Brevet FR2247779A1 — publié le 19750509

La présente invention concerne un panneau électroluminescent (appel*. parla suite panneau EL) qui est d'une structure mince et tres flexible, facileà-.produire en grande série avec des dimensions et des formes quelconques. Le panneau EL est un appareil produisant une émission lumineuse et servant à l'affichage des indications (des indications constituées par des lettres et aussi par des chiffres) qui est constitué par deux panneaux d'électrodes, dont un au moins est transparent et d'une couche de luminophore, intercalée entre les deux panneaux d'électrodes; la lnmaRre émise traverse le panneau d'électrodes transparent en venant de la couche de luminophore excitée par l'application d'une tension alternative sur les deux panneaux d'électrodes. Les panneaux EL classiques qui émettent de la 17lmière ont utilisé comme panneau d'électrode transparent une plaque de verre conducteur fabriquée en vaporisant du SnO2 et d'autres produits semblables sur une plaque de verre, ils n'étaient donc pas flexibles, ils pesaient relativement lourd ils avaient une résistance mécanique faible et leurs dimensions étaient considérablement limitées. Des panneaux EL classiques, destinés à la présentation des diagrammes, qui étaient basés sur l'emploi d'un élément EL intérieur en un point quelconque du panneau EL ou sur l'utilisa- tion de l'effet EL d'un élément EL quelconque de panneaux préalablement subdivisés en une matrice d'éléments EL, excités en utilisant des électrodes matricielles parallèles aux axes X, Y ont utilisé comme électrodes matricielles deux panneaux d'électrodes transparents, construits en formant un film -principalement constitué de SnO2 sur une plaque de verre et en formant des rainures en lignes sur cette couche mince, mazas il était difficile du point de vue technique, de former nne couche conductrice transparente ayant une épaisseur uniforme sur une plaque de verre de grandes dimensions, ce qui limitait donc aussi considérablement les dimensions. La présente invention a été mise au-point pour éviter les défauts des techniques classiques tels qu'ils ont été présentés ci-dessus. L'invention a pour objets - de proposer un panneau EL de structure mince et très flexible; - de proposer un panneau EL qui soit facile & fabriquer en série avec des formes et des dimensions quelconques; - de proposer un panneau EL qui ait une grande résistance mécanique et qui soit relativement léger. Suivant l'invention, on propose un panneau électroluminescent constitué par deux couches conductrices, l'une au soins de ces couches conductrices étant composée d'une résine membraneuse transparente servant de base et d'un film métallique ou dcune feuille métallique réalisé chacun sur cette résine nembraneuse transparente et réparti de façon uniforme sur le tout, avec un grand nombre de fines ouvertures, et par une couche de luminophore intercalée entre les deux couches cendue- trices, cette couche de luminophore étant réalisée en dispersant des particules de luminophore dans mr*couche de résine. Suivant l'invention, on peut également lamifiée la couche de luminophore et une couche isolante pour éviter la rupture diélectrique de la couche de luminophore EL. L'invention propose aussi un panneau EL peur l'affichage des indications. C'est-à-dire que, suivant 1'invention on propose un panneau EL constitué par deux couches conductrices transparentes, ces couches conductrices étant respectivement composées d'une résine transparente membraneuse servant de base et d'un film ou d'une feuille métallique fixé å cette résine et présentant un grand nombre d'ouvertures linéair dont la largeur est inférieure à 1 000 T , réparties dans une direction définie et a' intervalles réguliers sur toute la couche, de manière à ce que les ouvertures linéaires de chaque couche conductri-ce se croisent, et d'une couche de luminophore et si nécessaire d'une couche d'isolant intercalée entre les deux couches conductrices. Ces objets ainsi que d'autres objets et caractères nouveaux de l'invention apparaitront mieux d'après la description détaillée qui suit et d'après les dessins annexés. nais il est bien entendu que les dessins ne sont donnés qu'* titre d'illns- tration et ne limitent en rien i'invention. La fig. 1 est une vue partielle en plan des ouvertures carrées disposées en une grille sur une couche conductrice transparente de l'invention. La fig. 2 est une vue partielle en plan d'ouvertures hexagonales régulières disposées en nids d'abeilles dans une autre couche conductrice transparente de l'invention. La fig. 3 est une vue partielle en plan d'une couche conductrice transparente de l'invention ayant un grand nombre de fines ouvertures réparties uniformément dans une portion particulière de la couche représentant la lettre "Â". La fig. 4 représente un procédé de présentation des chiffres suivant un tracé utilisant 7 segments. La fig. 5 est un schéma illustrant une réalisation modifiée de la fig. 5 ayant des couches d'électrodes matricielles de l'invention. La fig. 6 est une vue en coupe de la réalisation de la fig. 5. La fig. 7 est une illustration schématique d'une réalisation modifiée de la fig. 5 Les fig. 8 à 10 sont des vues en coupe respectives de plusieurs réalisations de l'invention. Le luminophore employé dans l'invention n'est pas précisé mais ZnS est d'un usage général et les agents d'activa- tion sont constitués par Cu, Âl, rui, Cl et autres produits semblables. Des résines que l'on emploie comme liants des particules de luminophores et qui ont en mEme temps d'excellentes propriétés de diélectrique, d'uniformité chimique, de stabilité dans le temps de non-absorption de l'humidité et de souplesse sont souhaitables comme diélectrique pour disperser les particules de luminophore et ne sont pasprécisées. Et, il est également possible d'ajouter à ces résines des poudres ferro-électriques comme Ti02, Ba2XiO4 et d'autres pour augmenter la constante diélectrique si nécessaire. L'épaisseur de ces couches de luminophore est de préférence inférieure à 100 u, La couche conductrice transparente,- qui est un composant principal du panneau EL de l'invention est constituée d'une résine membraneuse transparente servant de base et d'un film métallique vaporisé, sous vide ou par un procédé chimique, ou d'une feuille de métal laminée fixée à cette résine membraneuse. Le film ou la feuille métallique est uniformément réparti sur l'ensemble et on réalise un grand nombre de fines ouvertures par un procédé de photogravure. La largeur maximale de ces petites ouvertures doit être inférieure è 1000 . . Si cette largeur dépasse 1000 la partie non-émissive du panneau EL augmente dans le cas d'une émission EL. Il faut que la largeur maximale de la partie conductrice soit inférieure à 100 , car si cette largeur dépassait 100 , elle abaisserait beaucoup la brillance du panneau luminescent par suite de l'effet d'annulation de l'émission lumineuse de la partie conductrice en cas d'émission EL. La forme des ouvertures formées dans le film ou la feuille métallique n'est pas précisée mais elle peut être circulaire, linéaire, carréerectangulaire ou autre.Mais cette couche conductrice transparente devient transparente au maximum, de la façon suivante, quand les ouvertures hexagonales sont disposées en nids d'abeilles. Maintenant, Si on compare le diagramme en nids d'abeilles des hexagones réguliers comme celui de la fig. 2 avec le diagramme en grille à ouvertures carrées de la Fig.1, le rapport des ouvertures 54 du diagramme en grille et le rapport correapondant du diagramme en nids d'abeilles S6 sont respectivement les suivants avec a = écart entre les deux cotés face à face des Fig .1 et 2 d I largeur d t un élément conducteur sur les Fig. 1 et 2 D'après les formules (1) et (2) Comme a et d sont tous deux positifs, 54/56 est inférieur à 1 c'est-à-dire que S6 est supérieur è 54. En outre, sur la Fig. 1 et sur la Fig.2, les diagonales de l'ouverture carrée et de l'ouverture hexagonale sont respectivement égales à et & la première est plus grande que la seconde. Donc, un champ électrique dans ces ouvertures a une influence beaucoup plus grande sur l'ouverture hexagonale régulière que sur l'ouverture carrée.Si, par exemple a est de 200 et d de 40 jA, 84 est de 0,69 et 56 de 0,82 c'est-à-dire que le rapport d'ouvertures est de 6Wk pour une couche conductrice en forme de grille et de 0,82 pour le diagramme en nids d'abeilles tandis que la diagonale est que 282r pour l'ouverture o-arree et de 250 pour l'ouverturt hexagonale. C'est-à-dire qu'une couche conductrice transparente ayant un grand nombre de petites ouvertures hexagonales régu- lières disposées en nids d'abeilles est tout à fait rezarquable du point de vue de la transparence et de l'action sur un champ électrique.La largeur d des parties conductrices, telle que la représentl$les Fig. 1 et 2 doit être inférieure à 100 car une largeur de plus de 100 oo a pour effet d'annuler l'émission lumineuse. L'écart entre les deux c8tés face a face des ouvertures, tel que le représentent les Fig. 1 et 2 doit être inférieur à1000 car un écart de plus de 1000 ju augmente la surface de la partie conductrice qui est au-delà de l'effet du champ électrique. Le film ou la feuille métallique doit avoir une conductivité électrique uniforme globalement. I1 faut donc que les petites ouvertures soient uniformément réparties dans le film ou la feuille métallique.La distribution uniforme de ces petites ouvertures, nécessaire pour la couche conductrice transparente de l'invention s'obtient uniquement par photogravure Les métaux constituant ce film ou cette feuille métallique ne sont pas précisés, mais l'aluminium, le cuivre, le nickel, l'or et autres métaux semblables sont les préférés. L'épaisseur du film métallique ne doit pas être inférieure 1 JI , et celle de la feuille métallique ne dot pas Qtre inférieure à 20 fi , en outre la résine membraneuse qui maintient le film ou la feuille métallique doit être transparente. D'autres couches conductrices ne sont pas précisées, mais on utilise respectivement un film métallique opaque ou transparent, une feuille métallique ou une lame métallique, un tissu conducteur, un film de peinture conductrice ou autre matériau similaire. La fabrication des panneaux EL de l'invention à partir de ces feuilles conductrices transparentes et de ces couches de luminophore peut se faire en appliquant les techniques de production en série comme les techniques d'impression, la photogravure, le décalque, la lithographie, la gravure, l'impression à l'écran , un procédé de laminage par rouleau ou a la presse et le procédé de vaporisation sous vide ou par ;un procédé chimique. On va maintenant donner des explications sur les panneaux d'affichage de l'invention- La Fig. 3 représente une couche 1 d'électrodes transparentes 1 constitué d'un film ou d'une feuille métallique ayant un grand nombre de petites ouvertures 2, réparties uni forcément, dans une partie 3 de cette couche qui représente la lettre À. La pièce marquée 3 est une partie transparente de la couche d'électrode I et la partie 4 est une partie opaque de cette mtme couche. Dans ce cas, l'émission EL, ne se fait que dans la partie marquée 3, ce qui permet d'afficher la lettre A. La Fig. 4 représente un procédé d'affichages des chiffres à partir de sept segments. Dans ce cas, on peut réaliser l'affichage de n'importe quel chiffre de o a 9 en utilisant l'émission EL d'une partie marquée 5 qui est constituée de sept segments de film ou de feuille métallique constituant une couche d'électrode 7 transparente, grâce à la répartition d'un grand nombre d'ouvertures de petites dimensions 6 et fixée å une autre électrode. Sur la Fig. 4, la pièce 8 est une partie opaque de la couche d'électrode 7. On va maintenant expliquer la construction d'un autre panneau EL destiné à afficher des diagrammes. Comme l'indiquent les Fig. 5 et 6, ce panneau est constitué de couches d'électrodes en films de résine transparente9, 10 et de films métalliques ou de feuilles métalliques 12, 13 et d'une couche de luminophore 11, intercalée entre les deux couches d'électrodes. La couche de luminophore Il peut être lamifiée avec une couche isolante en cas de nécessité. Les deux couches ou films métalliques 12, 13 ont respectivement un grand nombre d'ouvertures linéaires 14, chacune ayant une largeur de moins de 1000 ss et qui sont orientées dans une direction définie et à intervalles réguliers sur l'ensemble et disposées de manière à croiser mutuellement la direction respective des ouvertures linéaires de l'autre couche d'électrode comme l'indique la Fig. 5. Ces ouvertures linéaires sont aussi formées par photogravure.Dans ces couches d'électrodes, une partie linéaire conductrice séparant deux ouvertures linéaires 14, 14 (appelée par la suite fil conducteur) est isolée des deux fils conducteurs voisins par ces ouvertures linéaires 14,in. C'est-à-dire que ces ouvertures linéaires forment une partie transparente de la couche d'électrode et que ces fils conducteurs constituent une partie opaque de cette couche. Le fil conducteur est de préférence plus étroit que 100 , car une largeur de plus de 100 r a pour effet d' annuler i t émission lumineuse du fil conducteur.Dans ce cas, l'affichage du diagramme se fait en provoquant émission EL par l'application d'une tension alternative sur un couple particulier de ces fils conducteurs qui se croisent mutuellement et forment les couches de matrices d'électrodes de manière à exciter la partie de la couche Il de luminophore, voisine du point de croisement de ces deux groupes de fils conducteurs. On peut subdiviser la couche Il de luminophore de ce panneau EL en plusieurs éléments EL minuscules comme l'indique la Fig.7. La ligne 17 est l'électrode X1 du groupe des électrodes axiales I et la ligne 18 est Y1 du groupe des électrodes axiales Y. L'élément EL 15 est défini par E(1,1) et l'élément 16 par E(2,1). il n'y a pas de masque pour l'émission EL produite par l'emploi de ces minuscules éléments EL, on obtient donc un diagramme plus précis. Les caractères de Invention sont les suivants (1) L'emploi d'une couche conductrice transparente constituée dtune résine membraneuse transparente servant de base et-dlun film ou d'une feuille métallique ayant un grand nombre de petites ouvertures uniformément réparties rend 11 émission EL remarquablement uniforme et brillante. (2) Une construction lamifiée comprenant cette couche conduetrice transparente et une couche de luminophore, utilisant une résine souple comme diélectrique,donne au panneau EL la forme d'une feuille très fleldbïe dans son ensemble et propre a être employée avec une forme quelconque, par exemple une surface incurvée, une surface irrégulière, un tube ou autre type de surface similaire. (3) La suppression de la limitation des dimensions introduite par l'emploi d'une plaque de verre classique comme électrode transparente, permet de fabriquer un panneau EL de toutes tailles, par exemple une taille qui mesure un mètre de largeur et de plusieurs centaines de mètres de longueur. (4) L'application de techniques d'imprimerie cote la photogravure, le décalque, la lithographie, la gravure et l'itpres- sion à travers un écran, un procédé de lamification au rouleau ou à la presse et un procédé de vaporisation sous vide, ou chimique, permettent de fabriquer-le panneau EL en série et par conséquent pour un prix remarquablement faible. (5) L'emploi de cette couche conductrice transparente en rem- placement de la plaque de verre conducteur classique couse électrode transparente rend le panneau EL plus stable au point de vue mécanique. (6) L'emploi de cette couche conductrice transparente en rempla- cement de la plaque de verre conducteur classique comme élec- trode transparente rend le panneau EL considérablement plus léger. Comme on l'a exposé plus haut, l'invention propose un panneau EL qui est très souple et qui peut entre produit en série avec n'importe quelle forme, il a donc une grande valeur du point de vue industriel. On comprendra mieux l'invention en se référant aux exemples suivants. Ces exemples ne sont toutefois donnés qu' & BR Exemple 1 Le panneau EL, représenté sur la Fig. 8, est constitue par un film de polyester 19 de 50 d'épaisseur, d'une feuille d'aluminium 20 de 7 d'épaisseur lamifiée sur le film de polyester 19 d'une feuille de luminophore 21 de 501 d'épais seur et d'une feuille d'aluminium 22 ayant une épaisseur de 60H4U, vaparisée sous vide sous la surface de la couche de luminophore 21.La feuille transparente en aluminium 20 pr*- sente un grand nombre d'ouvertures carrées (chaque ouverture carrée ayant 280k de cOté et chaque partie conductrice ayant une largeur de 40k environ) disposées suivant une grille. La couche de luminophore 21 est réalise en combinant desparticu- les de luminophore ZnS (Cu, C1-) avec une résine époxy dans le rapport 3:1 en poids. On obtient une émission EL verte uniforme de 10 rîx en appliquant une tension alternative de 100V (50 Hz) sur la feuille d'aluminium transparente 20 et la feuille d'aluminium 22. Exemple 2 Le panneau EL, représenté sur la Fig. 9 est constitué d'un film de polyester 23 de 50 d'épaisseur, d'un film d'aluminium 24 de 60 mï d'épaisseur vaporisé sur le film de polyester 23, d'une couche isolante 25 formée de particules de tîtanate de baryum et de résine époxy servant de liant sous une épaisseur de 40 , d'une couche de luminophore 26 constituée de particules de luminophore au ZnS (Cu, C1) et d'époxy résine servant de liant dont l'épaisseur est de 50)1 et d'une feuille d'aluminium transparente 27 de 7 d'épaisseur. La feuille transparente d'aluminium 27 présente un grand nombre de petites ouvertures circulaires uniformément réparties, chacune de ces ouvertures circulaires ayant un diamètre de 250r et la distance entre deux ouvertures circulaires étant de 40t . On obtient une émission EL uniforme d'environ 18 rlx en appliquant une tension alternati.ve de 300 V (50 Hz) sur le film d'aluminium 24 et la feuille transparente en aluminium 27. Exemple 3 Un panneau EL, comme celui que représente la Fig. 10 est constitue d'un film de polyester 28 ayant une épaisseur de 50 , d'une feuille d'aluminium 29 ayant une épaisseur de ?M collée sur le film de polyester 28, d'une couche de luminophore 30 composée de particules de luminophore ZnS (Cu, Cl) combinées à de la résine époxy et ayant une épaisseur de 30 , d'une couche isolante 31 ayant une épaisseur de 30/ et constituée de particules de titanate de baryum et de résine époxy servant de liant, d'une feuille d'aluminium 32 ayant une épaisseur de et et d'un film de polyester 33 ayant une épaisseur de 50 r La feuille d'aluminium 29 présente un grandnombre de petites ouvertures hexagonales disposées en nids d'abeilles, chaque ouverture hexagonale ayant une distance de 300 f entre deux cotés opposées et chaque partie conductrice ayant 70 de largeur. Quand on applique une tension alternative de 100 V (50 Hz) sur la feuille transparente d'aluminium 29 et la feuille d'aluminium 32, on obtient une émission EL verte uniforme d'environ 16 rlx au travers de la feuille d'aluminium 29. À titre de comparaison, quand on utilise une feuille transparente d'aluminium présentant des petites ouvertures carrées disposées suivant une grille au lieu de la feuille d'aluminium transparente 29, on obtient une émission EL verte uniforme de 12 rix dans les mêmes conditions expérimentales que ci-dessus. Exemple 4 La Fig. 7 illustre schématiquement un panneau EL correspondant à cet exemple et comprenant des électrodes matricielles. Le panneau EL comprend de nombreux éléments EL minuscules, de type carré, ayant 200 de c8té. Un groupe de fils conducteurs 17 constitue les électrodes parallèles & l'axe x et un autre groupe de fils conducteurs 18 constitue les électrodes parallèles à l'axe Y, chaque fil conducteur ayant une largeur de s0y, . Ces deux group de fils conducteurs 17, 18 sont respectivement collés sur deux films transparents. Sur la Fig.7 ces films transparents n'ont pas été représentés. Les fils conducteurs 17 sont isolés les uns des autres et orientés dans une direction particulière (appelée axe I) et régulièrement espacés de 250k, ils sont amenés en contact avec une face des surfaces des éléments EL. Les fils conducteurs 18 sont aussi isolés les uns des autres et disposés dans une direction qui croise l'axe X à 900 (dit directios de l'axe Y) et i intervalles réguliers de meme largeur, et sont amenés en contact avec une autre face latérale de ces éléments EL. Dans ce cas, l'émission EL peut être formée en E (1,1) c'est-b-dire en un élément EL arbitraire, en appliquant une tension alternative à l'électrode X1 du groupe des électrodes parallèle a' I et à l'électrode Yl du groupe des électrodes Y, ce qui permet l'affichage d'un diagramme. Le panneau EL constitué par ces éléments EL est caractérisé en ce que l'on ne voit aucune tache dans l'émission El formée entre ces éléments EL. REVENDICAlI0Nb 1. Panneau electro-lumiuescent, caractérisé en ce qu'il est constitué par deux couches conductrices, l'une au moins de ces couches conductrices étant formée dtune résine membraneuse transparente servant de base et d'un film ou d'une feuille métallique placé sur cette résine membraneuse et uniformément réparti sur l'ensemble, avec de petites ouvertures, et d'une couche de luminophore intercalée entre ces deux couches conductrices, la couche de luminophore étant obtenue en dispersant des particules de luminophore dans une couche de résine. 2. Panneau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des poudres ferro-électriques sont ajoutées à la couche de luminophore. 3. Panneau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de luminophore et une couche isolante comprenant des poudres ferro-électriques et qu'unie résine servant de liant sont intercalées entre ces deux couches conductrices. 4. Panneau suivant itune des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le film métallique est un fil formé par vaporisation sous vide ou par vaporisation chimique d'un métal choisi dans le groupe comprenant l'or, le cuivre, l'aluminium, le nickel, l'argent et les métaux semblables-. 5. Panneau suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la feuille métallique est une feuille formée par laminage d'un métal choisi dans le groupe comprenant l'or, le cuivre, l'aluminium, le nickel, l'argent et autres métaux sem blables. 6. Panneau suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérise en ce que ce film ou cette feuille métallique comprend de petites ouvertures uniformément réparties dans une région restreinte quelconque de ce film ou de cette feuille. 7. Panneau suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le film ou la feuille métallique ont des petites ouvertures en nids d'abeilles sur toute leur surface. 8. Panneau suivant l'une des revendications 1, 2, 3 et 6, caractérisé en ce que la largeur maximale des petites ouvertures est inférieure à 1000 et en ce que cette partie de film ou de feuille métallique est plus petite que 1OO. 9. Panneau suivant l'une des revendications 1, 2-et 3, caractérisé en ce que deux couches d'électrodes sont respectivement constituées d'un film ou d'une feuille métallique ayant un grand nombre d'ouvertures linéaires, chacune de ces ouvertures étant plus étroite que 1000,2W,réparties dans une direction donnée et à intervalles réguliers sur l'ensemble et disposées de manière à ce que les ouvertures linéaires de chaque couche d'électrodes se croisent mutuellement. 10. Panneau suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 6 et 9, caractérisé en ce que l'épaisseur du film métallique est intérieur à 1 et et celle de la feuille métallique inférieure à 20 . 11. Panneau suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 6 et 9, caractérisé en ce que les petites ouvertures ou les ouvertures linaires sont réalisées par photogravure.