<Desc/Clms Page number 1>
WESTINGHOUS ELECTRIC CORPORATION, résidant à EAST PITTSBURGH
E. U.A
CELLULE ELECTROLUMINESCENTE,
La présente invention concerne les cellules électroluminescen- tes et,plus spécialement, une cellule électroluminescente construite de façon à constituer une cellule de débit lumineux et de rendement élevés.
L'étude des cellules électroluminescentes a fortement progres- sé depuis que Destriau et Mattler ont fait) ressortir les possibilités in- dustrielles d'une cellule de ce genre dans un article intitulé New Phenome- non of Electorluminessence publié dans le "London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine", Volume 38, page 700, Octobre 1947. Comme il est décrit dans cet article, une cellule électroluminescente consiste essentiel- lement en deux électrodes séparées par une matière électroluminescente.
Les électrodes elles-mêmes sont habituellement planes et parallèle s entre elles. Quand un champ électrique est appliqué à la matière fluorescente électroluminescente, en appliquant une différence de potentiel entre les deux électrodes, les particulesélectroluminescentesproduisent de la lu- mière. Cette lumière peut être utilisée en pratique, si une des électrodes est capable de transmettre la lumière. Afin de pouvoir augmenter la diffé- rence de potentiel entre électrodes, il est préférable d'enlever l'air d'en- tre les électrodes et de la remplacer par une matière diélectrique à con- stante et rigidité diélectriques supérieures à celles de l'air. En labora- toire, on utilise souvent de l'huile comme diélectrique de substitution.
Cependant, comme décrit dans l'article précité, il est préférable de rempla- cer l'huile par une matière diélectrique solide comme le polystyrène, dans les applications industrie lle s .
Les chercheurs dans le'domaine de l'électroluminescence n'avaient pas découvert jusqu'ici que la lumière se crée à la surface de contact entre la matière électroluminescente et les électrodeso L'ignorance de cette par- ticularité a donné lieu à la production de cellules électroluminescentes qui ne travaillent pas à leur rendement maximum et n'ont pas le débit lumi- neux le plus grand dont ils sont capables. Aucun effort n' a été fait pour obtenir un contact intime entre les particules électroluminescentes et les
<Desc/Clms Page number 2>
électrodes de la cellule. Suivant, une ancienne forme d'exécution, les par- ticules électroluminescentes sont mises en suspension dans une' solution' de la matière diélectrique devant remplacer l'air entre les* électrodes 'et d'un solvant.
Ce mélange est ensuite déposé, par aspersion, sur une des électrodes et, en séchant, il constitue une couche de particules électro- luminescentes enrobées dans une matière diélectrique . La couche de'parti- cules électroluminescentes enrobées dans le diélectrique est ensuite recou- verte d'une seconde électrode de façon à éliminer l'air entre l'électrode et la couche diélectrique contenant les particules électroluminescentes.
Une cellule construite de cette façon ne présente que par un hasard heureux, un contact entre les particules et l'électrode de la cellule sur laquelle la couche est appliquée. Par ce manque de contact intime entre les parti- cules électroluminescentes et les électrodes des cellules, les anciennes cellules sont constituées par des couches de particules électroluminescen- tes trop épaisses que pour avoir un rendement maximum ou un débit lumineux correspondant à toutes les possibilités de cette épaisse couche de parti- cules fluorescentes relativement inefficace.
Les particules électrolumi- Descentes et les matières diélectriques desanciennes cellules doivent trans- mettre la lumière, puisque la grande partie de la lumière des cellule s est créée à l'intérieur de la couche et doit traverser les particules fluorescen- tes et la matière diélectrique. Ceci est inutile quand les cellules sont construites de façon que la lumière se crée aux surfaces des électrodes.
La présente invention a pour but principal de procurer une cellule électroluminescente à rendement et débit lumineux élevés.
Ce but et d'autres, qui ressortiront clairement lors de la description donnée ci-après, sont atteints en procurant une cellule élec- troluminescente à contact intime entre au moins une des électrodes de la cellule électroluminescente et les particules électroluminescentes voisi- nes, et, de préférence, en utilisant plusieurs couches de particules élec- troluminescentes en contact direct et, intime avec une surface d'électrode.
L'expérience a montré qu'une cellule construite de façon qu'il y ait contact direct et intime entre les particules électroluminescentes voisines des électrodes et les électrodes elles-mêmes, a un rendement plus élevé et un débit lumineux total important. Il est entendu par "contact di- rect et intime avec la surface de l'électrode" un contact direct de la plu- part des (en substance toutes les) particules de la couche électrolumines- cente dans le voisinage immédiat de la surface de l'électrode avec cette surface d'électrode, sans matière diélectrique ni autres corps étrangers entre les particules et la surface de l'électrode.
En profitant de ce con- tact direct, il est possible d'utiliser des couches de particules fluores- cen-tes épaisses d'une seule particule, ce qui permet d'utiliser efficacement plusieurs couches électroluminescentes. Il est ainsi possible de construi- re des cellules électroluminescentes à plus de deux couches de particules électroluminescentes, ce qui était impossible jusqu'ici.
Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est une vue perspective d'une cellule électrolu- minescente conforme à l'invention et utilisant deux électrodes.
La figure 2 est une vue perspective d'une forme d'exécution de l'invention utilisant trois électrodes.
La cellule électroluminescente représentée à la figure 1 et portant la référence générale 10 comprend une électrode transmettant la lu- mière 12, de préférence en verre avec une surface conductrice 13 transpa- rente à la lumière, et une électrode 14 faite en un métal à haut pouvoir de réflexion. Les électrodes 12 et 14, qui sont, de préférence, en sub- stance planes et parallèles, sont séparées par deux couches 16 de particu- les électroluminescentes enrobées de matière diélectrique. Les couches de particules électroluminescentes sont séparées par un isolant transparent à
<Desc/Clms Page number 3>
la lumière 18 qui peut être une matière plastique transparente (résine synthétique) ou de la cellophane.
L'isolant 18 sert à relever la tension de rupture de la cellule, de manière à pouvoir appliquer des potentiels plus élevés entre les électrodes 12 et 14 de la cellule.
Les particulesélectroluminescentes voisines des surfaces con- ductrices des électrodes 12 et 14 sont en contact direct avec celles-ci.
De préférence, la couche 16 de particules électroluminescentes a une épais- seur d'une seule particule, et les particules ainsi que la matière diélec- trique transmettent, de préférence, la lumière. Il y a beaucoup de parti- cules électroluminescentes transmettant la lumière, par exemple du sulfure de zinc activé à l'argent ou au cuivre.
Quoiqu'on puisse tirer des avan- tages, conformément à la présente invention, du contact direct entre les par- ticules et l'électrode dans le cas d'une couche épaisse de plusieurs épais- seurs de particules au lieu d'une, le rendement le plus élevé est obtenu quand en substance toutes les particules de la couche se trouvent en contact avec la surface de l'électrode.,
La présente invention permet de fabriquer une cellule élec- troluminescente ayant plus de deux couches de particules électroluminescen- tes, comme représenté à la figure 2. Dans cette forme d'exécution, on uti lise deux électrodes 20 et 22 transparentes à la lumière.
L'électrode transmettant la lumière 20 est l'électrode d'éclairement et est la même que l'électrode 12 de la figure 1; elle est en verre et sa paroi intérieu- re est recouverte d'une couche électriquement conductrice 24 La surface non conductrice de l'électrode 20 constitue la surface extérieure de la cellule coté éclairemento L'électrode 22 est, de préférence, en verre et a, sur chaque paroi, une surface conductrice transparente à la lumière 13.
L'électrode 22 se trouve, dans la cellule, entre l'électrode 20 et une éleo trode métallique 26 à haut pouvoir de réflexion. Entre l'électrode d'éclai- rement 20 et l'électrode 22 se trouvent des couches 16 de particules élec- troluminescentes séparées par un isolant 18 Ce dernier est semblable à la couche isolante 18 de la figure 1.
Aussi, comme à la figure 1, les particules électroluminescen- tes de la couche 16 de la figure 2 sont enrobées d'une matière diélectrique et se trouvent pratiquement toutes en contact direct avec une surface d'élec- trodeo Donc,en substance toutesles particules électroluminescentes de la couche 16 supérieure sont en contact avec la surface conductrice 24 de l'électrode 20, tandis qu'en substance toutes les particules électrolumi- nescentes de l'autre couche 16 comprise entre les électrodes 20 et 22, sont en contact direct avec une surface conductrice de l'électrode 22. Les cou- ches de particules électroluminescentes 16 ont l'épaisseur d'une particule et laissent passer la lumière.
Il y a aussi deux couches 16 de particules électroluminescentes enrobées de matière diélectrique entre l'électrode 22 et l'électrode réflectrice 26 Ces deux couches sont aussi séparées par un isolant 18 et ressemblent en tous points aux couches de particules élec- troluminescentes comprises entre le d'électrodes 22 et 20, c'est-à-dire que les particules d'une couche sont en contact direct avec l'électrode 22 et, les particulesde l'autre couche sont en contact direct avec l'électrode 26.
La description de la cellule représentée à la figure 2 montre qu'en utilisant plusieurs couches de particules électroluminescentes trans- parentes à la lumière et de l'épaisseur d'environ une particule, et en as- surant un contact intime entre les différentes couches et des électrodes, on peut obtenir une cellule à rendement et débit lumineux total élevés.
Le débit lumineux total est augmenté parce que l'électrode métallique 26 réfléchit la lumière à travers la cellule, sans absorption anormale dans celle-ci, et parce que la quantité de lumière créée à la surface des élec- trodes est plus grande.
L'électrode 22 a été décrite comme' étant une électrode en verre recouverte, sur ses deux faces, de revêtements conducteurs. Cette électrode pourrait cependant être remplacée par toute autre électrode convenable qui
<Desc/Clms Page number 4>
serait assez mince pour laisser passer la lumière à transmettre et qui' serait conductrice sur ses deux faces. Comme il a été dit, l'électrode 26 est faite en un métal à haut pouvoir de réflexion de façon que toute lu- mière qui la touche soit renvoyée à travers les couches de matière fluores- c ente et l'électrode d'éclairement 20, vers l'extérieur.
Si la cellule doit être éclairante sur ses deux faces, l'électrode 26 peut être remplacée par une électrode semblable à l'électrode 20 et, dans ce cas, c'est l'élec- trode 22 qui doit avoir des revêtements conducteurs à haut pouvoir de ré- flexion, si on désire obtenir le maximum de rendement. Quoique la forme d'exécution préférée de l'invention prévoie le cas d'une électrode à haut pouvoir de réflexion et de couches épaisses d'une seule particule, des avantages peuvent aussi être tirés d'autres types de construction de cel- lules, pourvu que soit maintenu le principe du contact direct entre les particule s électroluminescentes et l'électrode adjacente.
On peut obtenir le contact voulu entre les particules fluores- centes et l'électrode, en déposant les particules fluorescentes, par asper- sion, sur l'électrode, après le s avoir mises en suspension dans un véhicule très volatil, comme l'alcool éthylique. Après pistolage des électrodes 12 et 14 au moyen de la suspension de articules fluorescentes dans de l'al- cool et après évaporation de l'alcool, on peut monter la cellule en appli- quant les deux électrodes l'une contre l'autre avec, entre elles, l'isolant 18. Il faut veiller à ce que chacune des électrodes ne soit recouverte que d'une mince couche de particules, afin que pratiquement toutes les par- ticules fluorescentes de chaque couche soient en contact avec les électro- des.
Après assemblage, la cellule peut être imprégnée, sous vide, d'une matière diélectrique. En principe, le même procédé peut être utilisé pour monter la cellule de la figure 2.
Quoique le dépôt de particulesélectroluminescentes sur les électrodes par pistolage soit le plus rapide, on peut utiliser un autre procédé pour déposer une mince couche de particules très régulière. Ce procédé consiste à faire flotter une pellicule de particules électrolu- minescentes sur une surface d'eau ou d'un autre liquide, puis à remonter l'électrode à travers la pellicule flottante de manière que les particu- les flottantes se déposent sur la surface de l'électrode.
Quoique les cellules électroluminescentes décrites ci-avant utilisent une couche de particules électroluminescentes laissant passer la lumière, l'invention permet aussi l'utilisation d'une matière diélectrique ne transmettant pas la lumière. Dans une cellule à matières ne laissant pas passer la lumière, on ne peut utiliser qu'une couche de particules électroluminescentes par diélectrique d'éclairement.
C'est pourquoi, dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, dans le cas d'une matière électroluminescente ne transmettant pas la lumière, l'électrode 14 est, de préférence, une électrode d'éclairement comme l'électrode 12, de façon que la lumière créée aux points de contact entre la couche 16 de particule s électroluminescentes et 1'électrode 14 sorte de la cellule à travers l'élec trode 12 Si on le désire, la seconde couche de particules électrolumines- centes 16 peut être supprimée et l'électrode 14 peut être appliquée direc- tement à la surface de la couche isolante 18.
La description qui précède montre que l'invention procure une cellule électroluminescente efficace à débit lumineux élevé, pouvant aussi utiliser des particules électroluminescentes qui ne laissent pas passer la lumière ainsi qu'une matière diélectrique ne laissant pas passer la lumière.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.