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Elément électroluminescent.
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L'invention concerne un élément électroluminescent à cou- che électroluminescente obtenue par dispersion d'une substance élec- troluminescente dans un véhicule solide, couche disposée entre deux électrodes, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel élément.
Les éléments électroluminescents consistent, comme on le sait, en une substance électroluminescente disposés entre deux électro- des et émettant un rayonnement lorsque lesdites électrodes sont soumises à une tension électrique, en général une tension alterna- tive. La substance électroluminescente la plus connue, pouvant être utilisée dans des éléments conformes à l'invention, est le sulfure de zinc activé au cuivre.
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Les éléments peuvent être de construction différente, mais, en général, une des électrodes est transparente au rayonne- ment émis par la substance électroluminescente. D'autre part, dans #la plupart des cas, l'élément comporte un support robuste, par exem- ple, en verre ou en métal.
La substance électroluminescente n'est généralement pas disposée telle quelle entre les électrodes, mais sous forme de dis- persion dans un véhicule solide. Ce véhicule peut être hyalin ou se composer d'une résine synthétique quelconque. Lorsqu'on utilise un support en verre, celui-ci est habituellement pouvu d'une élec- trode transparente, par exemple en oxyde d'étain conducteur. L'au- tre électrode ne doit pas nécessairement être transparente et peut, par exemple, consister en une couche m4tallique obtenue par-vapo- risation ou en une couche métallique appliquée à l'aide d'un liant.
Fous améliorer la luminence et augmenter la tension de décharge des éléments, on dispose souvent entre la couche électroluminescente et l'électrode opaaue, une couche supplémentaire constituée, de préférence, de bioxyde de titane ou d'un titanate d'un métal alca- lino-terreux.
Les propriétés de l'élément électroluminescent sont for- tement influencées par la composition de la couche électrolumines- cente. Il est très important que la substance électroluminescente ait un haut rendement de transformation. D'autre part, la composi- tion du véhicule dans lequel est dispersée la substance électrolu- minescente revêt également une grande importance, étant donné qu' elle exerce beaucoup d'influence, en particulier, sur la durée de vie et sur le rendement lumineux proportionnellement au nombre d' heures de service. Par conséquent, la littérature spécialisée four- nit des prescriptions très divergentes sur la composition dudit vé- hicule et sur la préparation dé la couche électroluminescente.
L'invention,fournit, grâce à un choix de la composition du véhicule et à un procédé d'application adéquats, un élément élec ri
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trouminescent dont la luminance ne baisse que faiblement au long de sa durée de vie, celle-ci étant, d'autre perte augmentée,.
Un élément électroluminescent conforme à l'invention, comporte une couche électroluminescente obtenue par dispersion d'une substance électroluminescente dans un véhicule solide, couche dis- posée entre deux électrodes, et se caractérise en ce que le véhi- cule est de l'oxyde d'antimoine qui, par cuisson à une température supérieure à son point de fusion, suivie de refroidissement, forme une couche homogène.
Comme on l'a dit précédemment, il est connu d'utiliser un matériau hyalin comme véhicule de la substance électroluminescen- te. L'oxyde d'antimoine qui, suivant l'invention, constitue le vé- hicule à lui seul, peut être considéré comme un matériau hyalin.
Il existe des verres utilisés comme véhicules, qui contiennent un certain pourcentage d'oxyde d'antimoine. Toutefois, ce pourcentage est en général assez faible et ne dépasse jamais 50 % du poids to- tal du véhicule.
Tout comme pour la préparation d'éléments connus compor- tant un véhicule hyalin, la couche électroluminescente d'un élé,ent conformeà l'invention est obtenue en mélangeant, à l'oxyde d'an timoine, la substance Electroluminescente, par exemple du sulfure + de zinc activé au cuivre, puis en chauffant ce mélange. Cette cuis- son a lieu, en général, après que le mélange ait été disposé sur un support, en particulier un support métallique. Pour ce faire, on peut utiliser un liani comme cela se pratique pour d'autres élé- ments connus comporta: un véhicule hyalin. Ce liant est choisi tel qu'il disparît lors de la cuisson, sans laisser de r6sidu gênant.
On a constaté que le matériau électroluminescent peut con- stituer 60 à 98% du volume total de la couche électroluminescente.
Dans les éléments connus, la quantité de matériau électroluminescent ne s'élève qu'à 15 à 40 %, en volume, de la partie hyaline de la
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couche électroluminescente. Etant donné cette forte quantité de matériau électroluminescent dans la couche électroluminescente, la luminance est plus grande que celle des éléments connus. Rapport , aux très grandes quantités de matériau électroluminescent qui peu- vent être utilisées et, par conséquent, à la quantité relativement faible d'oxyde d'antimoine, il est préférable que la grosseur moyen- ne des grains du matériau électroluminescent se situe entre 5 et 10 microns.
Bien que, comme on l'a dit plus haut, le mélange soit chauffé à une température supérieure au point de fusion de l'oxyde d'antimoine, il n'est pas certain que tout l'oxyde d'antimoine fon- de. Cela dépend, bien entendu, de la durée de la cuisson. On a con- staté qu'une cuisson brève, à une hate température, donne des va- leurs de départ plus élevées, pour la luminance de l'élément élec- troluminescent. Par conséquent, on chauffe, de préférence, à une température dépassant de 20 C à 60 C le point de fusion de l'oxyde d'antimoine. On choisit de r0férence une durée de cuisson située entre 3 et 8 minutes ; si l'on 'chauffe plus longtemps, l'oxyde da'n timoine et le'matériau électroluminescent pourraient entrer en réac- tion chimique.
Il est possible qu'âpres cette cuisson, le véhicule soit devenu cohérent, en partie par concrétion, c'est-à-dire par la fusion superficielle des particules d'oxyde d'antimoine qui ad- hèrent les unes aux autres.
Lorsqu'un élément électroluminescent conforme à l'inven- tion est branché sur une source de tension électrique alternative, sa luminance diminue avec le temps et ce, d'autant plus vite que la fréquence de la tension alternative est plus élevée. Toutefois, cet- te baisse de luminacne est de loin moins importante dans les éléments conformes à l'invention que dans les éléments connus. Moins cette baisse de luminance es'. importante, plus longue est la durée d'uti- lisation de l'élément.
Il se peut qu'un élément ayant, directement après sa fabrication, une luminance plus faible qu'un élément connu
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doive pourtant être considéré comme meilleur, du fait qu'après un certain nombre d'heures de service, il subit une baisse de luminan- ce beaucoup moins importante que l'élément oonnu, à tel point qu'au
Moment considère, sa luminance est plus élevée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la dscri- tion détaillée des exemples suivants, non limitatifs, de modes de réalisation de l'invention.
Un élément électroluminescent conforme à l'invention peut être réalisé en disposant, par exemple, sur un support en un allia- ge chrome-fer, appelé à devenir l'électrode opaque, une couche d'une épaisseur d'environ 100 microns, de bioxyde de titane contenu dans un véhicule hyalin et en recouvrant cette couche d'un mélange de trixode d'antimoine, et de sulfure de zinc activé au cuivre. A ce mélange, on peut ajouter, comme liant, un faible pourcentage d'aoé- tate de poyvinyle par exempl 0,5 à 10 % en poids, du mélange sec.
Ensuite, le support, recouvert desdites couches, est chauffa pen dant 20 à 50 minutes en vue d'éliminer le liant et est ensuite cuit dans un tour,, pendrnt 3 mitues, à une température située juste au- dessus du point de fusion du trioxyde d'antimoine, savoir 656 C
Au cours de cette cuisson, il se forme une couche électrolumines- cente yaline homogène. Sur la couche électroluminescente ainsi ob- tenue, on place la seconde électrode constituée d'oxyde d'étain con- ducteur, transparent. Pour ce faire, on peut, par exemple, projeter du chlorure d'étain sur l'élément chauffé.
Il n'est pas exclu qu'au cours de la cuisson de l'élé- ment, la trioxyde d'antimoine soit transformé, du moins partiel- lement, en un oxyde d'antimoine dans lequel'l'antimoine a une plus haute valence.
En vue de comparer la luminance obtenue directement après la fabrication, en fonction de la température de cuisson, on a réa- lisé quatre éléments pour lesquels on est parti de trioxyde d'an- timoine, et qui ont été chauffés pendant le même temps, en 1'occur-
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renée 3 mintues, à des températures différentes. En chauffant à
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720 C, on a mesure une luminance de l'élément de 10,9 candela par M2 ; en chauffant à 700000 on a obtenu 14 candela par a'2, à 68000* 10 candela par a2 et 66060# 7 candela par m2. La quantité de sul- fure de zinc éleotrolumineaoent enlevait â 975 9 du volume total de la couche électroluminescente.
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Pour se faire une idée de la baisée do luminance, on a rÓAl1s un é14ment à couche électroluminescente, à partir de trio- xydè d'ant1moine, élément qui tut chauffé pendant 5 minutes à T40 !C' le pourcentage, en volume, de sulfure de zinc luminescent, Rétive
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au cuivre, :'.eva3,t 90. Directement après -la fabrication la luminance de cet élément était de 12,6 candela par m2,à 220 V/50 HZ
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Après 25 heures de fonctionnement z 220 V/2000Hz, on a Mesura de nouveau la luminance pour 220 V et une fréquence de 50 Hz. Elle était alors de 11,6 candela par m2, o'est-a-dire que la baisse de luminânee était de 8 .
Or, pour un élément étalon, dont la couche élootroluainescente était composée d'un émail connu avec 40 %, en volume, d'une mtme substance électroluminescente, la luminance était, au départ, de 11,7 candela par m2 et après 25 heures de service de 7,5 candela par m2, c'est-à-dire que la baisse de luminance étrit de 36 %.
Les essais turent répétés suivant la même méthode avec un autre sulfure de zinc activé au'cuivre. Dans ce cas, on obtient .pour un élément composé d'un émail connu et.de 40 % en volume, de sulfure de zinc acitvé au cuivre, une valeur de départ de 10,2 oan- delà par m2 et, après 100 heures de service, une luminance de 6,3
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candela par m2, oit une baisse de luminence 4e 38 %.
Un élément con- forme à l'invention'comprenant 95 % en volume, du même sulfure de zinc activé au cuivre, dans une couche électroluminescente, avait au départ une luminance de 10,5: candela par m2 et, après 100 heures .de 9,1 candela par m2 ; la baisse de luminance était donc de 12% Un autre élément, conforme à l'invention, comportant 97,5% en vo-
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lume de la même substance électroluminescente avait, au départ, une luminance de 9.9 candela par m et après300 heures de service, de 9 candela par m2 la baisse de luminance étant donc de 9 %
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La composaltion de 'l'émail utilisé au cours des essais précités était :
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<tb> Na@o <SEP> 9,4 <SEP> molécules-grammes <SEP> %
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<tb> LiO2 <SEP> 7,2 <SEP> "5
<tb> Bao <SEP> 6,1"
<tb>
<tb> ZnO <SEP> 25,4 <SEP> "
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<tb> A1020 <SEP> 2,1
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8io2 17,6 " '1'1 2 2,7 "
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<tb> A30
<tb> B203 <SEP> 26,6"
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