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CELLULE ELECTROLUMINESCENTE.
La présente invention concerne une cellule électro-luminescente et, plus particulièrement, une telle cellule utilisant du fluorure de zinc comme substance luminescente.
Dans une cellule électroluminescente, la lumière est obtenue à partir d'un.phosphore placé dans un champ électrique. Dans une cellule de ce type, une plaque métallique servant d'électrode est recouverte d'une mince couche de phosphore, qui est à son tour recouverte d'une mince couche de substance diélectrique dont la surface est recouverte d'une seconde électrode. Si on le désire,, le phosphore peut être en suspension dans la couche diélectrique. Ce type de cellule est fréquemment constitué avec une surface d'électrode transparente préparée en formant une couche mince d'oxyde d'étain conducteur sur du verre sur lequel est formé alors une couche superposée de phosphore ou de phosphore introduit dans une substance diélectrique.
L'autre électrode peut alors présenter une surface réfléchissante qui va accroître l'intensité de la lumière traversant 1'électrode transparente. Il a aussi été proposé de constituer des cellules électroluminescentes consistant en un seul cristal de sulfure de zinc.
La présente invention prévoit l'utilisation de fluorure de zinc comme substance luminescente soit dans une cellule à cristal unique, soit dans une cellule utilisant un phosphore polycristallin, pour obtenir des cellules dont l'intensité lumineuse est augmentée.
Suivant l'invention, une cellule électroluminescente peut comprendre une couche de fluorure de zinc, ou un cristal de fluorure de zinc, aux faces opposées desquelles sont disposées des électrodes.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de 1?invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent donnés simplement a titre d'exemple non limitatif
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et dans lesquels : - la figure I représente une cellule électroluminescente constituée d'un seul cristal de fluorure de zinc; - la figure 2 représente une cellule électroluminescente similaire à celle de la figure I, excepté en ce que les électrodes sont placées sur un autre groupe de faces du cristal; - la figure 3 montre une cellule électroluminescente conventionnelle dans laquelle du fluorure de zinc est incorporé comme substance luminescente; - la figure 4 montre une cellule électroluminescente utilisant plusieurs cristaux;
- la figure 5 représente une cellule électroluminescente utilisant une couche de substance polycristalline.
En se référant aux figures I et 2, on voit qu'une paire d'électrodes II et 12 sont connectées aux faces opposées d'un cristal unique 10.
Ces électrodes peuvent être connectées à une substance conductrice-opaque tel qu'une pâte d'argent ou une plaque métallique lisse ou des sondes métalliques disposées sur les faces du cristal; ou, dans certains cas, l'une ou les deux électrodes peuvent être connectées à une couche conductrice transparente, telle que du verre étamé, disposée sur les faces du cristal. Les électrodes II et 12 sont reliées par les conducteurs 14 et 15 à une source d'énergie électrique 13, qui, dans le cas des figures 1, 2,4 et 5, peut être soit alternative, soit continue. Le fluorure de zinc est activé de lui-même dans certaines proportions et, en conséquence, un cristal 10 de fluorure de zinc pur émettra de la lumière lorsqu'il sera soumis à un champ-électrique.
Cependant, l'intensité de la lumière émise sera augmentée si une petite quantité d'activateur tel que du manganèse, du thallium, du cérium ou du plomb, est présente dans le cristal. La substance préférée est le manganèse dont la teneur doit être d'environ 10%en poids.
Des quantités allant jusque 25% peuvent être utilisées mais, sans amélioration du fluorure de zinc. Les valeurs préférées vont de I à 6%
Les cellules représentées sur les figures 3, 4 et 5 ont une plus grande surface luminescente que les cellules des figures I et 2 L'électrode L2 peut être constituée d'une plaque métallique ou de verre ou toute autre substance similaire sur la surface de laquelle est formée une couche conductrice d'oxyde d'étain. Une couche de phosphore 16 (figo 3) est en contact avec la surface conductrice de l'électrode I2 La couche 16 est composée, de préférence, d'une poudre de fluorure de zinc.
Récouvrant cette couche 16, est un film mince 16a, de substance diélectrique, qui peut être constituée par l'une des nombreuses variétés connues de plastiques, résines et films minéraux (Si 02, etc...). Par exemple, la couche I6a peut être constituée de nitrate de cellulose, d'acide polyacrylique, de chlorure polyvinyle, d'acétate de cellulose, de résines alkyds et d'autres substances diélectriques transparentes auxquelles peuvent être ajoutées les substances modifiantes telles que le camphre, la glycérine, le tricrésylphosphate et d'autres substances similaires. La couche I6a peut être omise si la couche 16 de phosphore est sous une autre forme que de la poudre de fluorure de zinc.
Si cette couche 16 est composée de poudre de fluorure de zinc, cette dernière peut être en suspension dans un diélectrique auquel cas la couche diélectrique séparée I6a peut être omise. Les électrodes II et 12 de la figure 3 sont connectées à une source 13 de courant alternatif par l'intermédiaire des conducteurs 14 et 15de la même manière qu'aux figures I et 2
A la figure 4, la cellule est constituée de plusieurs cristaux 17 séparés par du diélectrique 18 A la figure 5, la cellule comprend --
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un phosphore 19 composé d9une substance polycristalline activée ou d'une couche transparente de fluorure de zinc.
En préparant le fluorure de zinc cristallin, suivant la présente invention, la poudre de fluorure de zinc à laquelle a été ajoutée de I à 5% de fluorure d'ammonium et jusque'*10% d'activateur, est placé dans un creuset en platine. Ce dernier possède un couvercle étanche que l'on applique sur lui, après quoi, on le chauffe sur un bec Bunseno Après que le mélange de fluorure de zinc a été chauffé jusqù'à fusion, 1'alimentation en gaz du bec Bunsen est diminuée graduellement sur une période d'une heure environ. Ce traitement produit des cristaux clairs et transparents de fluorure de zinc, lesquels peuvent être utilisés seuls ou en combinaisons dans des cellules électroluminescentes.
Un film transparent de fluorure de zinc peut être appliqué sur une base conductrice en chauffant le fluorure de zinc, soit non chauffé,, soit cristallisée dans une chambre dans laquelle on a fait le videet en condensant le phosphore évaporé sur la surface conductrice. Un activateur peut être incorporé, soit en 1'incluant dans le mélange, soit en le vaporisant en même temps à partir d'une source séparée. Une autre méthode pour appliquer un film transparent de fluorure de zinc sur une base conductrice, consiste à faire réagir du chlorure de zinc et du fluorure d'ammonium dans; la phase vapeur,pour condenser le fluorure de zinc sur la base.
Les cellules électroluminescentes telles que fabriquées jusqu'à présent ne sont capables de produire que de la lumière d'une intensité tellement faiblerelativement parlant, qu'elles peuvent seulement être utilisées dans certaines applications bien particulières où ces intensités suffisento Une cellule électroluminescente utilisant un phosphore de fluorure de zinc, suivant la présente invention, émet une lumière dont l'intensité est environ 5 fois supérieure à celle des cellules connues jusqu'à présent à base de phosphore de sulfure de zinc,, ou d'oxyde de zinc, et ce, sous des conditions identiques de tension et de fréquence.
Bien que l'on ait décrit et représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de 1-'invention.
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ELECTROLUMINESCENT CELL.
The present invention relates to an electroluminescent cell and, more particularly, to such a cell using zinc fluoride as a luminescent substance.
In an electroluminescent cell, light is obtained from a phosphorus placed in an electric field. In such a cell, a metal plate serving as an electrode is covered with a thin layer of phosphorus, which in turn is covered with a thin layer of dielectric substance, the surface of which is covered with a second electrode. If desired, the phosphorus can be suspended in the dielectric layer. This type of cell is frequently formed with a transparent electrode surface prepared by forming a thin layer of conductive tin oxide on glass on which is then formed a superimposed layer of phosphorus or phosphorus introduced into a dielectric substance.
The other electrode can then have a reflective surface which will increase the intensity of the light passing through the transparent electrode. It has also been proposed to constitute electroluminescent cells consisting of a single crystal of zinc sulphide.
The present invention provides for the use of zinc fluoride as a luminescent substance either in a single crystal cell or in a cell using polycrystalline phosphor, to obtain cells whose light intensity is increased.
According to the invention, an electroluminescent cell can comprise a layer of zinc fluoride, or a crystal of zinc fluoride, on the opposite faces of which electrodes are arranged.
The advantages and novel features of the invention will be better understood by reference to the following description and to the accompanying drawings, given merely by way of non-limiting example.
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and in which: FIG. I represents an electroluminescent cell consisting of a single crystal of zinc fluoride; - Figure 2 shows an electroluminescent cell similar to that of Figure I, except that the electrodes are placed on another group of faces of the crystal; FIG. 3 shows a conventional electroluminescent cell in which zinc fluoride is incorporated as a luminescent substance; FIG. 4 shows an electroluminescent cell using several crystals;
- Figure 5 shows an electroluminescent cell using a layer of polycrystalline substance.
Referring to Figures I and 2, it is seen that a pair of electrodes II and 12 are connected to opposite faces of a single crystal 10.
These electrodes can be connected to a conductive-opaque substance such as a silver paste or a smooth metal plate or metal probes arranged on the faces of the crystal; or, in some cases, one or both electrodes may be connected to a transparent conductive layer, such as tinned glass, disposed on the faces of the crystal. The electrodes II and 12 are connected by the conductors 14 and 15 to a source of electrical energy 13, which, in the case of Figures 1, 2, 4 and 5, can be either AC or DC. Zinc fluoride is activated by itself in certain proportions and, therefore, a crystal of pure zinc fluoride will emit light when subjected to an electric field.
However, the intensity of the emitted light will be increased if a small amount of activator such as manganese, thallium, cerium or lead, is present in the crystal. The preferred substance is manganese, the content of which should be about 10% by weight.
Amounts of up to 25% can be used, but without improving the zinc fluoride. Preferred values range from I to 6%
The cells shown in Figures 3, 4 and 5 have a larger luminescent surface than the cells in Figures I and 2 The L2 electrode can be made of a metal or glass plate or any other similar substance on the surface of which a conductive layer of tin oxide is formed. A phosphor layer 16 (figo 3) is in contact with the conductive surface of the electrode I2. Layer 16 is preferably composed of a powder of zinc fluoride.
Covering this layer 16, is a thin film 16a, of dielectric substance, which can be constituted by one of the many known varieties of plastics, resins and mineral films (Si 02, etc.). For example, layer I6a can be made of cellulose nitrate, polyacrylic acid, polyvinyl chloride, cellulose acetate, alkyd resins and other transparent dielectric substances to which can be added modifying substances such as camphor. , glycerin, tricresylphosphate and other similar substances. Layer 16a can be omitted if phosphorus layer 16 is in any form other than zinc fluoride powder.
If this layer 16 is composed of zinc fluoride powder, the latter can be suspended in a dielectric in which case the separate dielectric layer 16a can be omitted. The electrodes II and 12 of FIG. 3 are connected to a source 13 of alternating current through the intermediary of the conductors 14 and 15 in the same way as in FIGS.
In figure 4, the cell consists of several crystals 17 separated by the dielectric 18 In figure 5, the cell comprises -
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a phosphorus 19 composed of an activated polycrystalline substance or a transparent layer of zinc fluoride.
In preparing crystalline zinc fluoride, according to the present invention, zinc fluoride powder to which has been added from 1 to 5% ammonium fluoride and up to 10% activator, is placed in a crucible. platinum. The latter has a tight cover which is applied to it, after which it is heated on a Bunseno burner. After the zinc fluoride mixture has been heated until melting, the gas supply to the Bunsen burner is reduced. gradually over a period of about an hour. This treatment produces clear, transparent crystals of zinc fluoride, which can be used alone or in combinations in electroluminescent cells.
A transparent film of zinc fluoride can be applied to a conductive base by heating the zinc fluoride, either unheated, or crystallized in a vacuum chamber, and condensing the evaporated phosphorus on the conductive surface. An activator can be incorporated, either by including it in the mixture or by vaporizing it at the same time from a separate source. Another method of applying a transparent film of zinc fluoride on a conductive base is to react zinc chloride and ammonium fluoride in; the vapor phase, to condense the zinc fluoride on the base.
Electroluminescent cells as manufactured heretofore are only capable of producing light of such a low intensity, relatively speaking, that they can only be used in certain very specific applications where these intensities are sufficient for an electroluminescent cell using a phosphor of Zinc fluoride, according to the present invention, emits a light the intensity of which is approximately 5 times greater than that of cells known until now based on phosphorus, zinc sulfide, or zinc oxide, and this, under identical voltage and frequency conditions.
Although several embodiments of the invention have been described and shown, it is obvious that one does not wish to be limited to these particular forms given by way of example and without any restrictive character and that consequently all the variants having the same principle and the same object as the arrangements indicated above would come within the scope of the invention as they did.