发光元件的制造方法

专利名称：发光元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及包括发光层和反光层的发光元件的制造方法。
背景技术：
使用阴极发光的显示器件中，通过用电子照射荧光层从而使透明基板上的荧光 层发光。电子通过对金属层设定阳极电势而加速，该金属层设置在透明基板相反侧的荧 光层上，因此电子穿透金属层以照射荧光层。有效地利用金属层作为反光层，将从荧光 层到透明基板侧发射的光进行高效提取。为了提高反光层的反射率，反光层的荧光层侧(反射平面)需要是平坦的。形 成平坦反射平面的方法是已知的。该方法中，反光层形成于平坦树脂层(平坦化树脂层) 上，平坦树脂层形成于荧光层上，接着通过烧成(firing)除去该树脂层以使反光层具有粗 糙度小于发光层的较光滑表面。日本专利公开No.8-315730公开了具有不同烧成温度的有机树脂的混合物作为平 坦化树脂层的材料。当烧成除去树脂层时，会在反光层内不合需要地形成裂纹或针眼。反光层内的 许多裂纹或针眼导致反光层的低反射率，并且导致亮度不足或发光不均一。

发明内容
根据本发明的方面，提供了包括发光层和反光层的发光元件的制造方法，所述 发光层含有多个发光颗粒。该方法包括制备包括发光层、设置在该发光层上的树脂层和 设置在该树脂层上的反光层的多层复合材料，和利用热分解除去该树脂层。所述树脂层 含有固体树脂和分散于该固体树脂内的多个树脂颗粒。通过热重分析测定的树脂颗粒的 质量减少达到70%的温度低于通过热重分析测定的固体树脂的质量减少达到70%的温 度。通过下述参考附图对示例性实施方案的描述，本发明的进一步特征将显而易 见。


图IA到IE示意表示根据本发明实施方案的发光元件的制造方法。图2A到2C示意表示根据本发明实施方案的发光元件。
具体实施例方式参考附图IA到1E，按步骤顺序对根据本发明实施方案的发光元件的制造方法进 行描述。如图IE中所示，本实施方案的发光元件10包括发光层2和反光层6。在如下 状态下使用发光元件10 将其设置在透明基板1上以使发光层2位于透明基板1和反光 层6之间。发光元件10可形成在透明基板1上。
(步骤1)如图IA中所示，制备具有发光层2的透明基板1。透明基板1能至少透射具有发光层2的发射波长的光，并且能透射波长360到 830nm的可见光。所述基板与树脂层3 (后述)的烧成温度相比也具有足够高的耐热性。 典型的透明基板包括玻璃基板，例如石英玻璃和钠钙玻璃。发光层2形成于透明基板1上。发光层2含有多个(一般大量)发光颗粒20， 甚至可以主要含有发光颗粒20。构成每一发光颗粒20的发光材料可以是磷光体。所述 磷光体包括产生荧光的荧光材料和产生磷光的磷光材料中的至少一种。发光层2可进一 步含有将发光颗粒20相互粘合或将发光颗粒20固定到透明基板1的其它材料。根据发光颗粒20的形状和配置，发光层2在其表面具有凹凸。凹凸程度(表面 粗糙度)主要取决于发光颗粒20的大小。许多情况下，发光颗粒20的大小有变化，凹 凸程度与发光颗粒20的中位直径紧密相关。此处提到的“中位直径”是指统计值并且由具有粒径D以上的颗粒数目占颗粒 总数的50%时粒径分布中的粒径D定义。上述粒径分布是指按照等同球体直径的数目粒 径分布，并且可通过动态光散射或激光衍射散射进行测定。粒径的进一步信息可参考JIS Z8901-2006。 “表面粗糙度”可利用由JIS B0601-2001定义的算术平均表面粗糙度进行 评价。如果发光颗粒20的中位直径显著降低，发光层2的凹凸降低，并且本发明的效 果相应变小。如果将中位直径小于2μιη的普通荧光材料用作发光颗粒20，发光层2的 亮度会显著降低。相反地，如果发光颗粒20的中位直径显著增加，发光层2的凹凸增 加，并且相应地不能提供足够平坦的反光层6。如果发光颗粒20的中位直径增加到超过 10 μ m,提供高清晰度发光元件或均勻发光变得困难。本实施方案中，可有利地利用中 位直径在2到10 μ m范围内的发光颗粒20。通过将含有大量发光颗粒的糊剂施涂于透明基板1上，然后烧成可形成发光层 2。糊剂的施涂可采用例如印刷法，如丝网印刷或胶版印刷、或浸渍、喷涂或旋涂而进 行。通过烧成施涂的糊剂，除去糊剂中的有机溶剂，使得发光颗粒20形成发光层。得到 的发光层2逻辑上厚度不小于发光颗粒20的中位直径。发光层2的厚度的上限没有特别 限定，但实用上为25 μ m或更小并且可为15 μ m或更小。可以认为甚至在糊剂已被施涂 和烧成后糊剂中发光颗粒的中位直径不会变化，并且与发光层2中的发光颗粒20相同。(步骤2)如图IB所示，在发光层2上形成树脂层3。树脂层3含有固体树脂4和多个(一般大量)树脂颗粒5。树脂颗粒5分散于固 体树脂4中。因此，固体树脂4和树脂颗粒5相互之间是相分离的，并且固体树脂4是 连续相。换而言之，树脂层3是含有作为分散介质的固体树脂4和作为分散质的树脂颗 粒5的分散体系。树脂层3也可称为含有作为基质(基础材料)的固体树脂4和作为填 料的树脂颗粒5的复合材料。本文使用的树脂层3不同于简单含有两种或更多种树脂颗粒而无树脂连续相作 为分散介质的层。本文使用的树脂层3也不同于包括由树脂颗粒组成的层和连续固体树 脂层的多层复合材料。形成树脂层3以具有平坦的表面，S卩，使表面粗糙度小于发光层2的表面粗糙 度。由于本实施方案中固体树脂4是连续相，所以树脂层3能具有平坦表面而无取决于树脂颗粒的形状或配置而形成的凹凸，不同于发光层2。尽管树脂颗粒5的中位直径可以大于发光颗粒20的中位直径，一般它不会超过 发光颗粒20的中位直径。如果发光层2含有中位直径为2到10 μ m范围内的发光颗粒 20，树脂颗粒5的中位直径可以是发光颗粒20的中位直径的1/10或更大。树脂层3的厚度可根据树脂层3的材料和形成方法和所需反光层6的平坦性进行 设定。树脂层3的厚度定义为得到发光层2的算术平均表面粗糙度Ra的中心线和得到树 脂层3的算术平均表面粗糙度Ra的中心线之间的距离。形成树脂层3以与树脂颗粒5的中位直径相比具有较大的厚度。对于形成更加 平坦的树脂层3而言，树脂层3的厚度可以是发光颗粒20的中位直径的1/2或更大，并 且可以不小于发光颗粒20的中位直径。通过将树脂层3形成为厚度不小于发光颗粒20 的中位直径，树脂层3的表面粗糙度可适当地降低至小于发光层2的表面粗糙度。然而，如果将树脂层3形成为厚度过大，反光层6可能在通过烧成除去树脂层3 后剥离。因此，树脂层3的形成厚度使得在通过烧成除去树脂层3后反光层6不会剥离。 实际应用中，树脂层3的厚度可为30 μ m或更小，甚至可为20 μ m或更小。因此，从实用的观点出发，树脂颗粒5的中位直径为30 μ m或更小，即使树脂 颗粒5具有比发光颗粒更大的中位直径。如果使用含有中位直径在2到10 μ m范围内的发光颗粒20的发光层2并且树脂 颗粒5的中位直径不小于发光颗粒20的中位直径的1/10且不大于发光颗粒20的中位直 径，树脂层3中树脂颗粒5的密度可在5体积％到30体积％的范围内。通过热重分析测定的树脂颗粒5的质量减少达到70%时的温度低于通过热重分 析测定的固体树脂4的质量减少达到70%时的温度(后面描述热分解)。下文中把通过 热重分析测定的质量减少达到70%时的温度称为“标准温度”。更具体地，“标准温度”指的是当将预定质量的物质在空气中以10士 l°C/min 的速率加热时物质的质量减少达到70%时的温度。换而言之，剩余物质的质量变为物质 初始质量的30%时的温度。在加热物质中，物质质量开始减少时的温度称为热分解起始 温度；质量减少达到50%时的温度称为热分解中点温度；和质量减少停止时的温度称为 热分解终止温度。通过各个热重分析获得树脂颗粒和固体树脂的标准温度和中点温度。 由热重分析制备的质量减少曲线中获得热分解起始温度和终止温度。关于热重分析的进 一步信息，参见 JISK7120-1987。(步骤3)如图IC所示，在树脂层3上形成反光层6。反光层6由具有金属光泽的材料，例如金属材料形成。此处使用的金属材料可 以是金属单质或混合物例如合金。例如，铝可用作金属材料。反光层6可通过已知方法 形成，例如气相沉积和溅射。反光层6的厚度可为IOnm到Ιμιη的范围内，甚至可在 50nm到400nm的范围内。通过上述步骤1到3这样形成用作发光元件的部件的多层复合材料30。这样制 备的多层复合材料30用于后续步骤4。(步骤4)如图IE中所示，将多层复合材料30的树脂层3烧成除去。这样完成 发光元件10的制造。步骤4中，通过加热树脂层3以使固体树脂4和树脂颗粒5热分解，从而除去树脂层3。理想的是完全除去树脂层3，但也会产生树脂层3的残留。步骤4能除去陷于 如图IB中所示步骤2中发光层2的发光颗粒20之间的部分树脂层组分(典型地部分固体 树脂组分)。步骤4中，更具体地，加热树脂层3到不低于树脂颗粒5的标准温度且低于 固体树脂4的标准温度的温度(第一温度)，然后进一步加热到不低于固体树脂4的热分 解终止温度且不低于树脂颗粒5的热分解终止温度的温度(第二温度)。通过将树脂层3 加热至第二温度，除去树脂层3。例如，可以以恒定的加热速率将树脂层3加热至第二 温度。可选地，在将树脂层3加热至第一温度并保持在第一温度预定时间后，可将树脂 层3加热至第二温度并保持在第二温度预定时间。固体树脂4和树脂颗粒5的加热速率 和预定保持时间可根据材料、它们的组合及它们的质量适当设定。设定第二温度以低于使透明基板1、发光层2或反光层6变形或变质而损害发光 元件功能的温度。更具体地，设定第二温度以不高于透明基板1的玻璃化转变温度且不 高于反光层6的熔点。实际应用中，第二温度为600°C或更低。图ID示意地示出步骤4过程中的状态，更具体地，处于第一温度和第二温度之 间的温度下的状态。如上所述，树脂颗粒5的热分解终止温度低于固体树脂4的热分解 终止温度。因此，树脂颗粒5先于固体树脂4烧失。因此如图ID中所示，孔50形成于 放置了树脂颗粒5的部分的树脂层3中。因此树脂层3变为多孔。虽然图ID示出固体 树脂4的质量没有减少的状态，但取决于固体树脂4的热分解起始温度可使其减少。在 这样的情况下，孔50的形状经常不同于树脂颗粒5的外形。孔可能不是完全空的。部 分树脂颗粒5可残留而没有完全热分解，或者可剩余树脂颗粒5的残渣。发光层2的表面凹凸可导致反光层6中的针孔或裂纹。许多孔50形成于步骤4 过程中的树脂层3内。孔50可减少发光层2的表面凹凸的影响以防止在反光层6中形成 针孔或裂纹。除了利用固体树脂4形成平坦的树脂层3外，由孔50产生的树脂层3的凹 凸可通过使用中位直径不超过发光颗粒20的中位直径的树脂颗粒5来适当地减少。因 此，产生自树脂层3的表面粗糙度的针孔可适当地减少。通常，树脂的热分解起始温度和终止温度的范围从几十到几百摄氏度。固体树 脂4的热分解起始温度和热分解终止温度的范围经常与树脂颗粒5的温度范围重叠。本 发明的实施方案中，树脂颗粒5的标准温度低于固体树脂4。只要树脂颗粒5的质量减 少达到70%以致30%或更多的固体树脂4剩余，基本可以认为孔50形成于树脂层3中， 相应地，发光层2的凹凸的影响能降低。尽管树脂颗粒5和固体树脂4之间的标准温度 差大通常是有利的，适合的标准温度差取决于固体树脂4和树脂颗粒5的材料、它们的组 合以及加热方法和条件。实际应用中，标准温度差可为10°C或更大，甚至可为50°C或更 大。树脂颗粒5可以具有比固体树脂4低的热分解终止温度。如果固体树脂4的热分解 终止温度高于树脂颗粒5，固体树脂4使树脂颗粒5保持在树脂层3中，因此防止树脂颗 粒5分离。树脂层3的热分解产生气体。所述气体通过树脂层3的端部或发光层2的发光 颗粒20之间的间隙释放到外部空间。所述气体也可通过可形成于反光层6中的细小针孔 或裂纹释放。将详细描述步骤2中形成树脂层3的程序、固体树脂4和树脂颗粒5。通过将发光层2上施涂的液体树脂组合物固体化以形成树脂层3。树脂组合物含有能固体化为固体树脂4的液体(下文称为液体树脂)和分散于液体树脂中的大量树脂颗 粒。从树脂颗粒5在树脂层3中的分散性的观点出发，可以是将预先将树脂颗粒已分散 于液体树脂中的树脂组合物施涂于发光层2上。可选地，可将树脂颗粒添加到已预先施涂到发光层2上的液体树脂中，然后将 树脂颗粒分散于液体树脂中，或者可将液体树脂施涂于树脂颗粒，该树脂颗粒已预先设 置于发光层2上，然后将树脂颗粒分散于液体树脂中。可将通过把树脂颗粒5分散于固 体树脂4中预先制备的树脂膜设置到发光层2上并加热以互相牢固结合。树脂组合物的施涂可通过例如印刷法，如丝网印刷或胶版印刷，或浸渍或喷涂 而进行。将树脂组合物施涂于发光层2上前，表面活性剂可任选地施涂于发光层2的表 面上。如果固体树脂4溶解于溶剂中的溶液用作液体树脂，该液体树脂可通过干燥而 固体化。如果熔融固体树脂4用作液体树脂，该液体树脂可通过冷却而固体化。如果含 固体树脂4的前体的液体用作液体树脂，该液体树脂可通过聚合而固化。固体树脂4的 前体可以是热固性材料或光固化性材料。在含有固体树脂4的前体的液体中，前体本身 可以是液体，或者可以使用固态前体的溶液。固体化可与固化组合进行。从容易图案化的观点出发，固体树脂4的前体可以是光固化性材料。这意味着 树脂组合物是可以是光敏性的。通过将施涂的树脂组合物曝光，光敏性树脂组合物使得 多个发光元件10 —次图案化。由于液体树脂的流动，树脂组合物的涂敷厚度在边缘减 少。因此，树脂颗粒5变得容易暴露于树脂层3的表面以在反光层6的表面形成突起或 使反光层6破裂。图案化可减少突起。尽管分散于液体树脂中的树脂颗粒可以是液体，但树脂颗粒与树脂层3中的树 脂颗粒5相同且为固体颗粒可能是有利的。因此可以是在步骤2中树脂组合物和树脂层3 之间树脂颗粒无不同。从形成固体树脂4的观点出发，连续相的液体可用作液体树脂。在固体化液体树脂组合物以形成树脂层3的方法以外的方法中，预先制备的含 有分散于固体树脂4中的树脂颗粒5的树脂膜可设置于发光层2上。这种情况下，树脂 膜可经挤压以粘附于发光层2，或者可使用粘合剂结合到发光层2。将树脂膜设置于发光 层2上前，树脂膜可在其上设置有反光层6。固体树脂4的实例包括丙烯酸系树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、丙烯酸系-三 聚氰胺共聚物、三聚氰胺-脲共聚物、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、 聚酰胺树脂、乙烯基树脂、纤维素树脂及这些树脂的混合物。这些树脂规定于JIS K6900-1994。从高热分解性的观点出发，固体树脂4可为丙烯酸系树脂、聚酰胺树脂、聚酯 树脂或聚氨酯树脂。而且从光固化性的观点出发，可使用丙烯酸系树脂。丙烯酸系树脂 是指丙烯酸或丙烯酸结构衍生物的聚合物，或者丙烯酸或丙烯酸衍生物与其他单体的共 聚物，并且是主要含有最大质量丙烯酸类单体的树脂(塑料)。如果丙烯酸系树脂用作固体树脂4，添加到液体树脂中的固体树脂4的前体可以 是多官能丙烯酸类单体、单官能丙烯酸类单体、反应性丙烯酸系聚合物或这些单体的混 合物。溶解于溶剂中的丙烯酸系树脂当然可以用作液体树脂。多官能丙烯酸类单体的实例包括1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、 三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙 烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二(三羟甲基 丙烷)四丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯。反应性丙烯酸系聚合物可以是单官能丙烯酸类单体例如丙烯酸或丙烯酸烷基 酯和双官能丙烯酸类单体例如甘油二丙烯酸酯的共聚物。这些反应性丙烯酸系聚合物 的实例包括丙烯酸_丙烯酸烷基酯_ 丁二醇二丙烯酸酯共聚物和丙烯酸_丙烯酸烷基 酯-甘油二丙烯酸酯共聚物。可商购的反应性丙烯酸系聚合物包括由OsakaOrganic ChemicalIndustry 生产的 BISCOAT 系列、由 Toagosei 生产的 ARON 系列和 DaicehCytec Company生产的EBECRYL系列。如果使用光固化性树脂，鉴于通过UV光曝光而聚合，液体树脂可含有光聚合引 发剂。光聚合引发剂的实例包括二苯甲酮类例如二苯甲酮、米蚩酮和4，4-双(二乙基氨 基)二苯甲酮；蒽醌类，例如叔丁基蒽醌和2-乙基蒽醌；噻吨酮类；苯偶姻烷基醚类； 和苄基缩酮类。而且，液体树脂可含有溶剂，例如水或有机溶剂，用于调节树脂组合物的粘度 以适于涂敷。所述溶剂选自那些不溶解分散于液体树脂中的树脂颗粒的溶剂。如果丙烯 酸系树脂用作固体树脂4，溶剂的实例包括异丙醇、甲苯、二甲苯、甲乙酮、萜品醇、丁 基卡必醇和丁基卡必醇乙酸酯。通过粉碎树脂块来制备树脂颗粒5。然而，树脂颗粒5可具有均一形状而非无规 形状，并且树脂颗粒5基本上是球形颗粒(下文称为树脂球)。树脂球通过已知方法制备。例如可通过悬浮聚合制备。如果使用热塑性树脂， 可通过将加热熔融的树脂雾化，然后冷却而形成树脂球。树脂颗粒5的材料具有比固体树脂4低的热分解终止温度。上述作为固体树脂4 列举的树脂可用作树脂颗粒5的材料。由于具有直链结构的丙烯酸烷基酯树脂和具有直 链结构的烯烃树脂通常具有低热分解终止温度，所以可以使用它们。这样的树脂包括聚 甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙烯和聚苯乙烯。分子中 具有高氧含量的树脂也具有低热分解终止温度。这样的树脂包括聚缩醛和乙基纤维素。可以使用可商购的树脂。例如，由Fuji Shikiso生产的FA系列(产品名称)或 由Sekisui Plastics生产的BMX系列(产品名称)可用作甲基丙烯酸丁酯系丙烯酸系树脂。 可商购的甲基丙烯酸甲酯系丙烯酸系树脂球包括由Sekisui Plastics生产的MBX系列(产 品名称)、由ToyoInk生产的Liosphere (产品名称)和由Nippon Shokubai生产的Epostar MA系列(产品名称)。甲醛缩合树脂球可以是由NipponShokubai生产的Epostar系列 (产品名称)，以及聚乙烯树脂球可以是由Sumitomo Seika Chemicals生产的LE系列(产 品名称)。现在参考图2A到2C来描述本发明实施方案的发光元件。图2A是以矩阵状配 置多个发光元件10的状态的平面图，图2B是图2A中点连线IIB-IIB所取的截面图。将发光元件10设置于透明基板1上。由发光层2发出的光透过透明基板1而观 察到。发光层2上的反光层6将由发光层2发出的光反射到透明基板1，由此提高透明基 板侧的亮度。
另外，如图2B中所示，发光元件10可包括滤色器8，以提高发光层2和透明基 板1之间光的色纯度。反光层6可具有多层结构。例如，反光层6可包括金属层和设置 在金属层和发光层之间的透明层。透明层可由例如氟化镁制成。通过根据发光层2的发 射波长调节透明层的厚度，能够控制光反射率。现在描述包括发光元件的发光装置。发光装置包括发光元件10、和使发光元件 10发光的器件。利用其发光的器件激发发光颗粒20发光，并且适合使用电子发射器件。 利用由电子发射器件发出的电子照射发光层2，发光层2发光(即阴极发光)。这种情况 下，设定电子能量和反光层6的厚度以使来自电子发射器件的电子能穿透反光层6。由 于电子能量取决于反光层6的电势，反光层6可由具有高电导率的材料制成。热阴极或 冷阴极可用作电子发射器件。来自发光层2的发光可利用光(即光致发光)实现而代替 电子。例如，将UV发光器件用作使发光层2发光的器件。通过利用UV光通过透明基 板1照射发光层2，发光层2能发光。而且本发明的方面可应用于使用电致发光的发光装 置。发光装置可用作显示装置。显示装置包括发光元件10、和使发光元件10发光的 器件。如图2A中所示，将多个发光元件10在显示装置中设置于透明基板1上。多个发 光元件10的一个或一些发光以显示图像。遮光层7可设置在发光元件10之间。遮光层7将发光元件10彼此分离以限定 发光元件10的各自区域。通过使用黑色部件作为遮光层7，能增大对比度。如图2A中所示，反光层6可由遮光层7保持，使得在发光层2和反光层6之间 形成空隙9，而发光层2和反光层6之间没有接触。空隙9增加反光层6的有效反射区 域，因此反光层6能高效地反射由发光层2发出的光。本实施方案中，树脂层3可形成大厚度，因为反光层6不具有许多针孔或裂纹， 即使增加树脂层3的厚度。因此，可控制空隙9 (即发光层2和反光层6之间的距离)的 尺寸。多个发光元件可通过间壁(隔断)彼此分离，该间壁的高度大于从透明基板1的 表面到反光层6的高度(发光元件10的高度)。间壁可用作遮光层7。发光元件可用于阴极射线管(CRT)的面板部分，该阴极射线管是显示装置的一 种。制造CRT中，制备包括多个发光元件10的面板部分和设置有电子枪(电子发射器 件)的漏斗部分。将面板部分和漏斗部分密封以形成包络(envelope)，将包络排气。在 将设置有多层复合材料30的面板部分和漏斗部分密封后，通过加热包络进行烧成以除去 树脂层3的步骤(步骤4)。本发明实施方案的发光元件可应用于薄显示装置(显示面板)。图2C示出了显 示面板。显示面板1000包括以矩阵状配置的多个发光元件10和以矩阵状配置的多个电 子发射器件12，其中发光元件10与电子发射器件12相对。发光元件10和电子发射器件 的矩阵被包括透明基板1、绝缘基板11和框部件300的包络包围。图2C中，面板100包括透明基板1和设置于透明基板1上的发光元件10。更 特别地，发光元件10的矩阵设置于透明基板1上，如图2A和图2B中所示。后板200包 括绝缘基板11、设置于绝缘基板11上的电子发射器件12的矩阵和与电子发射器件12连 接的矩阵导线13。矩阵导线13包括列导线131和行导线132。列导线131和行导线132 由绝缘层(未示出)相互隔离。
在面板100和后板200之间设置有环状框部件300，其中发光元件10对着电子 发射器件12。面板100和后板200连接到框部件300。阳极端子14通过绝缘基板11与 金属反光层6电连接。将由面板100、后板200和框部件300包围的空间抽成真空。从 而制备显示面板。通过将设置有多层复合材料30的透明基板1和后板200组合形成包络 后，通过加热包络进行通过烧成除去树脂层3的步骤(步骤4)。通过将驱动电流施加于矩阵导线13而由电子发射器件12发出电子。通过在阳 极端子14设置阳极电势，发射的电子被加速以穿透反光层6并照射发光层2。因此发光 元件10可作为阳极发挥功能。特别地，反光层6作为阳极发挥作用。通过适当地选择 向其施加驱动电流的列导线131和行导线132，驱动所需的电子发射器件12，并且对着驱 动电子发射器件12的发光元件10发光。本发明实施方案的发光元件可适合用于信息显示装置。该信息显示装置包括多 个发光元件和接收数据信号的接收电路。通过根据数据信号由发光元件发光，来自数据 信号的信息能得到显示。数据信号可通过广播或通信、或由录音装置或摄像装置接收。 数据信号包括电视信号和视频信号。本发明的实施方案能提供可靠的信息显示装置以显 示高质量图像。实施例参考实施例详细描述发光元件的制造方法。实施例1制备长300mm、宽200mm、厚2mm的玻璃基板作为透明基板1。将含有荧光 颗粒作为发光颗粒20的糊剂通过丝网印刷施涂于玻璃基板上。荧光颗粒的中位直径为 5ym并且含有发蓝光的ZnS基材料。将糊剂涂层在450°C下烧成，接着通过溶胶凝胶法 把荧光颗粒用二氧化硅固定。因此，形成厚Ilym的荧光层作为发光层2。所得样品用 作样品A。通过由Keyence制造的激光共焦显微镜VK-9700在荧光层表面的9个点荧光 层表面的4个角、角之间的中点和中心测定算术平均表面粗糙度Ra。计算算术平均表面 粗糙度Ra的9个测定值的平均值(为了方便，下文称为表面粗糙度)。样品A的荧光层 的表面粗糙度为4.8 μ m。随后，通过丝网印刷将树脂组合物施涂于样品A的荧光层的整个表面上。树脂 组合物含有分散于液体树脂中的树脂颗粒5，且通过将10重量％的树脂颗粒5、60重量％ 的固体树脂前体和30重量％的有机溶剂混和而制备。甲基丙烯酸甲酯系丙烯酸系树脂球用作树脂颗粒5。固体树脂4的前体是混合 物，该混合物含有二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯作为多官能丙烯酸酯、丙烯酸-丙烯 酸烷基酯_甘油二丙烯酸酯共聚物作为反应性丙烯酸系聚合物、2-苄基-2- 二甲基氨 基-l-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1作为光致聚合引发剂，比例为6 5 1。有机溶剂为 丁基卡必醇乙酸酯。树脂组合物的涂层在100°C下预烘焙干燥10分钟。所述涂层根据预定的形状在 UV光下曝光，接着在170°c下后烘焙40分钟。然后，将所述涂层用碱性显影剂显影。 这样形成树脂层3。通过电子显微镜观察树脂层3的截面，可以看到树脂颗粒5分散于固 体树脂4中。树脂层3的厚度是10 μ m。由树脂组合物中固体含量(树脂组分)的重量比，估算树脂层3中树脂颗粒5的体积密度。结果是14体积％。通过热重分析得到通过与上述相同的过程固化前体而形成的固体树脂4的材料 的热分解起始温度、标准温度和热分解终止温度。对树脂颗粒5进行热重分析以得到热 分解起始温度、标准温度和热分解终止温度。更具体地，固体树脂4和树脂颗粒5的测 试样品在空气气氛中以10°C /min的速率从室温加热至600°C。利用热重分析仪测定热 分解产生的质量减少，制作质量减少曲线。固体树脂4的热分解起始温度和热分解终止 温度分别是250°C和470°C，且固体树脂4的质量减少达到70%时的温度(标准温度)是 390°C。甲基丙烯酸甲酯系丙烯酸系树脂球的热分解起始温度为250°C，热分解终止温度 是410°C，标准温度是350°C。随后，通过电子束气相沉积，在树脂层3上形成200nm厚的铝层作为反光层6。 从而形成多层复合材料30。在空气气氛中在热板上以4°C /min的速率将多层复合材料从室温加热至500°C。 将多层复合材料在500°C保持90分钟后，以4°C/min的速率使温度降至室温。利用连接 到玻璃基板的热电偶测定温度。从而制备发光元件10。通过横截面FIB-SEM(聚焦离 子束扫描电子显微镜)观察发光元件10，发现树脂层3已经消失。本实施例中，利用树脂组合物制备样品Al到A7，该树脂组合物含有中位直径 为0.3到8 μ m的树脂颗粒5，如表1中所示。而且使用含有67重量％固体树脂前体和 33重量％有机溶剂而不合树脂颗粒的树脂组合物制备样品AO用于比较。在制备糊剂或树脂组合物前，预先测定荧光颗粒和树脂颗粒的中位直径。对 于中位直径为6μιη或更小的荧光颗粒和树脂颗粒，其中位直径利用由Sysmex制造的 Zetasizer Nano ZS (产品名称)通过动态光散射测定。对于中位直径大于6 μ m的颗粒， 其中位直径利用由Sysmex制造的Mastersizer 2000 (产品名称)通过激光衍射散射测定。 6μm或更小的中位直径也可通过激光衍射散射测定。通过电子显微镜进行观察，确认树 脂颗粒的粉末和多层复合材料30截面之间在外部形状上没有大的差别。通过电子显微镜 观察的荧光颗粒和树脂颗粒的表观尺寸接近中位直径。以与荧光层相同的方式测定树脂层3的表面粗糙度，样品Al到A7以及样品AO 的结果均为0.50 μ m或更小。在通过烧成除去树脂层3之前，以与荧光层相同的方式测 定铝层的表面粗糙度，样品Al到A7以及样品AO的结果均为0.50 μ m或更小。因此确 认树脂层3具有平坦化功能。在通过烧成除去树脂层3后，以与荧光层相同的方式测定铝层的表面粗糙度。 样品AO的结果为2.5 μ m，样品Al到A7的结果小于2.5 μ m，特别是样品A6为1.2 μ m。参考样品A6的表面粗糙度(100% )评价平坦性，样品A6的树脂颗粒5具有与荧 光颗粒的中位直径同样的5 μ m的中位直径。显示出与样品A6相似的表面粗糙度(80% 到120%)的样品确定为好。显示出显著优于样品A6的结果(小于80%)的样品确定为 优异，显示出显著差于样品A6的结果(大于120% )的样品确定为一般。对于针孔和裂纹的评价，通过光学显微镜在9个点观察铝层铝层的4个角、4 个角之间的中点和中心。更具体地，从玻璃基板侧用UV光照射荧光层以发光，且对有 多少来自荧光层的蓝光通过铝层泄漏进行拍摄。对拍摄照片的透射区域/非透射区域之 比进行二值化处理以得到透射区域的总面积。
样品Al到A7显示出优于样品AO的结果，且样品A6显示出样品AO结果的一 半或更少的值。参考样品A6评价针孔和裂纹的程度，样品A6的树脂颗粒5具有与荧光颗粒的 中位直径同样的5μιη的中位直径。显示出类似于样品Α6的程度(50%到150%)的样 品确定为好。显示出显著优于样品Α6的结果(小于50% )的样品确定为优异，显示出 显著劣于样品Α6的结果(大于150% )的样品确定为一般。将评价结果示于表1。实施例2实施例2中，形成6 μ m厚的含有发蓝光且中位直径为2 μ m的ZnS基荧光颗粒的 荧光层作为发光层2。所得样品用作样品B。样品B的荧光层的表面粗糙度为1.8 μ m。随后，在样品B的荧光层上形成5 μ m厚的树脂组合物的树脂层3。所述树脂组 合物仅在树脂颗粒5的中位直径上不同于实施例1中使用的树脂组合物。而且，以与实 施例1中相同的方式制备发光元件。本实施例中，利用树脂组合物制备样品B8到B13，该树脂组合物含有中位直径 为0.1到3μιη的树脂颗粒5，如表1中所示。另外，使用含有67重量％的固体树脂前体 和33重量％的有机溶剂但不合树脂颗粒的树脂组合物，制备用于比较的样品Β0。以与荧光层相同的方式测定树脂层3的表面粗糙度，样品Β8到Β13以及样品BO 的结果均为0.50 μ m或更小。在通过烧成除去树脂层3前，以与荧光层相同的方式测定 铝层的表面粗糙度，样品B8到B13以及样品BO的结果均为0.50 μ m或更小。在通过烧成除去树脂层3后，以与荧光层相同的方式测定铝层的表面粗糙度。 样品BO的结果为1.4 μ m，样品B8到B13的结果小于1.4μιη，特别是样品Β12为 0.78 μ m。评价针孔和裂纹的程度。样品B8到B13显示出优于样品BO的结果，样品B12 显示样品BO的结果的一半或更小的值。参考样品B12，以与实施例1中相同的方式评价平坦性和针孔以及裂纹的程度， 样品B12的树脂颗粒5具有与荧光颗粒的中位直径同样的2 μ m的中位直径。将评价结果示于表1。实施例3实施例3中，形成21 μ m厚的含有发蓝光且中位直径为ΙΟμιη的ZnS基荧光 颗粒的荧光层作为发光层2。所得样品用作样品C。样品C的荧光层的表面粗糙度为 9.2 μ m。随后，在样品C的荧光层上形成18 μ m厚的树脂组合物的树脂层3。所述树脂 组合物仅在树脂颗粒5的中位直径上不同于实施例1中使用的树脂组合物。然后以与实 施例1中相同的方式制备发光元件。本实施例中，利用树脂组合物制备样品C14到C19，该树脂组合物含有中位直径 为0.5到12 μ m的树脂颗粒5，如表1中所示。另外，使用含有67重量％的固体树脂前 体和33重量％的有机溶剂但不含树脂颗粒的树脂组合物，制备用于比较的样品CO。以与荧光层相同的方式测定树脂层3的表面粗糙度，样品C14到C19以及样品 CO的结果均为1.0 μ m或更小。在通过烧成除去树脂层3前，以与荧光层相同的方式测定铝层的表面粗糙度，样品C14到C19以及样品CO的结果均为1.0 μ m或更小。通过烧成除去树脂层3后，以与荧光层相同的方式测定铝层的表面粗糙度。样 品CO的结果为3.3 μ m，样品C14到C19的结果小于3.3 μ m，特别是样品C18为2.1 μ m。评估针孔和裂纹的程度。样品C14到C19显示出优于样品CO的结果，样品C18 显示出样品CO的结果的一半或更小的值。参考样品C18，以与实施例1中相同的方式评估平坦性和针孔以及裂纹的程度， 样品C18的树脂颗粒5具有与荧光颗粒的中位直径同样的10 μ m的中位直径。将评价结果示于表1。实施例4实施例4中，在样品A的荧光层上形成10 μ m厚的树脂组合物的树脂层3。所 述树脂组合物仅在树脂颗粒5的材料的中位直径上不同于实施例1中使用的树脂组合物。 随后，以与实施例1相同的方式制备发光元件。甲基丙烯酸丁酯系丙烯酸系树脂球用作树脂颗粒5。甲基丙烯酸丁酯系丙烯酸系 树脂球的热分解起始温度为250°C，热分解终止温度为400°C，标准温度为330°C。本实施例中，利用树脂组合物制备样品A20到A26，该树脂组合物含有中位直 径为0.1到8 μ m的树脂颗粒5，如表1中所示。以与荧光层相同的方式测定树脂层3的表面粗糙度，样品A20到A26的结果均 为0.50 μ m或更小。在通过烧成除去树脂层3之前，以与荧光层相同的方式测定铝层的 表面粗糙度，样品A20到A26的结果均为0.50 μ m或更小。在通过烧成除去树脂层3后，以与荧光层相同的方式测定铝层的表面粗糙度。 样品A20到A26的表面粗糙度小于2.5 μ m，样品A25的表面粗糙度为1.0 μ m。评估针孔和裂纹的程度。样品A20到A26显示出优于样品AO的结果，样品A25 显示出样品AO的结果一半或更小的值。参考样品A25，以与实施例1中相同的方式评估平坦性和针孔以及裂纹的程度， 样品A25的树脂颗粒5具有与荧光颗粒的中位直径同样的5 μ m的中位直径。将评价结果示于表1。表权利要求
1.包括发光层和反光层的发光元件的制造方法，所述方法包括制备多层复合材料，该多层复合材料包括含有多个发光颗粒的发光层、设置于该发 光层上的树脂层和设置于该树脂层上的反光层；和利用热分解除去该树脂层，其中该树脂层含有固体树脂和分散于该固体树脂中的多个树脂颗粒，且通过热重分 析测定的该树脂颗粒的质量减少达到70%的温度低于通过热重分析测定的该固体树脂的 质量减少达到70%的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述树脂颗粒的中位直径小于或等于所述发光颗 粒的中位直径。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述发光颗粒的中位直径在2到10μ m的范围 内，且所述树脂颗粒的中位直径是所述发光颗粒的中位直径的1/10或更大。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述树脂层中所述树脂颗粒的密度在5体积％到 30体积％的范围内。
5.根据权利要求1到4任一项所述的方法，其中制备所述多层复合材料包括将树脂组 合物施涂于所述发光层上，然后使所述树脂组合物固体化，其中所述树脂组合物含有液体，通过所述固体化而变为所述固体树脂，且所述树脂 颗粒分散于所述液体中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述树脂组合物具有光敏性，且施涂于所述发光 层上的所述树脂组合物通过曝光以预定图案固化。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述固体树脂包括丙烯酸系树脂。
8.根据权利要求1到4任一项所述的方法，其中所述树脂层的厚度不小于所述发光颗 粒的中位直径且不超过30 μ m。
9.制造发光装置的方法，所述发光装置包括发光元件和使该发光元件发光的器件， 所述方法包括通过权利要求1到4任一项所述的方法制造所述发光元件。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述树脂层的厚度不小于所述发光颗粒的中位 直径且不超过30 μ m。
11.制造发光装置的方法，所述发光装置包括发光元件和使该发光元件发光的器件， 所述方法包括通过权利要求5所述的方法制造所述发光元件。
全文摘要
发光元件的制造方法，包括通过热分解除去多层复合材料的树脂层。所述多层复合材料包括含有多个发光颗粒的发光层、设置于该发光层上的树脂层和设置于该树脂层上的反光层。所述树脂层含有固体树脂和分散于该固体树脂中的多个树脂颗粒。通过热重分析测定的所述树脂颗粒的质量减少达到70％时的温度低于通过热重分析测定的所述固体树脂的质量减少达到70％时的温度。
文档编号H01J9/22GK102024641SQ20101028413
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月13日 优先权日2009年9月11日
发明者三井田淳, 友野晴夫 申请人:佳能株式会社