Brevet FR2517921A1 — publié le 19830610

La présente invention concerne des dispositifs électroluminescents à courant continu, dans lesquels la subs- tance active est un solide, par exemple une poudre luminescente ou "phosphorescente". Le brevet du Royaume-Uni N O I 300 548 décrit comment améliorer le rendement de tels dispositifs par un processus de formage qui est constitué par un passage prélimi- naire d'un courant électrique continu à travers le dispositif avant la mise en service régulier de celui-ci L'énergie néces- saire pour former un dispositif électroluminescent estjusqu'à présentde l'ordre de 1 W cm 2 La présente invention permet de réduire l'énergie à une fraction aussi faible que 10 4. Cette diminution de l'énergie de formation peut présenter une importance considérable lorsqu'on fabrique en grandes quantités de grands panneaux électroluminescents. Selon l'invention, un dispositif électrolumi- nescent à courant continu (dispositif ELCC), comportant une couche luminescente et des électrodes qui coopèrent, présente, interposée entre la couche luminescente et au moins l'une desdites électrodes, une mince couche non plane d'une subs- tance non conductrice de l'électricité. La couche non plane peut présenter une section d'allure ondulée, ou bien elle peut être une couche discontinue, par exemple sous forme de points très rapprochés de ladite substance non conductrice. L'épaisseur maximale de la couche non plane est de l'ordre de 1 micromètre, et l'épaisseur minimale de l'ordre de 50 millimicromètres. De préférence, la couche non plane est disposée entre la couche luminescente et une électrode translucide. La couche non plane peut consister, par exemple, en au moins l'une des matières suivantes: monoxyde de silicium, dioxyde de silicium (silice), dioxyde de germanium, fluorure de magnésium, fluorure de cadmium, fluorure d'yttrium, oxyde d'yttrium, sulfure de zinc, sulfure de cuivre. L'invention s'étend à un procédé de production d'un dispositif électroluminescent comportant une couche non plane d'une substance non conductrice d'électricité, procédé qui comporte les opérations consistant à évaporer des particu- les d'une substance non conductrice choisie et à diriger les particules évaporées sur un substrat faisant partie du dispo- sitif à produire tout en réglant la distribution desdites particules sur le substrat. On peut produire sur le substrat une couche ondulée en dirigeant sur le substrat les particules évaporées selon un certain angle, par rapport à celui-ci, qui diffère nettement d'un angle droit pur rapport à ce substrat De pré- férence, les particules évaporées sont dirigées sur le substrat selon un angle se situant entre environ 10 et environ 40 par rapport à une perpendiculaire au substrat sur lequel les particules sont déposées. On peut produire sur le substrat une couche dis- continue de points étroitement rapprochés d'une substance non conductrice, en dirigeant sur le substrat les particules évaporées à travers un masque perforé qui peut, par exemple, être une toile de fil métallique ou d'un filament de matière plastique. L'invention sera maintenant décrite, à titre illustratif mais nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe à travers un dispositif EL-CC (électroluminescent à courant continu) comportant une couche non plane de section ondulée, la figure 2 est une coupe à travers un dispositif ELCC comportant une couche non plane, sous forme de points, d'une substance non conductrice d'électricité, la figure 3 illustre schématiquement la produc- tion d'une couche non plane de section ondulée, et la figure 4 illustre schématiquement la production d'une couche non plane en forme de points. En se référant à la figure 1, on voit qu'une coupe d'une partie d'un dispositif ELCC (électroluminescent à courant continu) est indiquée de façon générale en 10 Le dispositif comporte deux électrodes L'une des électrodes est en métal, 12, et peut constituer la base du dispositif pour le montage et la fixation de celui-ci En contact avec l'électrode 12, il y a une couche luminescente 14, qui com- prend principalement des particules, par exemple 16, d'une matière luminescente ou phosphorescente La matière lumines- cente est typiquement du sulfure de zinc: manganèse: cuivre, mais elle peut présenter une composition différente Le dis- positif 10 comporte également une feuille ou plaque de verre 18 Une couche conductrice 20, qui est transparente, est disposée sur 18 pour constituer une seconde électrode La couche 20 peut être par exemple en oxyde d'étain ou en oxyde d'étain et d'indium Sur la couche conductrice 20 formant substrat, est disposée une couche 22 non plane en une subs- tance non conductrice de l'électricité ou substance diélec- trique On voit que la couche 22 présente une section de forme ondulée La couche 14 de matière luminescente peut être disposée sur la couche 22 non plane, et l'électrode 12 est ensuite appliquée; ou bien la couche 14 de matière luminescente peut être déposée sur l'électrode 12 et être maintenue en contact avec la couche 22 non plane par une force externe exercée au cours de l'assemblage du dispositif ELCC. Sur la figure 2, les indices de référence qui sont les mêmes qu'à la figure 1 désignent les mêmes parties ou éléments Cependant, sur la figure 2, la couche 22 non plane est constituée d'un ensemble de points 24 étroitement rapprochés, formés d'une substance diélectrique. Des substances diélectriques convenables compren- nent a) du mono-oxyde de silicium, b) du dioxyde de silicium (ou silice), du dioxyde de germanium; c) des fluorures de magnésium, de cadmium et d'yttrium, d) de l'oxyde d'yttrium, et e) du sulfure de zinc, du sulfure de cuivre. Parmi ces substances, le mono-oxyde de silicium est en toute -épaisseur tant soit peu forte, opaque à la lumière visi-ble Il est donc utilisé sous forme d'une couche non plane continue, très mince, ayant une épaisseur moyenne n'excédant pas environ 500 millimicromètres, ou sous forme de points espacés de substance diélectrique Les autres subs- tances diélectriques mentionnées ci-dessus sont toutes, en des épaisseurs allant jusqu'à environ 1 micromètre au moins, transparentes à la lumière visible. La figure 3 illustre lefprocédé et l'appareil pour déposer une couche non plane de section ondulée Le procédé est mis en oeuvre dans un appareil d'évaporation (non illustré) d'un genre classique comportant les agencements usuels pour obtenir un vide poussé (c'est-à-dire une basse pression) La matière diélectrique 26 choisie, devant être évaporée, est placée dans un creuset 28 en carbone qui est relié à la masse ou à la terre en 30 Près du creuset, un fila- ment 32 en forme d'anneau est disposé dans le même plan qu'une électrode 34 de focalisation comportant une ouver- ture 36 dans laquelle le filament en forme d'anneau est situé. Le substrat 20, c'est-à-dire la couche conductrice sur la feuille de verre 18, est disposé de l'autre côté du filament 32 par rapport au creuset 28 - Le filament 32 est réalisé en une matière, par exemple du molybdène ou du tungstène, qui peut être chauffée pour produire une émission thermoionique Dans cette forme de réalisation, on utilise un courant de chauffage d'environ ampères L'électrode 34 de focalisation est maintenue à un potentiel d'environ -300 volts par rapport à la terre. Les électrons provenant des filaments 32 sont dirigés vers le creuset 28 dont ils chauffent par bombardement le contenu 26 jusqu'à évaporation Une différence de potentiel convena- ble entre le filament et le creuset se situe entre environ 2 000 volts et 3 000 volts Lorsque la substance diélectrique 26 est évaporée du creuset, les particules évaporées se dépla- cent dans le sens des flèches 38 pour se diriger vers le substrat 20 qui est incliné par rapport à la direction moyenne des particules évaporées L'angle 9 entre cette direction moyenne et la perpendiculaire au substrat sur lequel les particules se déposent se situe de préférence entre environ 100 et environ 400 Cela produit sur le subs- trat 20 une couche 22 non plane de section ondulée, comme illustré sur la figure 1 L'épaisseur atteinte par la couche non plane peut être réglée par la quantité de substance non conductrice de l'électricité, initialement placée dans le creuset 28 pour s'en évaporer L'épaisseur maximale n'est typiquement pas supérieure à environ l micromètre, cependant que l'épaisseur minimale est de l'ordre de 50 millimicromètres. La figure 4 illustre le procédé et l'appareil pour déposer une couche non plane qui est discontinue, sous forme d'un ensemble de points étroitements rapprochés, d'une substance non conductrice de l'électricité sur un substrat. Le creuset 28, le filament 32 et l'électrode 34 de focalisa- tion sont disposés comme déjà expliqué à propos de la figure 3 Dans ce cas, le substrat 20 est placé de manière que son plan soit perpendiculaire à la direction moyenne, indiquée par les flèches 38, des particules évaporées En outre, un masque perforé 40 est disposé entre le substrat et la source des particules évaporées, ce masque étant en contact avec le substrat ou très proche de celui-ci Les perforations ménagées dans le masque sont agencées de manière à présenter une dimension et un espacement tels que le passage, à travers les perforations, des particules évaporées forme par accumul- lation sur le substrat 20 un ensemble de points ( 22 sur la figure 2) ayant la dimension et l'espacement requis Un masque convenable peut être préparé à partir d'un tissu qui peut, par exemple, être en métal, comme de l'acier inoxydable, ou en une matière plastique comme un monofilament de "Nylon". Une dimension convenable des trous du masque 40 (ou l'ouver- ture des mailles de ce masque) se situe entre environ 10 et 50 micromètres Par rapport au substrat 20, le masque peut être placé à une distance comprise entre 0 et environ 5 millimètres. Des essais ont été effectués avec des cellules ELCC en sulfure de zinc: manganèse: cuivre (Zn S:Mn:Cu) comportant une couche 22 non plane, la substance non conduc- trice de l'électricité étant dans ce cas de l'oxyde de sili- cium (Si O) On a utilisé une gamme d'angles d'inclinaison du substrat 20 destiné àrecevoir la couche de matière éva- porée, l'épaisseur de la couche n'excédant pas environ 100 millimicromètres L'énergie nécessaire pour former une cellule de ELCC de forme classique est de l'ordre de l watt cm 2. Dans le cas d'une pellicule obtenue par dépôt de Si O évaporé, l'énergie nécessaire à la formation de la pellicule diminue à mesure que l'angle d'inclinaison du substrat ( 9 sur la figure 3) augmente en s'écartant de la perpendiculaire au substrat, l'énergie passant d'environ 0,66 watt cm 2 pour -2 un angle de O O à environ 0,00005 watt cm pour un angle de 40 . Une couche 22 non plane, sous forme d'un ensemble de points, présente, lorsque la substance non conductrice de l'électricité est Si O, des avantages d'amplification du contraste dans une cellule à ELCCO Dans un exemple dans. lequel on a évaporé ladite substance sur un substrat 20 à travers une toile 40 en "Nylon", ayant des perforations de micromètres, et en utilisant une matière luminescente ou phosphorescente de type Zn S: Mn: Cu, on a trouvé que l'amplification du contraste correspond à un rapport de l'ordre de 1,25:1. Il va de soi que,sans sortir du cadre de l'inven- tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif électroluminescent et à son procédé de réalisa- tion, décrits et représentés. REVENDICATIONS 1 Dispositif électroluminescent à courant conti- nu, comportant une couche luminescente et des électrodes qui coopèrent, et dont l'une au moins est translucide, dispo- sitif caractérisé en ce qu'il comporte, interposée entre la couche ( 14) de matière luminescente et au moires l'unre desdites électrodes, une mince couche ( 22) non plane d'une substance non conductrice de l'électricité. 2 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la couche ( 22) non plane présente en coupe une forme ondulée. 3 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la couche ( 22) non plane est une couche dis- continue. 4 Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la couche ( 22) non plane a la forme de points ( 24), étroitement rapprochés, de ladite substance non conduc- trice. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur maxi- male de la couche ( 22) non plane n'est pas supérieure à envi- ron 1 micromètre. 6 Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur minimale de la couche ( 22) non plane est d'environ 50 millimicromètres 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la couche ( 22) non plane et translucide est disposée entre la couche ( 14) de matière luminescente et une électrode ( 20) qui est trans- lucide. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la couche ( 22) non plane consiste en l'une au moins des matières suivantes mono-oxyde de silicium, dioxyde de silicium, dioxyde de germanium, fluorure de magnésium, fluorure de cadmium, fluo- rure d'yttrium, oxyde d'yttrium, sulfure de zinc, sulfure de cuivre. 9 Procédé pour produire un dispositif électro- luminescent comportant une couche non plane d'une-substance ne conduisant pas l'électricité, selon l'une quelconque des revendications précédentes, procédé caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à évaporer des -particules d'une substance non conductrice choisie et à diriger les particules ainsi évaporées sur un substrat ( 20) qui fait partie du dispositif à produire, tout en réglant la distribu- tion desdites particules sur le substrat. 10 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on produit sur le substrat une couche ondulée en dirigeant sur le substrat ( 20) les particules évaporées selon un angle, qui, par rapport à ce substrat, diffère nettement d'un angle droit. 11 Procédé selon la revendication 10, caractéri- sé en ce qu'on dirige sur le substrat ( 20) des particules évaporées selon un angle compris entre environ 100 et environ 400 par rapport à une perpendiculaire au substrat sur lequel les particules se déposent. 12 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on produit sur le substrat ( 20), en dirigeant sur le substrat les particules évaporées à travers un masque perforé ( 40), une couche discontinue de points ( 24) étroitement rapprochés.