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PROCEDE DE PREPARATION D'UNE POUDRE ELECTRO-LUMINESCENTEo
L'invention concerne un procédé de préparation d'une poudre élec- tro-luminescente une poudre obtenue par ce procédé, et un élément électroluminescent comportant une telle poudre.
Il est connu que certaines,substances solides placées dans un champ électrique alternatif émettent un rayonnement. Ce phénomène est appelé "électro-luminescence". Il peut se percevoir; par exemple, lorsqu'on recouvre les deux faces d'une couche d'une telle substance, d'électrodes dont au moins l'une transmet le rayonnement engendré et que l'on applique une tension alternative entre les électrodes. Toutes les substances qui présentent de la photoluminescence ou de la cathodo-luminescence ne son% 'pas excitées par un champ électrique alternatif. Toutefois, on a proposé à plusieurs reprises de préparer les substances électro-luminescentes par les procédés utilisés pour la préparation de substances photo-luminescentes ou cathodoluminescentes.
En général, on a utilisé des sulfures de zinc, éventuellement mélangés avec de l'oxyde de zinc, additionné d'activants comme d'usage pour les substances servant à la photo-luminescence ou à la cathodo-luminescence.
Il a été constaté que le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir des poudres à très forte électro-luminescence.
Dans un procédé conforme à l'invention, des particules photo-luminescentes et/ou cathodo-luminescentes, constituées par une substance cristalline dont le réseau cristallin est constitué par au moins un élément de chacun des groupes 1. zinc et cadmium
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2. soufre et sélénium 3. argent, cuivre, plomb, manganèse, scandium, gallium, indium, phosphore, arsenic, or, antimoine, 'chlore, brome et aluminium, et ce de façon que le nombre d'atomes des éléments du groupe 1 soit égal au nombre d'atomes des éléments du groupe 2 et que le rapport du nombre d'atomes des éléments du groupe 3 au nombre d'atomes des éléments du groupe 1 soit compris entre 10-6 :
1 et 5.10-2 : 1, sont soumisesà un traitement avec du cuivre ou des composés de cuivre, et/ou avec de l'or ou des composés d'or, de façon qu'à l'extérieur des particules se forme une couche plus riche en cuivre et/ou en or qu'à l'intérieur des particules.
Dans un procédé conforme à l'invention, on part donc de particules photo-luminescentes et/ou cathode-luminescentes homogène constituées par une substance cristalline connue que l'on traite de façon à former des particules inhomogènes. La particularité est que ce traitement fournit une poudre qui, dans un champ alternatif électrique fournit une plus forte luminescence que les particules photo-luminescentes et/ou cathodo-luminescentes, avant le traitement, mais le rayonnement émis conserve pratiquement la même longueur d'onde.
Le traitement nécessaire pour engendrer les propriétés électro- luminescentes peut s'effectuer de plusieurs façons. C'est ainsi que l'on peut plonger les particules photo-luminescentes et/ou cathodo-luminescentes, dans une solution de composés de cuivre, ou de composés d'or, de façon à in- troduire du cuivre, ou de l'or, dans la couche extérieures des particules.
Il se produit probablement ici un échange du cuivre, ou de l'or, avec les é- léments des groupes 1 et 3, que comportent les particules* Au besoin, on peut sécher les particules, par exemple à une température comprise entre 100 et 180 C.
Dans une variante particulièrement avantageuse du procédé, on peut provoquer le dépôt du cuivre ou de l'or, par une vaporisation dans le vide. Ce procédé peut être réalisé de façon connue en veillant que les tain.- pératures et les pressions dans le réservoir où s'effectue la vaporisation, aient les valeurs requises. On peut également introduire les particules photo-luminescentes et/ou cathodo-luminescentes dans un récipient contenant une plaque de cuivre et/ou d'or, au-dessus d'une couche de poudre. On peut alors pulvériser le cuivre et/ou l'or en provoquant une décharge entre cette plaque faisant office de cathode et une-anode judicieusementdisposée. Dans un tel procédé, on utilise, par exemple, un gaz rare, à basse pression.
Il y a lieu de noter qu'il est recommandable de maintenir les particules constam- ment en mouvement tant pendant la vaporisation que pendant la pulvérisation.
Dans tous les procédés, on procède de façon à amener dans la couche extérieure, de préférenqè, une quantité de 10- à 10-5 atomes de cuivre ou d'or par molécule des composés des groupes 1 et 2. Le procédé d'immersion permet d'obtenir facilement ce résultat, en introduisant dans le liquide, la quantité tout juste nécessaire de composé de cuivre ou d'or. On a en effet constaté que dans le cas d'immersion, tous les ions métalliques se précipi- tent rapidement sur les particules. Dans le cas de pulvérisation, il suffit d'arrêter le processus au moment requis, tandis que lors de la vaporisation, on peut appliquer d'avance, sur le filament, une quantité d'élément telle, que tout doit être évaporé.
On peut encore améliorer l'électro-luminescence en chauffant la poudre, après le traitement décrit, à une température comprise entre 400 et 800 C. pendant un temps qui peut varier de quelques minutes à quelques heures.
Dans le procédé décrit jusqu'à présent, les particules photo-lu- minescentes ou cathodo-luminescentes, sont traitées telles quêlles; toutefois, on peut également former de ces particules une couche cohérente, et soumettre cette couche aux traitements mentionnés. Ce procédé complète donc la fabri- cation d'un élément électro-luminescent. En effet, un tel élément est géné-
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ralement constitué par une couche de fond conductrice, une couche formée par la poudre-électro-luminescente et par une seconde couche conductrice appliquée sur la couche de poudre, le tout de façon qu'au moins l'une des couches conductrices transmette le rayonnement émis par l' électrode lumines- cente. En générale on appliquera l'une des couches conductrices sur un fond robuste, par exemple en verre.
La poudre électro-luminescente peut être noyée, par exemple, dans de l'huile minérale ou dans une résine synthétique à constante diélectrique plus grande que celle de l'air.
L'invention sera expliquée à l'aide des exemples suivants.
EXEMPLE I.
On plonge 100 g de ZnS activé avec 10-4 atome d'or, et 10-4 ato- me de chlore par molécule de ZnS, dans 100 cm3 d'une solution aqueuse de CuSO, molaire à 0,001. Après quelques minutes, on enlève la poudre de la solution et on la sèche à une température de 150 C. La poudre obtenue pré- sente une électro-luminescence verte.
EXEMPLE II.
On plonge 100 de ZnS contenant 10-4 atome d'aluminium par molé- cule de ZnS, dans 1000 cm d'une solution aqueuse de CuSO4 molaire à 0,001.
Après quelques minutes, on enlève la poudre de la solution, et on la sèche à une température de 100 C; la poudre obtenue présente une électro-lumines- cence bleue.
EXEMPLE III.
On plonge 100 g de ZnS activé avec 10-3 atome d'argent et 10-2 atome de manganèse par molécule de ZnS, dans 1000 cm3 dune solution aqueuse de AuCl2, molaire à 0,001. Après quelques minutes, on enlève la poudre de la solution et on la sèche à une température de 180 C. La poudre obtenue présente une électroluminescence jaune.
EXEMPLE IV.
Dans un récipient fermé, qui peut être raccordé à une canalisa- tion à vide, on introduit 100 g de (ZnCd)S, le rapport du ZnCs au CdS étant de 60:40, activé avec 10-4 atome de cuivre par molécule de (ZnCd)S. Dans ce récipient, se trouve un filament recouvert de cuivre. En chauffant le filament, après que le vide a été pratiqué dans le récipient, on vaporise le cuivre et celui-ci se précipite sur les particules de (ZnCd)S. Après une vaporisation suffisante, on arrête le chauffage et on retire la poudre du récipient. La poudre obtenue présente une électro-luminescence jaune.
EXEMPLE V.
Dans un récipient fermé, qui peut être raccordé à une canalisa- tion à vide, on introduit 100 g de (ZnCd)S à rapport ZnS:Cds = 85:15 cet ac- tivé avec 10-4 atome d'argent, 10-4 atome de Au, et 2.10-4 atome de Al par molécule de (ZnCd)S. Dans ce récipient se trouve un filament recouvert d'or.
En chauffant le filament, après avoir pratiqué le vide dans le récipient, on vaporise l'or et celui-ci se précipite sur les particules de (ZnCd)S. Par agitation, on maintient le (ZnCd)S en mouvement. Après une vaporisation suf- fisante, on arrête le chauffage et on sort la poudre du récipient. Le pro- duit obtenu présente une électro-luminescence blanc-jaunâtre.
EXEMPLE VI.
On introduit dans un récipient 100 g de Zn (SSe) à rapport ZnS : ZnSe = 50:50 et activé avec 10-4 atome de cuivre par molécule de Zn(SSe) et contenant en outre du chlore. Dans ce récipient se trouve une plaque de cuivre. Après que l'on a rempli le récipient d'argon jusqu'à une pression de 10-4 mm de mercure, on provoque, à l'aide d'une haute tension, une déchar- ge dans le gaz entre la plaque de cuivre et une anode qui se trouve dans le récipient, le tout de façon que le cuivre se pulvérise et se précipite sur
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les particules de Zn(SSe). Après la pulvérisation d'une quantité suffisante de cuivre, on arrête la décharge et on enlève la poudre du récipient.
La poudre obtenue présente une électro-luminescence jaune.
EXEMPLE VII.
Dans un récipient fermé, qui peut être raccordé à une canalisa- tion à vide, on introduit 100 g de ZnS qui est activé avec 10-4 atome d'ar- gent et 10-4 atome de Ga par molécule de ZnS. Dans ce réservoir se trouve une spirale incandescente qui est recouverte d'une mince couche de cuivre.
Le chauffage de la spirale provoque après que le vide a été pratiqué dans le récipient, le dépôt par vaporisation du cuivre sur les particules de ZnS qui sont maintenues en mouvement par agitation. Après le dépôt par vaporisation de 10-3 atome de cuivre par molécule de ZnS, on arête le chauffa- ge et on enlève la poudre du récipient. Le produit obtenu est ensuite chauf- fé, pendant 20 min. à l'air à une température de 600 C. La poudre obtenue présente une électro-luminescence jaune.
Les substances préparées suivant l'un ou l'autre des exemples précités, permettent de fabriquer de la façon suivante un élément ou un pan- neau luminescent.
Sur une plaque de verre on applique par sédimentation dans un li- quide ou par voie électrostatique, une mince couche de la poudre électro-lu- minescente après que ce verre a été recouvert d'une couche conductrice d'é- tain transmettant la lumière. Après l'application de la poudre électro-lu- minescente,on l'imbibe d'une résine synthétique. Après le séchage de l'en- semble obtenu et le durcissement éventuel de la résine synthétique, on dépose par vaporisation sur la face opposée au verre, une mince couche d'aluminium.
Enfin, on applique les connexions aux deux couches conductrices. L'élément ou panneau électro-luminescent fournit de la lumière lorsqu'on connecte ces deux électrodes au secteur lumière ou à un générateur de tension alternative.