DE3133853C2

DE3133853C2 - Verfahren zum Herstellen eines Glassubstrates als Unterlage eines Elektrolumineszenz-Anzeigeelements

Info

Publication number: DE3133853C2
Application number: DE3133853A
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: 1984-04-26
Also published as: DE3133853A1; US4731958A; GB2094289B; JPS5744990A; GB2094289A

Abstract

Ein Glassubstrat (Fig. 3) als Träger für ein Elektrolumineszenz-(EL-)Anzeigeelement mit zwei als EL-Dünnfilmschichten ausgebildeten dielektrischen Schichten und zwei darauf angeordneten Elektrodenschichten ist erfindungsgemäß aus Borsilikatglas od.dgl. hergestellt und seine Oberfläche ist frei von Hydrolyse-Produkten. Dadurch können die aufgedampften Elektrodenschichten an ihren Kanten eine für die Einwirkung des elektrischen Feldes günstige Form erhalten. Bei der Herstellung des Glassubstrats wird die Ablagerung von Hydrolyse-Produkten auf der Glasoberfläche dadurch vermieden, daß die Oberfläche bei der Reinigung nicht mit einer Säurelösung in Berührung gebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hersteilen eines Glassubstrates als Unterlage eines Elektrolumineszenz-Anzeigeelements (im folgenden als EL-Anzeigeelement bezeichnet) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Ein in F i g. 1 der anliegenden Zeichnung im Querschnitt dargestelltes herkömmliches EL-Anzeigeelement besteht aus einem transparenten Glassubstrat 1, einer darauf aus Ιη2θ5, SnO2 oder dergl. aufgebrachten transparenten Elektrode 2, einer aus Y2O3, T1O2 oder dgL 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 39 67 112.

Üblicherweise wird als Material für das Glassubstrat 1 Borsilikatglas 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.

Ein Nachteil eines feuerpolierten Glassubstrats ist seine unvermeidbar schlechte Ebenheit. Da es im Durchschnitt pro 10 cm² 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 Versiegelungshülle wird üblicherweise zum Schutz des EL-Anzeigeelements vor Umgebungsfeuchtigkeit an dem Glassubstrat befestigt.

Im folgenden wird ein weiteres übliches Verfahren ^H zur Herstellung eines Elektrolumineszenz-Anzeigeelements gemäß F i g. 1 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das Glassubstrat anstelle durch Feuemolitur durch Schleifen ebengemacht Dabei entsteht ein besonderes Problem, auf das anhand der F i g. 2 hingewiesen wird.

Ein aus Borsilikatglas 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 Schleifbi irbeitung muß sorgfältig ausgeführt werden, erfordert hohe optische Schleifqualität und muß eine sogenannte Photomaskenquaäität erreichen. Dielektrische Schichtdurchbrüche in dem EL-Anzeigeelement sind zu verwerfen.

Auch die Vor- und Endreinigungsschritte müssen sehr sorgfältig durchgeführt werden. Dabei wird das Glassubstrat gewöhnlich in eine weiche FluorwasserstofT-Säurelösung zum Entfernen von Schleifabrieb eingetaucht Gewöhnlieh 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-Film oder dgl. gebildet wird und gleichzeitig auf dem Film Elektrodenstreifen durch Ätzen geformt werden, kann die Ätzflüssigkeit die Hydrolyse-Produkte 8 durchdringen. Die Ätzkanten der in F i g. 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das 2:u einem Elektrolumineszenz-Anzeigeelement führt, das höheren Betriebsspannungen und damit höheren elektrischen Feldern ausgesetzt werden kann.

Die erfiindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch angegeben.

Durch Vermeiden einer Säurereinigung gelingt es, Glassubstrate für Elektrolumineszenz-Anzeigen so herzustellen, daß ihre Oberflächen frei von abgelagerten Hydrolyse-Produkten sind.

Die Erfindung wird im folgenden im Vergleich zum Stand der Technik anhand von Fig.3 bis 5 näher veranschaulicht. Es zeigt

Fig.3 einen Schnitt durch ein Glassubstrat, dessen Oberfläche frei von Hydrolyse-Produkten ist,

Fig.4A, B und C graphische Darstellungen der Beziehung zwischen einer an EL-Anzeigeelemente angelegten Gleichspannung und der Spannungsfestigkeit bei verschiedenen Glassubstrat-Arten und

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

Das in F i g. 3 geschnitten dargestellte 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 ihier fehlenden) Hydrolyse-

Produkte durchdringt

In Fig.4A ... 4C ist die Spannungsfestigkeit von F i g. 1 entsprechenden EL-Anzeigeelementen mit unterschiedlichen Glassubstraten abhängig von einer angelegten Gleichspannung graphisch dargestellt In Fig.4A wurde ein Glassubstrat 1 mit und in Fig.4B eines ohne Hydrolyse-Produkte vci-wendet und in F i g. 4C ein herkömmliches feuerpoliertes Glassubstrat benutzt

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

Das EL-Anzeigeelement aus F i g. 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 dicht gegen das Eindringen von äußerer Feuchtigkeit geschützt Feuchtigkeit würde das Anzeigeelement 3 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 feuerpoilerten Glassubstrat mit stark gekrümmter Oberfläche müßte die Dicke der organischen Klebeschicht 11 zwischen etwa 10 bis 300 μηι unterschiedlich dick sein. Bei Verwendung eines Glassubstrats 1 gemäß Fig.3 kann die organische Klebeschicht 11 dagegen etwa 10 bis 20 μηι bei gleicher Dicke gewählt werden. Die Dicke ist frei wählbar. Eine so dünne Klebeschicht 11 bildet eine sichere Feuchtigkeitssperre zwischen dem Glassubstrat 1 und der Schutzplatte 10, so daß das EL-Anzeigeelement mit einem Glassubstrat gemäß Fig.3 mindestens dreimal so lange feuchtigkeitsresistent bleibt als ein herkömmlich versiegeltes EL-Anzeigelement

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines Glassubstrates (1) aus Borsflikatglas als Unterlage eines Elektrolumineszenz- Anzeigeelement« mit zwei als Elektrolumineszenz-Dünnrümschichten ausgebildeten dielektrischen Schichten {3,5) und zwei Elektrodenschichten {2,6), bei welchem Verfahren zunächst diejenige Oberfläche des Glassubstrates, auf die die Schichten aufgebracht werden, durch Schleifen eben gemacht wird und diese Oberfläche dann gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Oberfläche nach dem Schleifen unter Vermeidung ihres Eintauchens in eine Säurelösung gereinigt wird.

15