DE3133853A1

DE3133853A1 - "substrat fuer duennfilm-elektrolumineszenzanzeigen"

Info

Publication number: DE3133853A1
Application number: DE19813133853
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Nara Nara Endo; Takaaki Tenri Nara Horita; Hiroshi Nara Kishishita; Etsuo Mizukami; Hisashi Wakayama Wakayama Uede
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1981-08-27
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE3133853C2; US4731958A; GB2094289B; JPS5744990A; GB2094289A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Dünnfilm-Elektrolumineszenz-(EL-) Anzeigen und insbesondere auf einen als Träger für eine Dünnfilm-EL-Anzeige dienendes Glassubstrat.

Eine in Fig. 1 der anliegenden Zeichnung dargestellte herkömmliche EL-Anzeige besteht aus einem transparenten Glassubstrat 1, einer darauf aus In-O^, SnO^ oder dgl. aufgebrachten transparenten Elektrode 2, einer aus Y₂°3' ^Ti(?2 ^oder ^S¹ · gebildeten ersten dielektrischen Schicht 3, einem EL-Dünnfilm 4 aus ZnS:Mn und einer zweiten dielektrischen Schicht 5 aus einem ähnlichen Material wie Schicht 3. Auf die zweite dielektrische Schicht 5 ist eine Gegenelektrode 6 aus aufgedampften Al aufgetragen. Die erste dielektrische Schicht 3 ist durch Bedampfen oder mittels einer Elektronenstrahl-Aufdampftechnik hergestellt. Der EL-Dünnfilm 4 besteht aus in gewünschter Menge mit Mn dotiertem ZnS und wird durch Anlegen einer Wechselstromquelle 7 zwischen der Elektrode 2 und Gegenelektrode 6 aktiviert.

Beschrieben ist ein derartiges EL-Anzeigeelement beispielsweise in der auf die Anmelderin zurückgehenden US-Patentschrift Nr. 3.967/112.

Üblicherweise wird als Material für das Glassubstrat 1 Borsilikatglas (Borosilic Acid), beispielsweise mit der Handelsbezeichnung Pyrex-Glas, verwendet und zur Erzielung einer besonders glatten Oberfläche einer Feuerpolitur unterzogen. Danach wird das Borsilikatglas beschnitten, an den Kanten flächig bearbeitet und mittels einer oberflächenaktiven Lösung sowie mit reinem Wasser gesäubert. Die Glasoberfläche wird mit Freon-Dampf getrocknet und das so präparierte Glas durch Aufdampfen mehrerer Schichten nacheinander zu dem EL-Anzeigeelement verarbeitet.

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Ein Nachteil eines feuerpolierten Glassubstrats ist seine unvermeidbar schlechte Ebenheit. Da es im Durchschnitt pro

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10 cm bis zu etwa 0,5 mm gekrümmt ist, sind nur schwierig

gleichmäßige und ebene Schichten im EL-Anzeigeelement zu erzielen. Das unebene feuerpolierte Substrat erschwert außerdem die vollkommene Abdichtung des Glassubstrats sowie einer der Versiegelung gegen Feuchte dienenden Glashülle. Eine derartige Versiegelungs'hülle wird" üblicherweise zum Schutz des EL-Anzeige-' elements vor Umgebungsfeuchtigkeit an dem Glassubstrat be-TO festigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zur Herstellung von EL-Anzeigeelementen besser geeignetes Glassubstrat zu schaffen sowie ein. Verfahren zur Herstellung eines derartigen Glassubstrats zu nennen.

Die'erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist ■ produktseitig im Patentanspruch 1 und verfahrensseitig im Patentanspruch 2 angegeben.

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Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, Glassubstrate für Elektrolumineszenzanzeigen so herzustellen, daß ihre Oberflächen frei von abgelagerten Hydrolyse-Produkten sind.

"Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens zur Herstellung erfindungsgemäßer Glassubstrate besteht darin, die Oberfläche des vorbereiteten Glässubstrats' unter Vermeidung des Eintauchens· in eine Säurelösung zti reinigen. Dadurch bleibt das zur. Verarbeitung· in einem^; EL-Anzeigelement vorbereitete Glassubstrat auf seinen Oberflächen frei von Hydrolyse-Produkten.

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Ein mit einem erfindungsgemäßen Glassubstrat ausgestattetes EL-Anzeigeelement kann höheren Betriebsspannungen bzw. elektrischen Feldern ausgesetzt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das zuvor erläuterte herkömmliche Dünnfilm-EL-Anzeigeelemerit, Fig. 2 einen Schnitt durch ein· herkömmliches· Glassubstrat,

dessen Oberfläche Hydrolyse-Produkte aufweist, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Glassubstrat, dessen Oberfläche erfindungsgemäß frei von Hydrolyse-Produkten ist,
Fig. 4A,B und C graphische Darstellungen der Beziehung

zwischen einer an EL-Elemente angelegten Gleichspannung und der Spannungsfestigkeit bei verschiedenen Glassubstrat-Arten und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Versiegelung eines EL-Anzeigeelements.

Ein aus Borsilikatglas (Borosilic Acid) ausgeschnittenes und an den Kanten plan bearbeitetes Glassubstrat wird nach zwei Schleifbearbeitungen vorgereinigt, dann in einer Lösung und in reinem Wasser gründlich gesäubert und schließlich mit Freondampf getrocknet. Die zweite Schleifbearbeitung muß sorgfältig ausgeführt werden, erfordert hohe optische Schleifqualität und muß eine sogenannte Photomaskenqualität erreichen. Dielektrische Schichtdurchbrüche in dem EL-Anzeigeelement sind zu verwerfen.

Auch die Vor- und Entreinigungsschritte müssen sehr sorgfältig durchgeführt werden. Dabei wird das Glassubstrat gewöhnlich in eine weiche Fluorwasserstoff-Säurelösung zum

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Entfernen von Schleifabrieb eingetaucht. Gewöhnlich entstehen auf der Oberfläche eines in eine Säurelösung wie Fluorwasserstoffsäure-Lösung eingetauchten Glassubstrats aus Borsilikatglas Hydrolyse-Produkte wie ein Film aus Silicagel, weil der Glasoberfläche alkalische Komponenten bzw. alkalische Erden entzogen werden.

Wenn auf einem derartigen Glassubstrat 1 (Fig. 2) ein In₂O₃-FiIm oder dgl. gebildet wird und gleichzeitig auf dem Film Elektrodenstreifen durch Ätzen geformt werden» kann die Ätzflüssigkeit die Hydrolyse-Produkte 3 durchdringen.· Die Ätzkanten der in Fig. 2 mit 2 bezeichneten transparenten Elektroden werden dann so scharfkantig, daß sie für ein Dünnfilm-EL-Anzeigeelement wegen des darin zwischen den Schichten anliegenden hohen elektrischen Feldes ungeeignet sind. Deshalb ist eine Abdeckung der Ätzkanten durch einen Isolierfilm unbedingt erforderlich.

Bei ungenügender Abdeckung führt das dort konzentrierte hohe elektrische Feld zu einem dielektrischen Durchbruch. Versuche haben ergeben, daß auf einem mit

Hydrolyse-Produkten bedeckten Glassubstrat gebildete Dünnschichten zur Rißbildung neigen, so daß der elektrische Widerstand der Schicht herabgesetzt wird.

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Das in Fig. 3 geschnitten dargestellte erfindungsgemäß behandelte Glassubstrat 1 wurde nach der Schleifbearbeitung nicht in eine Säurelösung wie Fluorwasserstoff-Säurelösung getaucht, und deshalb finden sich keine Hydrolyse-Produkte auf seiner Oberfläche. Die durch Ätzen erzeugten transparenten Elektroden 2 steigen an den Kanten sanft an,weil das Ätzmittel keine (hier fehlenden) Hydrolyse-Produkte durchdringt. ■ . ■

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• In Fig. 4A... 4C ist die Spannungsfestigkeit von Fig. 1 entsprechenden EL-Anzeigen mit unterschiedlichen Glassubstraten abhängig von einer angelegten Gleichspannung graphisch dargestellt. In Fig. 4A wurde ein Glassubstrat T mit und in Fig. 4B eines ohne. Hydrolyse-Produkte verwendet und in Fig. 4C ein herkömmliches feuerpoliert.es Glassubstrat benutzt.

Das Fig. 4B zugrundeliegende EL-Anzeigelement hat eine um etwa 50 V bessere Spannungsfestigkeit als das Element von . Fig. 4C. Dagegen hat das Fig. 4A zugeordnete herkömmliche EL-Anzeigeelement eine um insgesamt etwa 20 V schlechtere Spannungsfestigkeit als das Element von Fig. 4C, und außerdem zeigt sich in Fig. 4A deutlich ein dielektrischer Durchbruch an den Kanten der transparenten Elektroden.

Das EL-Anzeigeelement aus Fig. 4B ist allen anderen deutlich überlegen.

Das in Fig. 5. angeschnitten dargestellte EL-Anzeigeelement ist durch eine abgedichtet auf sein Glassubstrat 1 aufgesetzte Schutzplatte 10 aus Glasfeuchte nicht gegen das Eindringen von äußerer Feuchtigkeit geschützt. Feuchtigkeit würde das Anzeigeelement 9 schädigen. Der Rand der Schutzplatte 10 ist mittels eines organischen Klebemittels 11 wie beispielsweise eines lichtaushärtenden Harzes auf dem Glassubstrat 1 dicht befestigt. Die Klebemittelschicht 11 muß sehr dünn und in gleichmäßiger Dicke ausgebildet sein.

Bei einem herkömmlichen feuerpolierten Glassubstrat mit stark gekrümmter Oberfläche müßte die Dicke der organischen Klebeschicht 11 zwischen etwa 10 bis 300 um unterschiedlich dick sein. Bei Verwendung eines nicht feuerpolierten erfindungsgemäßen ebenen Glassubstrats 1 kann, die organische

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Klebeschicht 11 dagegen etwa 10 bis 20 μια bei gleicher Dicke gewählt werden. Die Dicke ist frei wählbar. Eine so dünne Klebeschicht 11 bildet eine sichere Feuchtigkeitssperre zwischen den Glassubstraten 1 und 10, so daß ein erfindungsgemäßes EL-Anzeigelement mindestens dreimal so lange feuchtigkeitsresistent bleibt als ein herkömmlich versiegeltes EL—Anzeigelement»

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres !'Office european des brevets

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister SKSÜ"^M0"^er Artur-Ladebeck-StrasseSI . ;

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

Case: 1708-GER-A

Mü/Gdt/vL 27. August 1981

SHARP KABüSHIKI KAISHA

22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku,

Osaka 545, Japan

Substrat für Dünnfilm-Elektrolumineszenzanzei.gen

Priorität: 29. August 1980, Japan, No. .55-120914/1980

PATENTANSPRÜCHE '

Glassubstrat als Unterlage eines Elektrolumineszenz-(EL-) Anzeigeelements mit zwei als EL-Dünnfumschichten ausgebildeten dielektrischen Schichten und zwei daran befestigten Elektrodenschichten,

dadurch gekennzeichnet, d a ß das Glassubstrat (1) aus Borsilikatglas (Borosilic Acid) hergestellt und frei von abgelagerten Hydrolyse-Produkten wie. Silikagelablagerungen und dgl. ist.

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2. Verfahren zur Herstellung eines Glassubstrats nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .- ein Glassubstrat aus Borsilikatglas (Borosilic Acid) vorbereitet,

. - mindestens eine Oberfläche des Glassubstrats geschliffen, und

-' die Oberfläche des Glassubstrats unter Vermeidung ihres Eintauchens in eine Säurelösung und so gereinigt wird, daß die Oberfläche des Substrats frei von Hydrolyse-Produkten ist.