Brevet FR2502292A1 — publié le 19820924

_1 _ "Cellule d'électrochimiluminescence" L'invention concerne une cellule d'électrochimiluminescence, dont l'intérieur rempli d'une substance permettant l'électrochimilu- minescence et d'un solvant est délimité par deux plaques parallèles, dont les faces intérieures sont munies d'électrodes de travail res- pectivement de contre-électrodes opposées, dont au moins l'une est en matériau transparent électroconducteur. De telles cellules d'électrochimiluminescence formées en cou- che mince sont décrites dans Phys. Lett. A, 76 A (1980), 455-458, et constituent objet des demandes de brevet allemand P 29 49 967.0 et P 30 29 469.0. Dans les cellules d'électrochimiluminescence connues, les surfaces, supportant les électrodes des plaques constituées par du verre ou de la matière synthétique sont réalisées d'une façon com- plètement lisse et unie. D'une façon générale, les électrodes trans- parentes sont constituées par des couches en oxyde d'indium dopées à l'aide d'étain d'une épaisseur de 0,2 à 0,5/num. Des électrodes èven- tuellement non transparentes sont constituées par exemple par de l'or, de l'argent, de l'aluminium ou du platine. Les électrodes mê- mes ne présentent pas de structure spéciale, mais sont constituées par une couche appliquée de façon uniforme. Le transport de charge respectivement de substances s'effec- tue dans les cellules d'électrochimiluminescence exemptes d'électro- lyte essentiellement par convexion excitée de façon électrohydrody- namique de la solution. Or, grâce à la viscosité de la solution en circulation, il s'établit des structures de circulation régulières déterminées, notamment suivant le principe que les courants d'ions sortant des deux électrodes s'entremêlent aussi peu que possible. Un tel échantillon de circulation représente l'état le plus favorable du point de vue énergie pour le système. Toutefois, il en résulte que seules de petites quantités des anions et des cations produits aux électrodes de la substance présentant l'électrochimiluminescence peuvent se trouver, recombiner et émettre une luminescence. Cela est également la cause du rendement relativement faible des cellules d'électrochimiluminescence connues. -2- L'invention est ainsi basée sur l'idée de fournir des cellu- les d'électrochimiluminescence présentant un rendement plus élevé. Conformément à l'invention, ce but est atteint avec une cel- lule d'électrochimiluminescence du genre mentionné dans le préam- bule du fait qu'au moins l'une des électrodes opposées présente une structure à grille ou une rugosité superficielle, la grandeur et l'espacement des trous de la structure à grille respectivement la rugosité superficielle maximale étant situés dans l'ordre de gran- deur de l'espacement des plaques d'électrode. Ainsi, la régularité de la susdite circulation entre les électrodes est perturbée, de sorte qu'on obtient un meilleur mélan- ge de la solution en circulation. La circulation est toujours pertur- bée lorsqu'une électrode ou les deux présentent des structures qui ne correspondent pas à la forme de circulation idéale. Ainsi, il est possible d'obtenir des améliorations du rendement de 100 à 200 %. Pour atteindre la rugosité superficielle de l'électrode ou des électrodes, la plaque d'électrode en question peut être rendue rugueuse. Une rugosité maximale d'environ 1 à 100/um peut être ob- tenue par exemple par meulage. Des cellules d'électrochimilumines- cence munies de telles plaques meulées présentant une rugosité maxi- male de 701um par exemple permettent d'obtenir des améliorations du rendement de 170%. Des électrodes présentant une structure à grille, c'est-à- dire présentant des trous, peuvent être obtenues à l'aide des procé- dés de photodécapage connus sur les plaques d'électrode. Les trous présentent une forme circulaire, carrée ou hexagonale. La grandeur et l'espacement des trous peuvent être d'environ 5 à 500n/um. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre une vue avant d'une cellule d'électrochi- miluminescence sous forme de couches minces. La figure 2 montre la cellule selon la figure 1 en vue laté- rale et La figure 3 une électrode présentant une structure à grille utilisée dans la cellule selon les figures 1 et 2. -3- La cellule d'électrochimiluminescence est constituée par deux plaques en verre à faces parallèles 1 et 2, qui sont séparées par une pièce d'écartement 3 d'une épaisseur de 10 à 100 /um, délimitant simultanément l'intérieur 4 de la cellule. Dans la région de l'inté- rieur 4 de la cellule, des électrodes 5, 6 sont appliquées suivant la technique des couches minces sur la face intérieure des plaques en verre 1, 2 respectivement, électrodes à partir desquelles des trajets de contact 7 et 8 pour les connexions électriques s'étendent jusqu'au bord des plaques en verre 1 et 2. A la partie supérieure, un alésage 9 est réalisé dans les plaques en verre 1 et 2 et s'étend jusque dans l'intérieur 4 de la cellule. Dans cet alésage 9 est in- troduit un tubulure de remplissage 10, qui sert au remplissage de la solution d'électrochimiluminescence dans un dispositif de gaz pro- tecteur correspondant. La cellule est fermée à l'aide de joints 11 et 12 conformément aux exigences de la technique à vide élevé. L'in- térieur 4 de la cellule d'électrochimiluminescence est par exemple rempli d'une solution exempte d'électrolyte de rubréne (5, 6, 11, 12 tétraphényltétracène) dans du 1,2 diméthoxyéthane. La cellule fonc- tionne à l'aide de courant continu et est alimentée à partir d'une source de tension continue d'environ 3 à 10 V. Une telle cellule électrochimiluminescence est objet de la demande de brevet allemand précédente P 29 49 967.0. Les deux électrodes 5 et 6 sont constituées par exemple par des couches en In2O3: Sn. Au moins l'une des électrodes - dans le présent cas l'électrode 5 - présente une structure à grille 13 mu- nie d'un réseau de trous circulaires ou carrés régulièrement répar- tis d'un diamètre de 5 à 500,um. Elle sert d'électrode de travail et fut structurée après l'application de la couche sur la face inté- rieure de la plaque en verre 2 à l'aide d'un procédé de photodécapa- ge. La contre-électrode non structurée 6 est appliquée par dépôt ou évaporation sous forme d'une couche uniforme sur la face intérieure dans la plaque en verre 1. Au lieu de la structure à grille 13, l'é- lectrode 5 peut également être formée comme couche régulière et ac- quérir une rugosité superficielle du fait que la face intérieure de la plaque en verre est rendue rugueuse. L'électrode de travail structurée ne présente pas nécessaire- -4- ment une grande surface mais peut être subdivisée en plusieurs seg- ments d'affichage. Dans ce cas, il suffit que ces segments d'afficha- ge soient munis d'une structure à grille ou présentent une rugosité superficielle. De plus, au lieu de l'électrode de travail, il est possible de structurer la contre-électrode dans la zone de l'électro- de de travail respectivement ses segments d'affichage. Le cas éché- ant, les deux électrodes peuvent également être munies de segments d'affichage, de sorte qu'elles fonctionnent toutes les deux dans la zone des segments d'affichage comme électrodes de travail et avec ses faces opposées aux segments d'affichage comme contre-électrodes. -5- REVENDICATIONS: 1. Cellule d'électrochimiluminescence, dont l'intérieur rempli d'une substance permettant l'électrochimiluminescence et d'un sol- vant est délimité par deux plaques parallèles, dont les faces inté- rieures sont munies d'électrodes de travail respectivement de contre- électrodes opposées, dont au moins l'une est en matériau transparent électroconducteur, caractérisée en ce qu'au moins l'une des électro- des opposées (5, 6 respectivement) présente une structure à grille (13) ou une rugosité superficielle, la grandeur et l'espacement des trous de la structure à grille respectivement la rugosité superfi- cielle maximale étant situés dans l'ordre de grandeur de l'espace- ment (3) des plaques d'électrode (1, 2). 2. Cellule d'électochimiluminescence selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque d'électrode en question est rendue rugueuse pour atteindre la rugosité superficielle de l'électrode ou des électrodes.