茲,±30伏)之後,使其靜置1分鐘。在加熱板上乾燥溶劑之後,使用顯微鏡來計數電極之間的所配置奈米棒(每一)的數目及未配置奈米棒(每一)的數目以評估介電泳性質。
(表3)
(ND:未偵測到)
25℃下的黏度(厘泊) | 50℃下的黏度(厘泊) | 介電常數 | 分散穩定性(小時) | 介電泳(%) | |
實例1 | 52 | 18 | 14 | 5 | 90 |
實例2 | 64 | 15 | 11 | 10 | 94 |
實例3 | 65 | 15 | 12 | 10 | 94 |
實例4 | 69 | 15 | 13 | 11 | 91 |
實例5 | 66 | 15 | 14 | 10 | 90 |
實例6 | 63 | 15 | 12 | 10 | 94 |
比較例1 | 30 | 10 | 9 | 3 | 85 |
比較例2 | 90 | 62 | 16 | 11 | 30 |
比較例3 | 45 | 20 | 15 | 4 | 60 |
比較例4 | 28 | -(ND) | 15 | 2 | 68 |
比較例5 | 1 | -(ND) | 7 | < 1 | 60 |
比較例6 | 2 | -(ND) | 41 | < 1 | 10 |
如表3中所繪示,相較於比較例1至比較例6,實例1至實例6在25℃下展現出較高黏度且在50℃下展現出較低黏度,且因此具有在適當範圍內的介電常數,且亦展現出極佳分散穩定性及介電泳性質,此證明適用於大面積塗覆及面板生產。
儘管本發明已結合目前視為實用實例實施例的內容來描述,但應理解,本發明不限於所揭露實施例,但相反,本發明意欲涵蓋包含在所附申請專利範圍的精神及範疇內的各種修改及等效配置。因此,上述實施例應理解為例示性的但不以任何方式限制本發明。
無
圖1為根據實施例的用於印墨組成物的半導體奈米棒的橫截面圖的實例。
Claims (18)
- 一種印墨組成物,包括(A)半導體奈米棒;以及(B)溶劑,包含至少一種二醇類化合物,其中所述印墨組成物在20℃至25℃下具有大於或等於50厘泊的黏度,且在35℃至65℃下具有小於或等於20厘泊的黏度。
- 如請求項4所述的印墨組成物,其中以小於所述二醇類化合物的量包含所述由化學式2或化學式3表示的化合物。
- 如請求項7所述的印墨組成物,其中以3:7至8:2的重量比包含所述二醇類化合物及所述由化學式4表示的化合物。
- 如請求項1所述的印墨組成物,其中所述半導體奈米棒具有300奈米至900奈米的直徑。
- 如請求項1所述的印墨組成物,其中所述半導體奈米棒具有3.5微米至5微米的長度。
- 如請求項1所述的印墨組成物,其中所述半導體奈米棒包括GaN類化合物、InGaN類化合物或其組合。
- 如請求項1所述的印墨組成物,其中所述半導體奈米棒的表面塗覆有金屬氧化物。
- 如請求項12所述的印墨組成物,其中所述金屬氧化物包括氧化鋁、氧化矽或其組合。
- 如請求項1所述的印墨組成物,其中按所述印墨組成物的總量計,以0.01重量%至10重量%的量包含所述半導體奈米棒。
- 如請求項1所述的印墨組成物,其中所述印墨組成物更包括聚合抑制劑、丙二酸、3-胺基-1,2-丙二醇、矽烷類偶合劑、調平劑、氟類界面活性劑或其組合。
- 如請求項1所述的印墨組成物,其中所述印墨組成物為用於電泳裝置的印墨組成物。
- 一種使用如請求項1至請求項16中任一項所述的印墨組成物來製造的層。
- 一種顯示裝置,包括如請求項17所述的層。
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