FR2697107A1 - Dispositif luminescent à excitation en cascade. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne les écrans luminescents, notamment ceux des tubes à rayons cathodiques. Elle a pour objet d'éviter la saturation des luminophores quand ceux-ci sont soumis à des fortes densités de courant. Un tube à rayons cathodiques suivant l'invention comporte un écran cathodoluminescent (DL) comprenant au moins deux substances luminescentes (A, B) différentes, produisant de la lumière avec une rémanence inférieure à 5 millisecondes. L'une de ces substances (A) est soumise à un rayonnement d'excitation (RE1) sous l'effet duquel elle émet un rayonnement ultra-violet formant un second rayonnement d'excitation (RE2). La seconde substance (B) est exposée au second rayonnement d'excitation et produit en réponse une lumière visible. L'invention s'applique à tous types d'écrans de visualisation utilisant des luminophores.

Description

DISPOSITIF LUMINESCENT A EXCITATION
EN CASCADE
L'invention se rapporte à une structure de dispositif luminescent utilisable notamment dans des écrans de visualisation. Elle a particulièrement (mais non exclusivement) pour objet d'apporter une solution aux problèmes de saturation des luminophores soumis à des fortes densités de courant.

En prenant pour exemple les tubes à rayons cathodiques ou en abrégé ' R. C.", la face interne de ceux-ci comporte une ou plusieurs couches de substances luminescentes et plus précisément cathodoluminescentes dans le cas des TRC, généralement en matériaux luminophore. La surface du ou des luminophores est balayée par un faisceau d'électrons. Ce faisceau d'électrons constitue un rayonnement d'excitation des luminophores, lesquels luminophores transforment l'énergie électronique excitatrice en flux lumineux.

Les performances d'un luminophore tendent à se dégrader sous l'impact du faisceau électronique, et plus particulièrement son rendement lumineux chute quand la densité de courant augmente, montrant un phénomène de saturation.

Pour certains luminophores à base de sulfures de zinc par exemple, on observe des baisses importantes du rendement lumineux : par rapport à une densité de courant de 1 CLA/cmZ, on observe à 10 ,uA/cm2 une baisse de rendement déjà importante, de l'ordre de 18 %, et qui peut atteindre 90 % à 50 jÀ/cm2.

Des densités de courant de l'ordre de 50 ,uA/cm2 sont souvent rencontrées, notamment dans les TRC utilisés dans les équipements de télévision du type dit "à projection", dans lesquels une image trichrome résulte d'une superposition de trois images de couleurs différentes, produites chacune par un TRC.

Chaque TRC doit présenter une très forte luminance, ce qui impose de fortes puissances excitatrices du ou des luminophores.

Il est à noter que ce caractère non linéaire de la transformation de l'énergie électronique excitatrice en flux lumineux, non seulement est néfaste sur le plan de la consommation d'énergie, mais est néfaste aussi pour le contraste de l'image, car il tend à réduire les différences de luminance entre les pixels ou surfaces élémentaires de l'image. Enfin ce caractère non linéaire a encore un autre effet néfaste qui tient en ce qu il entraîne un élargissement du spot optique par rapport au spot électronique, d'où il résulte une diminution de la résolution de l'image.

Parmi les luminophores couramment utilisés dans les TRC et qui présentent ces défauts à des degrés divers, on peut citer notamment
~ Y202S: Eu pour l'émission dans le rouge ; le ZnS:
Ag,Al pour l'émission dans le bleu ; le ZnS : Cu, Al pour l'émission dans le vert.

L'importance du problème de la saturation (les luminophores, sous fortes ou moyennes densités de courant, a déjà conduit à la recherche d'autres familles de matériaux en vue de constituer de nouveaux luminophores.

On a ainsi réalisé de nouveaux luminophores émettant dans le rouge et dans le vert, tels que par exemp]e le Y2O?ffi: Eu pour le rouge et le Y(Al, Ga)5 012 Tb pour le vert. Ces nouveaux luminophores ont des performances meilleures, mais qui restent encore à améliorer quant à la saturation.

Pour les luminophores émettant dans le bleu, les nouveaux matériaux obtenus, bien que plus linéaires, présentent cependant des défauts jugés incompatibles avec une utilisation dans les
TRC.

Par exemple : le sulfure de zinc fortement codopé au nickel (ZnS : Ag, Ni) présente un rendement beaucoup plus linéaire mais trop faible, et une couleur d'émission pas assez monochromatique. D'autres matériaux te]s que certains oxyhalogénures de lanthane (LaGdOBr : Ce) présentent des risques majeurs de dégradation irréversible, sous l'impact du faisceau électronique (marquage de l'écran). On peut citer aussi le silicate d'yttrium (Y2 Si 05: : Ce) qui présente un rendement énergétique faible, et une couleur d'émission pas assez monochromatique.

L'invention a pour but de réduire, voire même de supprimer, les défauts de baisse du rendement énergétique, de non linéarité et de résolution de l'image liés à l'utilisation des luminophores, dans les TRC comme dans tout autre écran de visualisation, notamment les écrans de visualisation de type écran plat tels que les panneaux à plasma par exemple.

A cette fin, l'invention propose de combiner au moins deux luminophores, pour émettre dans la couleur désirée sous l'effet du rayonnement excitateur, électronique ou autre, dans un montage du type à excitation en cascade.

Dans un tel montage, on associe deux luminophores choisis de telle façon que le premier émettant par exemple dans l'ultra-violet (en abrégé "UV") sous excitation électronique par exemple, va exciter le deuxième luminophore qui, sous excitation
UV, va émettre dans le visible. Ce phénomène d'excitations successives des luminophores est appelé "excitation en cascade".

Dans un tel cas il est nécessaire en particulier que le spectre d'excitation du second luminophore recouvre le spectre d'émission du premier luminophore.

L'association de deux luminophores dans un montage du type à excitation en cascade est en elle-même connue, notamment par un document de brevet SU-90 0552 du 06/08/1973 publié le 12/03/1975 avec le nO SU-45 8056. Ce document décrit l'association de deux luminophores dans un TRC, en vue de produire un rayonnement visible à forte rémanence, sous l'effet d'un rayonnement excitateur constitué par un faisceau électronique. Le faisceau électronique excite un premier luminophore qui en réponse émet un rayonnement ultra-violet.Le rayonnement ultra-violet constitue un second rayonnement excitateur auquel est sensible le second luminophore. Ce second luminophore est choisi pour ses propriétés à émettre une lumière visible en conservant l'excitation longtemps après la disparition du rayonnement excitateur (phénomène de rémanence).

Bien entendu dans le montage décrit dans le document ci-dessus cité, l'amélioration du rendement lumineux n'est pas recherchée, et même ne peut pas survenir, compte tenu de la nature des luminophores utilisés, et de leurs fonctions. On peut penser en effet que dans un luminophore du type présentant un effet de rémanence, les centres d'excitation ne sont pas encore retombés à l'état de veille qu'ils sont déjà soumis à un nouveau rayonnement d'excitation auquel ils ne peuvent pas, par conséquent répondre, d'où résulte une perte d'énergie.

En fait les auteurs de la présente invention ont été presque dissuadés de s'engager dans la voie de l'utilisation d'un montage du type à excitation en cascade, pour résoudre les problèmes liés à la saturation des luminophores, et c'est en pensant à d'autres avantages liés notamment au marquage de 1 écran par un luminophore détérioré, qu'il leur a semblé utile de persévérer dans cette voie. Il est clair en effet pour tout spécialiste que chaque conversion d'un rayonnement excitateur en un rayonnement d'émission opérée par un luminophore est consommatrice d'énergie, et qu en multipliant les conversions on multiplie aussi les pertes qui y sont liées; ceci sans compter que le rayonnement excitateur produit par un luminophore est émis dans toutes les directions et n'est pas focalisé sur l'autre luminophore.

Les inventeurs ont eu la surprise de constater, par des essais, que les pertes d'énergie par excitations successives étaient plus faibles que celles prévues et permettaient d'espérer, globalement un rendement intéressant dans le cas des puissances d'excitation fortes et moyennes.

L'invention concerne donc un dispositif luminescent du type produisant de la lumière avec une rémanence inférieure à 5 millisecondes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux substances luminescentes parmi lesquelles une première et une seconde substance ont respectivement une bande spectrale d'émission et une bande spectrale d'excitation se recouvrant au moins partiellement, la lumière visible étant au moins partiellement produite par la seconde substance luminescente sous l'effet de l'exposition de la première substance à un rayonnement d'excitation.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres avantages qu'elle procure apparaîtront, à la lecture de la description qui suit de certains de ces modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés parmi lesquels
- la figure 1 montre deux grains luminophores de types différents associés de manière à constituer un dispositif luminescent conforme à l'invention;;
- la figure 2 montre schématiquement le dispositif luminescent de l'invention, réalisé à l'aide d'une structure à deux couches formées chacune de grains luminophores différents, de façon qutune première couche produise un rayonnement d'excitation utilisé par la seconde couche
- la figure 3 montre des courbes illustrant des rendements en lumens par watt pour différent matériaux luminophores
- la figure 4 montre de manière schématique une variante de la structure montrée à la figure 2, variante dans laquelle les pores de l'une des couches sont remplis par des luminophores de l'autre couche
- la figure 5 représente schématiquement un mélange de luminophores de types différents formant une utlique couche
- la figure 6 montre de façon schématique une structure dans laquelle des grains de luminophores d'tin type sont enrobés par des grains de luminophores d'un autre type
- la figure 7 montre de façon schématique une forme de réalisation dans laquelle une première couche délivre un rayonnement d'excitation à plusieurs secondes couches différentes.

La figure 1 illustre de façon schématique le fonctionnement d'un dispositif luminescent DL suivant l'invention. Un dispositif luminescent DL suivant l'invention comporte au moins deux substances luminescentes formées par exemple de couches luminophores symbolisées chacune sur la figure l par un grain de luminophore A, B. Le dispositif luminescent DL produit un rayonnement en lumière visible (ou proche du visible), en réponse à un rayonnement d'excitation appelé premier rayonnement d'excitation RE1.

La nature du premier rayonnement d'excitation RE1 peut varier en fonction de l'application, par exemple
- dans le cas où le dispositif luminescent DL constitue, au moins partiellement, l'écran d'un TRC, le premier rayonnement d'excitation RE1 est un faisceau d'électrons;
- dans le cas où le dispositif luminescent sert à constituer écran d'un panneau à plasma, ce premier rayonnement d'excitation peut être un rayonnement ultrn-violet résultant de la décharge électrique dans un gaz.

En supposant que le dispositif luminescent DL soit destiné à constituer un écran de TRC, le premier rayonnement d'excitation
RE1 est constitué par un faisceau d'électrons, se propageant dans l'exemple suivant un axe de propagation 2 en direction du premier grain de luminophore A. Les deux grains de luminophores A, B sont placés l'un derrière l'autre sur l'axe de propagation 2, avec le premier grain A placé devant, de telle manière que l'absorption du premier rayonnement d'excitation
RE1 est accomplie principalement par le premier grain A.

Par suite le premier grain de luminophore A est d'un type, d'une part excitable par le premier rayonnement d'excitation
RE1, et donc par des électrons dans l'exemple, avec de préférence une faible saturation même pour une forte densité de courant, densité de courant pouvant atteindre par exemple 50 IlA/cmZ ; d'autre part le premier grain A, sous cette excitation, émet un rayonnement RE2 appelé "second rayonnement d'excitation" destiné à exciter le second grain luminophore B; ce second rayonnement d'excitation RE2 est un rayonnement ultra-violet dans l'exemple non limitatif décrit. Les photons ultra-violets formant ce second rayonnement d'excitation sont symbolisés sur la figure 1 par des flèches en traits discontinus repérées RE2.Le premier grain luminophore A est par exemple en La 0 Br : Tm qui constitue un matériau luminophore cathodoluminescent présentant un rendement relativement faible, mais qui sature peu lorsque la densité de courant augmente.

La nature du second grain luminophore B est choisie d'une part, pour qu'il y ait un bon recouvrement des bandes d'émission en ultra-violet du premier grain luminophore A par la bande d'excitation du second grain luminophore B; le second grain luminophore B doit d'autre part émettre des photons visibles PVB (repérés sur la figure 1 par des flèches en traits pleins) ayant la couleur désirée, bleue par exemple. Le second grain luminophore B lui aussi doit peu saturer quand la puissance excitatrice (en photons UV) augmente. Pour répondre à ces critères le second grain luminophore peut être constitué par exemple en Ba Mg Al14 23 : Eu. I,'ull et l'autre de ces grains luminophores A, B présentent une rémanence inférieure à 5 millisecondes.

Dans ces conditions, sous l'effet du premier rayonnement excitateur RE1, le premier grain luminophore A produit le rayonnement ultra-violet formant le second rayonnement excitateur auquel est sensible le second grain luminophore B. Ce dernier produit en réponse un rayonnement de lumière PVB dont le spectre correspond au bleu.

Le premier grain de luminophore A peut émettre non seulement un rayonnement ultra-violet mais éventuellement il peut aussi émettre en plus un rayonnement en photons visibles PVA, si la couleur de ce rayonnement visible représentée par ses coordonnées trichromatiques satisfait les mêmes exigences que celles demandées à la lumière visible produite par le second grain de luminophore B.

Dans ce cas la lumière visible produite par le premier grain
A est transmise par le second grain B, et s'ajoute à celle produite par ce dernier sous l'excitation UV ; ces deux lumières sont visibles par un observateur (non représenté) situé sur l'axe 2 à l'opposé du premier grain A par rapport au second grain B. Il est à noter qu'une teUe configuration est effectivement obtenue avec un grain de luminophore A en La 0
Br : Tm et un grain luminophore B en Ba Mg Al 23 : Eu.

En outre le second grain de luminophore B peut, en plus de l'excitation UV, être excité par une part du premier rayonnement excitateur REl, à savoir par des électrons dans l'exemple, et émettre une lumière visible qui s'ajoute aux précédentes.

Avec une disposition des deux grains de luminophores A, B telle que, d'une part le premier grain A masque au moins partiellement le second grain B au premier rayonnement excitateur RE1, et que d'autre part le second grain de luminophore B masque au moins partiellement le premier grain A à un observateur, il est possible d'utiliser des luminophores qui présentent le défaut de se marquer sous l'effet d'un rayonnement excitateur puissant, notamment sous l'impact d'un faisceau électronique puissant.En effet, en prenant par exemple le cas de la figure 1, il est possible d'utiliser sans risques, (c'est-à-dire sans marquage) un second grain de luminophore B d'un type susceptible d'être marqué sous l'impact du faisceau d'électron REl, grâce à la protection totale ou partielle vis-à-vis de ce dernier assurée par le premier grain A. Autre part, si le premier grain de luminophore A se marque sous l'impact du premier rayonnement d'excitation RE1 (faisceau électronique ou autre), il est masqué par le second grain de luminophore B qui seul apparaît à un observateur, c'est-à-dire sur la face visible d'un écran, de telle sorte que le marquage du premier grain luminophore A est caché.Il est ainsi possible dans l'invention, d'utiliser des luminophores qui habituellement sont proscrits à cause de ces questions de marquage.

Il est à noter que la section des premier et second grains de luminophores A, B peut avoir une forme quelconque, et que c'est uniquement pour mieux les différencier qu 'une forme carrée et une forme circulaire sont conférées respectivement au premier grain A et au second B, sur la figure 1 comme sur les différentes autres figures montrant des luminophores.

La figure 2 montre par une vue en coupe le dispositif luminescent DL de l'invention, réalisé avec une structure à deux couches luminophores Cl. C2 superposées. l'a première couche C1 est constituée avec des grains de luminophores A (remplissant le même rôle que le premier grain A montré à la figure 1) destinés à être exposés à un premier rayonnement d'excitation semblable au rayonnement REl expliqué en référence à la figure 1. Ces grains A ont pour fonction de produire en réponse un rayonnement formant un second rayonnement d'excitation (non représenté à la figure 2) pour des grains luminophores B de la seconde couche C2.

Les grains de luminophores B (remplissant le même rôle que le second grain B de la figure 1) qui forment la seconde couche
C2, ont pour fonction de produire une lumière visible sous l'effet d'une excitation produite principalement par le rayonnement provenant de la première couche C1, d'une manière semblable au fonctionnement déjà expliqué en référence à la figure 1.

En supposant que les couches C1, C2 servent à constituer un écran de visualisation EV (partiellement représenté) d'un
TRC: ces couches sont superposées par exemple sur la face interne 4 d'une dalle en verre 3, avec la seconde couche C2 déposée sur la dalle 3, et la première couche C1 déposée sur la seconde couche C2 à l'opposé de la dalle de verre 3. Dans ce cas le premier rayonnement d'excitation REl- arrive du côté de la première couche luminophore Ci, et la lumière produite sort de cet ensemble ou écran par la dalle de verre 3.

Les grains A de la première couche Cl et les grains B de la seconde couche C2 peuvent être respectivement d'un même type que le premier grain A et le second grain B montrés à la figure 1, et on retrouve dans le fonctionnement des deux couches C1 et C2 les mêmes mécanismes que ceux précédemment décrits pour les deux grains luminophores A et B de la figure 1.

Les couches C1, C2 de luminophores peuvent être déposées sur le substrat ou dalle 3 de manière en elle-même classique par exemple elles sont constituées chacune par des poudres de grains de luminophores A ou B, poudres qui sont déposées successivement par sédimentation en solution aqueuse, par exemple de silicate de potassium mélangé à de l'acétate de barium.

Si les deux couches C1, C2 servent à constituer l'écran d'un TRC, la première couche C1 peut ensuite être recouverte d'un film polymère 5 sur lequel peut être déposée, par évaporation, une couche d'aluminium 6, d'une façon en elle-même classique.

L'ensemble est ensuite traité de manière traditionnelle pour un TRC, par exemple est il recuit à environ 4000 C pendant environ 1 heure.

La masse de matériau luminophore B de la seconde couche
C2 doit être à la fois suffisamment forte pour absorber au maximum le rayonnement ultra-violet d'excitation, (émis par la première couche (C1) et suffisamment faible pour transmettre le rayonnement visible susceptible d'être émis par la première couche C1 (luminophore A) et ayant une longueur d'onde tombant dans le spectre d'émission de la seconde couche C2 (luminophore B).

Par exemple, si d'une part la première couche C1 est faite d'une poudre de grains luminophores A du type La 0 Br : Tm dont la masse est de l'ordre de 4 mg/cm2, et si d'autre part la seconde couche C2 est faite d'une poudre de grains de luminophores B du type Ba Mg AI14 23 : Eu (émettant dans le bleu) : on a constaté qu'une partie importante du rayonnement
UV formant le second rayonnement d'excitation était transmise par la seconde couche C2 et par la dalle 3, au lieu d'être absorbée par cette seconde couche C2. Des essais ont montré que l'optimum de masse de luminophore de type B, correspondant au meilleur rendement de l'écran, est de l'ordre de 2,5 mg/cm2 avec une masse plus grande, l'émission bleue de la première couche C1 est moins bien transmise.

La figure 3 illustre les caractéristiques avantageuses qui résultent de l'invention. Elle représente la variation du rendement en lumens par watt en fonction de la densité de courant d'excitation en A/cm, pour différents matériaux luminophores.

Une première courbe 10 montre que dans le cas d'un écran classique utilisant un luminophore du type ZnS : Ag, Al considéré comme la référence, le rendement en lumens/watt passe d'environ 10 pour 1 ,uA/cm2 à environ 1,2 pour 50 liA/cm2.

Une seconde courbe 11 illustre la variation de rendement dans le cas d'un écran type cascade bi-couches, c'est-à-dire dans le cas d'un écran utilisant deux couches luminophores C1,
C2 comme dans l'invention, respectivement formées de grains A en LaOBr : Tm et grains B en BaMg Au14023: Eu.

On peut observer qu avec les deux couches C1, C2 de l'invention, on obtient à 50 A/cm2 un gain de 30 % en rendement lumineux et une meilleure linéarité par rapport au cas classique représenté par la première courbe 10 ; et par suite on obtient un spot optique moins élargi et donc une image plus résolue.

Une troisième courbe 12 représente les variations de rendement dans le cas d'un luminophore Ba Mg A114 023 : Eu, tel que celui de la luminophore B de la seconde couche C2 mais utilisé seul. On obtient un ensemble plus linéaire (par rapport à ZnS : Ag, Al) en fonction de la densité de courant (courbe 10), d'où il résulte là aussi une image plus résolue. Cependant, d'une part le rendement lumineux reste moins bon que dans le cas de de l'écran bi-couche représenté par la seconde courbe 11; et d'autre part, un tel luminophore est fortement marqué quand il est directement exposé à un faisceau électronique, alors que dans le cas de la structure bi-couche suivant l'invention, il est bien protégé.

Enfin une quatrième courbe 13 représente les variations de rendement lumineux obtenues avec des luminophores ZnS : Ag,
Ni ou bien Y2 Si O, : Ce, utilisées seuls ; il est à noter que l'utilisation de chacun de ces type de luminophore est actuellement envisagée par certains spécialistes, pour tenter de remédier au problème de la saturation. On peut observer que pour ces deux types de luminophore, le rendement lumineux est insuffisant par rapport au rendement obtenu avec un montage suivant l'invention.

L'exemple de la figure 2 se rapporte à une structure bi-couches ou chaque couche est faite à l'aide de matériaux luminophores de types différents. Mais d'autres modes de réalisations sont possibles qui permettent de conserver et même d'améliorer les caractéristiques avantageuses qui résultent de la mise en oeuvre de l'invention. En fait, l'invention consiste notamment dans l'association de deux types (ou plus) de luminophores, superposés en couches comme dans l'exemple de la figure 2, ou bien mélangés.Il est à noter en effet qu'il est possible par exemple de disposer une troisième couche de luminophores (non représentés) entre les première et seconde couche C1, C2 montrées à la figure 2 une telle troisième couche pourrait comporter soit des grains luminophores en un matériau différent de celui des grains A et B, ou/et une granulométrie différente, en vue par exemple d'améliorer le rendement, ou bien en vue de renforcer l'effet de masque entre les grains A et B pour réduire encore les phénomènes néfastes de marquage des luminophores.

Les figures 4, 5 et 6 illustrent des modes de réalisation dans lesquels les types de luminophores A et B sont mélangés, pour former des structures luminescentes Dl, d'un écran de visualisation EV du type TRC comme dans l'exemple de la figure 2, mais bien entendu ces structures luminescentes peuvent s'appliquer à d'autres types d'écrans.

La figure 4 représente une structure qui diffère de celle montrée à la figure 2 en ce que la seconde couche (repérée C2 a dans la figure 4) directement portée par le substrat 3, comprend d'une part des luminophores type B, et d'autre part des luminophores type A remplissant au moins partiellement les pores de la seconde couche CE ; la première couche Ci comprend uniquement des grains de luminophores type A.

Le remplissage des pores de la seconde couche C2 a s'effectue d'une manière simple, par exemple en sélectionnant des grains de luminophores de type A ayant une faible granulométrie. Ces grains de type A sont ensuite mélangés aux grains de luminophores de type B pour former la seconde couche CEa
La figure 5 montre une structure dans laquelle les grains luminophores type A et B sont mélangés avec un mélange éventuellement inhomogène, et forment une unique couche CU.

La figure 6 montre une structure bi-couches qui diffère de celle montrée par la figure 2 en ce que d'une part, dans la première couche (repérée C'1 sur la figure 6) les grains de luminophore type A sont entourés de grains de luminophores type B, lesquels grains B réalisent ainsi pratiquement un enrobage des grains de luminophores A ; et en ce que d'autre part, dans la seconde couche (repérée C'2 dans la figure 6) on réalise un enrobage des grains de luminophores du type B par les grains de luminophores du type A.

Les associations de deux types A et B de grains luminophores ci-dessus décrites peuvent stappliquer aussi bien au cas d'un écran de visualisation monochrome qu'à cehli d'un écran à plusieurs couches. Dans ce dernier cas bien entendu, chacune des structures luminescentes DL montrées aux figures 2, 4, 5 et 6 correspond à une surface élémentaire d'image ou pixel d'une couleur donnée, et elle voisine avec une ou plusieurs structures luminescentes (non représentées) semblables ou non, correspondant à des surfaces élémentaires d 'mages voisines.

La figure 7 représente une autre forme de réalisation qui s'applique de manière particulièrement avantageuse au cas des écrans de visualisation à plusieurs couleurs, des écrans TRC trichromes par exemple, notamment du type basse tension.

L'écran de visualisation EV ou TRC montré à la figure 7 comprend un substrat 3 ou dalle en verre d'où sort la lumière (non représentés) contenant l'image à observer.

La face intérieure 4 du substrat .3 porte de manière en elle-même classique, une succession d'éléments luminescents constitués par exemple par des pastilles en matériau luminophore
LR, LV, LB correspondant chacune à une surface élémentaire d'image, et ayant chacune l'une des couleurs primaires rouge, verte, bleue d'un écran trichrome classique. Pour simplifier la figure 7, seulement deux successions de pastilles luminophores
LR, LV, LB sont représentées, formant par exemple chacune un pixel trichrome.

Dans l'exemple décrit, les successions de pastilles luminophores LR, LV, LB portent une unique couche luminophore
CLA qui, avec ces différentes pastilles luminophores LR, LV,
LB, constitue un dispositif luminescent DL' conforme à l'invention. Dans l'exemple non limitatif décrit, la couche luminophore CLA qui recouvre l'ensemble des pastilles luminophores, est elle-même recouverte d'un film polymère 5 sur lequel peut être déposée une couche d'aluminium 6, comme dans l'exemple décrit en référence à la figure 2.

Dans ces conditions, le faisceau d'électrons (symbolisé par une flèche) est incident sur la couche luminophore CLA, il constitue le rayonnement excitateur RE1.

Dans l'exemple représenté la couche luminophore CLA est commune à toutes les pastilles luminophores LR, I,V, LB. Elle a pour fonction d'absorber au moins partiellement le faisceau d'électrons, ou rayonnement excitateur REl, et d'émettre en réponse un rayonnement ultra-violet (non représenté). Ce rayonnement ultra-violet constitue un second rayonnement d'excitation pour chacune des pastilles luminophores LR, LV,
LB, et auquel chacune de ces pastilles répond par un rayonnement en lumière visible (non représentée) à la couleur qui est la sienne. En fait, la couche luminophore CLA est en un matériau tel qu'elle peut, vis-à-vis de chacune des pastilles luminophores LR, LV, LB, remplir les fonctions qui sont assurées par les premières couches C1, Cl' des figures 2, 4, 6 vis-à-vis des secondes couches C2, C2a C2' ; la couche luminophore CLA est constituée en tout ou partie, par des grains de luminophores du type A, par exemple en Y 203 Gd (on rappelle que le but est d'exciter les luminophores des pastilles LR, LV, LB en produisant le moins possible de lumière visible susceptible d'altérer la couleur de la lumière produite par chacune de ces trois pastilles LR, LV, LB).Dans ce cas les pastilles luminophores LB émettant dans le bleu peuvent être en
Ba Mg AL14023 Eu. ; et les pastilles luminophores LV, LR peuvent être par exemple respectivement en Zn2 Si O M et
2 4 n en Y203 : Eu, qui sont des matériaux sensibles à un rayonnement d'excitation en ultra-violet.

Une telle disposition est avantageuse notamment en ce qu'elle permet de mettre en oeuvre l'effet d'excitation en cascade d'une manière simple, en utilisant une même et unique couche luminophore CLA, afin de produire un rayonnement d'excitation pour plusieurs ou pour toutes les différentes pastilles luminophores LR, LV, LB, et ceci aussi bien dans un TRC que dans un écran du type écran plat comme par exemple les panneaux à plasma.

Un autre avantage particulièrement important d'une telle disposition et qu'elle permet de résoudre le problème posé par un phénomène appelé "phénomène de couche morte", que l'on rencontre dans les TRC du type basse tension. Dans les écrans de TRC basse tension, trichromes par exemple, les pastilles luminophores telles que les pastille LR, LV, LB correspondent à des couleurs différentes et sont donc en matériaux différents, et sont déposées successivement, souvent à l'aide de méthodes de photolitographie. Ces méthodes de photolitographie utilisent des dépôts successifs de couches de masquage (non représentées) dont certaines parties sont éliminées lors des opérations de gravure.Les parties restantes de ces couches tendent à déborder, empiéter au-dessus des pastilles luminophores et forment des "couches mortes", de telle sorte que, dans l'art antérieur des électrons à faible énergie cinétique sont absorbés par ces couches et n'atteignent pas les pastilles luminophores à exciter.

Dans le montage suivant l'invention, la couche luminophore
CLA peut être déposée sur l'ensemble des pastilles luminophores
LR, LV, LB par exemple par une méthode de sédimentation en elle-même classique, de telle sorte que des électrons à faible énergie cinétique, contenus dans le faisceau d'électrons ou premier rayonnement excitateur RE1, peuvent exciter la couche luminophore CLA et l'exciter sans risque de rencontrer des couches mortes. Sous l'impact de ce faisceau d'électrons la couche luminophore émet un rayonnement en ultra-violet formant le second rayonnement d'excitation (non représenté) servant à l'excitation des pastilles luminophores LR, LV, LB. Ce second rayonnement d'excitation étant dans l'ultra-violet, il n'est pas absorbé par les couches mortes éventuellement interposées sur son trajet vers les pastilles luminophores.

Il est à noter que des panneaux à plasma trichromes peuvent comporter une disposition de pastilles luminophores, pour le rouge, le vert et le bleu, semblable à celle montrée à la figure 7. Cependant dans les panneau à plasma, le rayonnement excitateur est principalement un rayonnement ultra-violet créé par les décharges électriques dans le gaz, de telle sorte que les couches mortes n'ont pas d'effet néfaste sur ce rayonnement.

Mais les décharges électriques dans le gaz peuvent aussi engendrer des électrons, lesquels peuvent participer à l'excitation des pastilles luminophores en plus du rayonnement ultra-violet, si le matériau de ces pastilles est choisi à cet effet.

Ceci permettrait d'augmenter le rendement, et il deviendrait avantageux dans ce cas d'éviter le problème des "couches mortes ", en utilisant un montage semblable à celui montré à la figure 7, c'est-à-dire avec une couche luminophore (telle que la couche CLA) pour assurer l'excitation en cascade. Cette couche luminophore serait dans ce cas excitable en électrons et en ultra-violet, et produirait en réponse un rayonnement plus particulièrement dans l'ultra - violet.

Il est à noter en outre que dans un panneau à plasma, l'invention peut s'appliquer indépendamment du problème des "couches mortes", par exemple pour convertir le rayonnement ultra-violet issu de la décharge électrique dans le gaz, en un rayonnement ultra-violet ayant une longueur d'onde différente, par exemple plus appropriée à exciter des pastilles luminophores émettant dans le visible, afin notamment d'améliorer l'efficacité lumineuse.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Dispositif luminescent pour écran de visualisation, produisant de la lumière avec une rémanence inférieure à 5 millisecondes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux substances luminescentes (A, B) parmi lesquelles une première et une seconde substances luminescentes ont respectivement une bande spectrale d'émission et une bande spectrale d'excitation se recouvrant au moins partiellement, la première substance (A) étant exposée à un rayonnement incident (REl) formant un premier rayonnement d'excitation sous l'effet duquel ladite première substance produit un second rayonnement, au moins une partie dudit second rayonnement constituant un second rayonnement d'excitation (RE2), la lumière visible étant produite au moins partiellement par la seconde substance (B) sous l'effet de l'excitation par le second rayonnement d'excitation (RE2).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde substance (B) produit une lumière colorée suivant l'une des couleurs dites primaires (rouge, verte, bleue) d'un écran de visualisation trichrome.

3. Dispositif luminescent suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la première substance (A) produit en outre une lumière ayant une longueur d'onde semblable ou voisine à celle de la lumière colorée produite par la seconde substance (B).

4. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second rayonnement d'excitation (RE2) est un rayonnement ultra-violet.

5. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que en outre la seconde substance (B) est excitable par le rayonnement incident (RE1).

6. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les substances luminescentes (A, B) sont des matériaux luminophores sous forme de grains.

7. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et seconde substances luminescentes (A, B) constituent respectivement une première et une seconde couches (C1, C2), la première couche (C1) contenant la première substance (A) étant disposée sur le trajet du rayonnement incident (RE1) et devant la seconde substance (B) de manière à former au moins partiellement un masque pour cette dernière vis-à-vis du rayonnement incident.

8. Dispositif luminescent suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les grains des différentes substances (A,

B) sont mélangés.

9. Dispositif luminescent suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les grains (A) de la première substance sont au moins partiellement enrobés de grains (B) de la seconde substance.

10. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les grains (B) de la seconde substance sont au moins partiellement enrobés de grains (A) de la première substance.

11. Dispositif luminescent suivant la revendication 10, caractérisé en ce que d'une part, les grains (A) de la première substance enrobés de grains (B) de la seconde substance, et d'autre part les grains (B) de la seconde substance enrobés de grains (A) de la première substance, constituent des couches (C'1, C'2) différentes.

12. Dispositif luminescent suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les grains (A) de la première substance luminescente forment une première couche ( C I ) disposée devant une autre couche (C2 ) par rapport au sens de propagation du

a rayonnement incident (RE1), ladite autre couche contenant des grains (B) de la seconde substance et des grains (A) de la première substance.

13. Dispositif luminescent suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première substance (A) constitue une première couche (CLA) délivrant le second rayonnement d'excitation (RE2) simultanément à au moins deux types d'éléments luminescents (LR, LV, LB) comportant des secondes substances luminescentes différentes, les éléments luminescents produisant chacun en réponse une lumière colorée suivant l'une des couleurs dites primaires (rouge, verte, bleue) d'un écran de visualisation trichrome.

14. Dispositif luminescent suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première substance (A) constitue une première couche (CLA) délivrant le second rayonnement d'excitation (RE2) simultanément à trois types d'éléments luminescents (LR, LV, T,B) comportant des secondes substances luminescentes différentes, les éléments luminescents produisant chacun en réponse une lumière colorée suivant l'une des couleurs dites primaires (rouge, verte, bleue) d'un écran de visualisation trichrome.

15. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la première couche (CLA) constituant la première substance (A) est déposée sur une pluralité d'éléments luminescents (LR, I,V, LB) de types différents, chaque type d'élément luminescent correspondant à l'une des couleurs dites primaires.

16. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran de visualisation est un tube à rayons cathodique.

17. Dispositif luminescent suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le tube à rayons cathodiques est un tube monochrome.

18. Dispositif luminescent suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le tube à rayons cathodiques est un tube trichrome.

19. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications 16, 17 ou 18, caractérisé en ce que le tube à rayons cathodiques est du type à basse tension.

20. Dispositif luminescent suivant l'une quelconque des revendications 16, 17, 18 ou 19, caractérisé en ce que le premier rayonnement d'excitation (RE1) est constitué par des électrons.

21. Dispositif luminescent suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'écran (le visualisation est un panneau à plasma.

22. Dispositif luminescent suivant la revendication 21, caractérisé en ce que le premier rayonnement d'excitation est au moins partiellement un rayonnement ultra-violet.

23. Dispositif luminescent suivant la revendication 22, caractérisé en ce que le premier rayonnement d'excitation comporte en outre des électrons.