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Wiedergabepaneel und Vorrichtung zur Abtastung eines Wiedergabepaneels
DieErfindung bezieht sich aufWiedergabepaneele zurUmwandlung elektrischer Signale in ein Strah- lungsmuster ; das Paneel besteht aus einem Träger und darauf angebrachten, in einem flachen Muster vereinten, mit Elektroden versehenen Elementen, die einen unter der Wirkung angelegter Spannungen aufleuchtenden oder erlöschenden Stoff enthalten, und aus diesen Elementen zugeordneten, photoleiten- den Elementen, die einander gegenüber derart angeordnet sind, dass die von den zuerst genannten Ele- menten erzeugte Strahlung die photoleitenden Elemente nur in beschränktem Masse trifft, und dem das
Signal über mindestens einen Verzögerungskreis mit Anzapfungen zugeführt wird.
Solche Paneele werden unter anderem bei der Wiedergabe von Fernsehbildern verwendet, wobei das Fernsehsignal nach Dektion als Videosignal dem Wiedergabepaneel zugeführt wird.
Bei den bisher bekannten Paneelen dieser Art ist es üblich, zwei Gruppen von Leitungen im Paneel vorzusehen, eine unterhalb und eine oberhalb des erwähnten aufleuchtenden oder erlöschenden Stoffes, wobei die verschiedenen Steuerspannungen, beispielsweise das Videosignal, den beiden Gruppen von Leitungen zugeführt werden müssen. Dies erfordert eine umfangreiche, kostspielige. Schaltapparatur.
Das Wiedergabepaneel nach der Erfindung behebt diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verzögerungskreis unmittelbar auf oder neben den Reihenschaltungen von einander zugeordneten, aufleuchtenden oder erlöschenden Elementen und photoleitenden Elementen angeordnet ist, und seine Anzapfungen unmittelbar mit ihnen verbunden sind, wobei die photoleitenden Elemente derart am Paneel angebracht sind, dass sie von einer gesonderten, ihre Leitfähigkeit ändernden Strahlungsquelle bestrahlt werden können.
Bei der Vorrichtung zur Abtastung des Wiedergabepaneels wird das Videosignal mindestens einem richtig abgeschlossenen Verzögerungskreis zugeführt und diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die photoleitenden Elemente periodisch während kurzer Augenblicke von einer Strahlungsquelle her bestrahlt werden.
Einige praktische Ausführungsformen des Wiedergabepaneels und der Vorrichtung werden an Hand beiliegender Figuren näher erläutert.
Dabei zeigt Fig. 1 in einer Draufsicht ein Wiedergabepaneel zur Anwendung auf dem Fernsehgebiet, Fig. 2a zeigt das Paneel in räumlicher Ansicht, Fig. 2b einen Schnitt durch einen Teil des Paneels nach Fig. 2a und Fig. 2c zeigt eine etwas abgeänderte Anordnung dieses Einzelteile. Fig. 3 zeigt das Ersatzschaltbild des Paneels, das bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendet wird. Fig. 4 dient zur Erläuterung und Fig. 5 zeigt das Paneel in einer andern Anwendung auf dem Fernsehgebiet.
Fig. l zeigt, in einer Draufsicht, das Gesamtwiedergabepaneel 3 mit der Abtasteinrichtung. Dabei bezeichnen al, a... a die Abtastsysteme, 4 die Videosignalquelle, 2 eine durchsichtige Elektrode, zL die Abschlussimpedanz und die Verbindungen 13, 13'... die nicht verzögernden, gegenseitigen Ver- bindungen zwischen den Systemen a.... an.
Fig. 2a zeigt das gleiche Wiedergabepaneel perspektivisch gesehen, wobei die Lage um 90 gegen- über der in Fig. l dargestellten Lage gedreht ist. Aus Fig. 2a bzw. 2b ist ersichtlich, dass jedes System a aus einem Verzögerungskreis 10, Inseln 9 aus elektrisch leitendem Material, z. B. Metallinseln, einem photoleitenden Streifen 8, z. B. aus aktiviertem Cds, CdSe-Pulver mit einer die Strahlung absorbierenden
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Schicht, z. B. einer Lackschicht auf der unteren Seite, Inseln 7 aus elektrisch leitendem Material, z. B. Metallinseln, einem galvanisch isolierenden Streifen 11, der hochohmig und kapazitätsarrn sein muss,
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chlor-,mangan-aktiviertem Zinksulfidpulver besteht [ZnS (Cl, Mn) ].
Unter einer photoleitenden Substanz wird eine Substanz verstanden, deren spezifische elektrische
Impedanz durch korpuskulare oder elektromagnetische Strahlung umkehrbar geändert werden kann.
Unterhalb dieser zusammengesetzten Systeme befindet sich die durchsichtige Elektrode 2, die mit den Streifen 6 eine Verbindung herstellt. Die Streifen 11 dienen zur Abstützung des Streifens 8 und des oberhalb desselben liegenden Verzögerungskreises 10 und ausserdem zum Vermeiden einer direkten gal- vanischen Verbindung des Verzögerungskreises 10 über den Streifen 8 mit der Elektrode 2.
Es ist klar, dass viele andere Konfigurationen möglich sind.
Eine andere Lösung besteht z. B. darin, dass die Streifen 11 weggelassen und die Streifen 6 um 900 gedreht werden. Die Streifen 6 werden dann von den Streifen 8 überlagert, wodurch sie hinreichend ab- gestützt werden. Die Verzögerungskreise 10 werden auf gleiche Weise oder um 900 gegenüber der Lage nach Fig. 2a gedreht angeordnet, während die Inseln 7 und 9 derart angebracht werden müssen, dass sie die Streifen 8 nicht kurzschliessen. Nötigenfalls können sowohl die Streifen 8 als auch die Streifen 6 in
Schichten vereint werden, die dann in Mosaikform angeordnet werden, um eine etwaige elektrische Leitfähigkeit in den Schichten selber zu vermeiden.
Eine weitere Lösung ist in Fig. 2c dargestellt, wobei die Streifen 11 auch weggelassen sind und die
Streifen 8 geknickt gestaltet sind, wodurch sie einerseits auf der Platte 5 und anderseits auf den Streifen 6 aufliegen können. Die Verzögerungskreise 10 sind auf denjenigen Seiten der Streifen 8 angebracht, wo letztere auf der Platte 5 aufliegen. Die Stelle der Inseln 7 und 9 entspricht der nach Fig. 2a und ist in Fig. 2c angedeutet. Damit die Kreise 10 keine Verbindung mit der Elektrode 2 haben, ist letztere auch in Form eines Streifens gestaltet und diese Streifen sind derart miteinander verbunden, dass sie gemeinsam wieder als eine einzige, durchsichtige Gegenelektrode aufgefasst werden können. Aus letzterem Beispiel ist ersichtlich, dass die Streifen geometrisch ganz oder teilweise in derselben Schicht liegen können.
Das vorstehend angegebene Gebilde ist auf einem für Strahlung durchlässigen Träger, z. B. einer das ganze System tragenden Glasplatte 5, fest angebracht. Diese Platte ermöglicht es ausserdem, die von den Streifen 6 erzeugte Strahlung zu beobachten. Wenn die Streifen 6 aus einem Stoff bestehen, der nach der Bestrahlung von einer Sonderstrahlungsquelle her eine Strahlung erzeugt, aber mehr oder weniger erlischt, sobald eine grössere oder kleinere Spannung angelegt wird, muss das Fernsehsignal negativ zugeführt werden, um ein positives Bild zu erzielen.
Es ist auch eine Umkehrung des Bildes mittels eines Bildverstärkers (sog. Amplifikon) möglich, wenn das Fernsehsignal positiv zugeführt wird ; ausserdem wird die erzeugte Strahlung dabei zusätzlich verstärkt. Letzteres gilt auch, wenn ein Leuchtstoff verwendet und das positive Bild von dem Bildverstärker verstärkt und nicht umgekehrt wird.
Jedes System a beansprucht eine Breite d, wobei beispielsweise der Verzögerungskreis 10, der Streifen 11, der Streifen 6, die Metallinseln 9 und 7 je eine Breite von 1/3 d haben und der Streifen 8 die Gesamtbreite d aufweist. Dies ist in Fig. 2b dargestellt. Der gegenseitige Abstand der Systeme a wird möglichst klein gehalten, um eine möglichst grosse Schärfe des wiederzugebenden Bildes zu erzielen.
Jeder Verzögerungskreis 10 ist nun mit einer Anzahl von Anzapfungen versehen, die über die Inseln 9 mit schmalen Querstreifen des Streifens 8 verbunden sind. Diese Streifen sind über die Inseln 7 wiederum mit schmalen Querstreifen des Streifens 6 verbunden. Dabei dienen die Inseln 7 und 9 dazu, einen guten Kontakt zwischen den Streifen 10,8 und 6 herzustellen, während sie ausserdem als Elektronenbehälter dienen.
Wird der Teil eines Querstreifens des Streifens 8, der nicht von den Inseln 7 und 9 kurzgeschlossen wird- (der in Fig. 2b mit 1/3 d angegebene Teil des Streifens 8, welcher Teil zwischen 7 und 9 liegt), als veränderlicher Widerstand und werden die zugehörenden Teile des Streifens 6 als Kondensatoren betrach- tet, so können an diskreten, äquidistanten Punkten Reihenschaltungen von Widerständen R und Kapazitäten C zwischen den Verzögerungskreisen 10 und der durchsichtigen Elektrode 2 als vorhanden gedacht werden. Die Anzahl dieser Reihenschaltungen in jenem System ist gleich der Anzahl von Inseln 7 und 9 zwischen einem Verzögerungskreis 10 und einem Streifen 6. Ausserdem muss diese Anzahl von Inseln gleich der Anzahl von Bildpunkten pro Zeile eines wiedergegebenen Bildes sein. Werden z.
B. 833 Bildpunkte pro Zeile angenommen, so muss es auch 833 Inseln 9 und 833 Inseln 7 pro System a geben.
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stände 8 lässt sich durch Bestrahlung der Streifen 8 aus einer Strahlungsquelle ändern, welche Strahlung in Fig. 2 durch die Pfeile 12 angedeutet ist. Unter Strahlung kann In diesem Falle sowohl sichtbares als auch unsichtbares Licht (Ultraviolett- und bzw. oder Infrarot-Licht) verstanden werden, sowie auch kor- puskulare Strahlung und elektromagnetische Strahlung. Nötigenfalls können Vorkehrungen getroffen wer- den, damit dieser Lichtblitz nicht auf der unteren Seite der Glasplatte wahrnehmbar ist und die von den
Elementen der Streifen 6 erzeugte Strahlung nur beschränkt durch die Streifen 8 hindurchdringt, um eine
Rückwirkung zu verhüten.
Dazu kann eine die Strahlung absorbierende Schicht auf der unteren Seite des
Streifens 8 angebracht werden ; die Strahlung der Strahlungsquelle für die Streifen 8 kann dabei ausserdem auch für den Beobachter unsichtbar gemacht werden. Auch kann die photoleitende Substanz lediglich für die Strahlung der Sonderstrahlungsquelle empfindlich gemacht werden, so dass die von den Elementen der
Streifen 6 erzeugte, davon abweichende Strahlung nicht auf die photoleitenden Elemente einwirkt.
Die Verzögerungskreise 10 können auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Es kann z. B. ein wen- delförrrig auf einen Hilfsdorn aufgewickelter Draht nach Wegätzen des Dornes in einem Material mit hohem e-Wert festgebacken werden, um die erforderliche Verzögerungszeit pro Verzögerungskreis 10 zu erzielen. Nötigenfalls kann das Ganze wieder wendelförmig oder zickzack aufgerollt werden, wobei je- weils an den gewünschten Punkten des auf diese Weise erhaltenen Verzögerungskreises, Anzapfungen an- gebracht werden, die einen Kontakt mit den Metallinseln 9 herstellen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass akustische Verzögerungskreise verwendet werden. Die den Verzögerungskreisen zugeführten, elektrischen Signale werden dazu an den Eingängen in akustische
Signale und diese an allen Anzapfungen und an den Ausgängen wieder in elektrische Signale umgewandelt. Dies kann z. B. mittels piezo-elektrischer oder piezo-magnetischer Elemente durchgeführt werden.
Einfachheitshalber wird hier nur eine einzige Einrichtung mit einem elektrischen Verzögerungskreis beschrieben.
Für den Fall, dass solche Verzögerungskreise nicht durchsichtig gemacht werden können, muss die Bestrahlungsoberfläche pro Streifen 8 auf die Oberfläche zwischen zwei Verzögerungskreisen 10 beschränkt bleiben. Der als Widerstand wirksame Teil wird dabei auf den nicht kurzgeschlossenen Teil des schmalen Streifens zwischen den Inseln 7 und 9 beschränkt (s. Fig. 2b).
Die Wirkungsweise des Abtastmechanismus kann an Hand der Fig. 1, Fig. 2 und des Ersatzschaltbildes der Fig. 3 beschrieben werden.
Das Gesamtvideosignal wird von der Quelle 4. her dem Verzögerungskreis 10 der ersten Zeile al zugeführt, durchläuft nacheinander die Verzögerungskreise der Systeme a,a ... an und kehrt über die spezifische Abschlussimpedanz 2L zu der Quelle 4 zurück. Diese Impedanz ZL dient dazu, den Gesamtverzögerungskreis nach Fig. 2 möglichst reell zu machen, wodurch Reflexionen oder Absorptionen des zugeführten Signals im Verzögerungskreis vermieden werden.
Hat das System z. B. 625 Zeilen und 25 Bilder pro Sekunde, so beträgt eine Zeilenperlode 1/ (625. 25)-1 64 11-sec. Für ein solches System müssen 625 Systeme a angebracht werden und wenn die Verzögerungszeit pro Verzögerungskreis 10 gerade 64 Il-sec beträgt, hat sich das Gesamtvideosignal nach 1/25 sec über das Wiedergabepaneel 3 verteilt.
In diesem Augenblick wird ein Strahlungsblitz erzeugt, der die Streifen 8 trifft, wodurch der Widerstandswert des photoleitenden Materials abnimmt, was bedeutet, dass die in Fig. 3 dargestellten Widerstände 8 wesentlich geringer werden. Der Widerstand des Materials kann, wenn es nicht bestrahlt wird, grösser als 106 Ohm. cm und bei stärkerer Bestrahlung kleiner als 101 Ohm. cm gemacht werden.
Durch diese Widerstandsänderung ist das Spannungsmuster längs der Verzögerungskreise 10 imstande, die Kondensatoren 6 aufzuladen. In Abhängigkeit von dem auf diese Weise zwischen den Belägen der Kondensatoren entstandenen Potentialunterschied leuchtet die zwischen den Belägen vorhandene elektrolumineszierende Substanz auf. Wird ein Höhe-Breitenverhältnis von 4 : 3 angenommen, so muss es (4/3). 625 RI 833 Bildpunkte pro Zeile geben, welche Anzahl der Anzahl angenommener Inseln 7 und 9 entspricht, so dass die Streifen 6 gleichsam in 833 Bildpunkte geteilt werden, wodurch auf vorstehend angegebene Weise diese Bildpunkte in Abhängigkeit von dem zugeführten Videosignal aufleuchten.
Während des Aufleuchtens fliesst ein kleiner Strom, wodurch man sich parallel zum Kondensator 6 einen Widerstand denken kann, über den die durch den Verzögerungskreis zugeführte Ladung weglecken kann. Diese Ableitung darf eine Zeit von etwa 1/25 sec beanspruchen, da dann das nächstfolgende Spannungsmuster sich über das Paneel verteilt hat, wodurch bei dem nächstfolgenden Strahlungsblitz die Kondensatoren sich wieder aufladen.
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Ohne Strahlung ist der Widerstand 8 verhältnismässig hoch, so dass die Kondensatoren 6 sich kaum aufladen. Der kleine Potentialunterschied zwischen den Belägen (infolge restierender Teile der voran- gehenden Ladung und der geringen, zwischen zwei Strahlungsblitzen auf den Belägen erzeugten Ladung) ist nicht imstande, Elektrolumineszenz hervorzurufen, da stets ein gewisser Potentialunterschied (Schwell- wert) erforderlich ist, bevor der Stoff aufleuchtet. Dies ist-in Fig. 4 veranschaulicht, in der der Licht- fluss $ als Funktion der angelegten Spannung V aufgetragen ist. Es folgt daraus, dass bis zum Schwell- wert V, praktisch kein Licht ausgestrahlt wird.
In dem dargestellten Falle, in dem das ZnS-Pulver mit
Cl und Mn aktiviert ist, kann für V1 eine Gleichspannung verwendet werden, wenn aber ein Kupfer- oder
Manganaktivator verwendet worden ist, kann nur Wechselspannung benutzt werden. Für Fernsehzwecke ist daher der Aktivator, bei dem Gleichspannung benutzt werden kann, der am meisten erwünschte.
Ausserdem wird durch Anbringung des Mn-, CI-Aktivators der parallel zumKondensator 6 angenommene
Ableitwiderstand geringer, so dass die Ableitung der Ladung von 6 mit der gewünschten Geschwindigkeit stattfindet.
Während der Ableitung der Ladung des Kondensators 6 wird Licht ausgestrahlt, so dass die Gesamt- lichtausbeute pro Bildpunkt annähernd gleich dem Mittelwert des mit der Zeit veränderlichen Lichtflusses $ mal die Zeit zwischen zwei Lichtblitzen ist.
Ein anderes Verfahren ist dadurch ermöglicht, dass die 625 Systeme in zwei Gruppen geteilt werden, d. h. in eine Gruppe ungerader Systeme al'as usw. und eine Gruppe gerader Systeme a,, a, usw., wo- bei jeweils der Eingang eines Verzögerungskreises der ungeraden Gruppe mit dem Ausgang des vorangehenden Verzögerungskreises dieser Gruppe und auf gleiche Weise die Ein- und Ausgänge der Verzögerungskreise der geraden Gruppe miteinander verbunden werden, und wobei die auf diese Weise gebildeten ungeraden und geraden Verzögerungskreise je mit ihren spezifischen Impedanzen abgeschlossen werden.
Die das nach dem Zeilensprungverfahren zusammengebaute Videosignal liefernde Quelle 4 wird zunächst mit dem System a1 der ersten Gruppe und nach 1/50 sec mit dem System a2 der zweiten Gruppe verbunden. Das gewünschte Spannungsmuster hat sich nach 1/50 sec über die Gruppe verteilt, worauf ein Strahlungsblitz die zugehörendenBildpunkte aufleuchten lässt ; während der nächstfolgenden 1/50 sec verteilt sich das Spannungsmuster über die zweite Gruppe und ein zweiter Strahlungsblitz lässt die zu dieser Gruppe gehörenden Bildpunkte aufleuchten.
Es sei bemerkt, dass die Abschwächung des Signals, nachdem es einen Verzögerungskreis durchlaufen hat, ausgeglichen werden kann, z. B. durch Anbringung von Verstärkerstufen in den gegenseitigen Verbindungen zwischen den Verzögerungskreisen. Solche kleine Verstärkerstufen lassen sich unter anderem mittels Transistoren verwirklichen.
Eine zweite Massnahme zum Ausgleichen der Verluste in einem Verzögerungskreis besteht in der Anbringung eines Filters an den Streifen 8, In der Weise, dass die Intensität der Strahlung in Richtung vom Eingang zum Ausgang eines Verzögerungskreises zunimmt, wodurch die Photoleitfähigkeit in dieser Richtung zunimmt, so dass trotz des Spannungsverlustes in einem Verzögerungskreis die auf die Kondensatoren 6 übertragenen Spannungen nahezu proportional dem zugeführten Videosignal sind.
Die Empfindlichkeit eines Streifens 8 kann sich auch durch Änderung der Stärke des Streifens ändern, damit auch auf diese Weise die Verluste in einem Verzögerungskreis kompensiert werden können. Sollte die Lichtausbeute auch dann noch ungenügend sein, so kann, wie vorstehend bereits bemerkt, das Bild mittels eines Bildverstärkers verstärkt werden.
Ein drittes Abtastverfahren ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur, in der entsprechende Teile wie in Fig. 1 bezeichnet sind, wird jedes System a in Reihenfolge während einer einzigen Zeilenperiode mittels des Schalters 14 mit der Quelle 4 verbunden. Die Information für das betreffende System (z. B. das System 8j) verteilt sich dabei während einer einzigen Zellenperiode über den zugehörenden Verzöge- rungskreis 10, der durch seine Abschlussimpedanz ZL abgeschlossen ist. Nach einer Zeilenperiode, d. h. in diesem Beispiel nach 64p-sec, wird ein Strahlungsblitz erzeugt, um die dem System aj zugehörenden Bildpunkte aufleuchten zu lassen. Darauf verbindet der Schalter 14 die Quelle 4 mit dem System aj+l, worauf der Vorgang wiederholt wird.
Auch in diesem Falle kann auf einfache Weise ein Zeilensprungverfahren durchgeführt werden, indem der Schalter 14 zunächst die ungeraden Systeme a,a ... und darauf die geraden Systeme a, a.... abtastet. Selbstverständlich muss auch bei diesem zweiten Beispiel nach dem Zeilensprungverfahren das zugeführte Videosignal für dieses Verfahren zusammengebaut sein.
Es ist auch ein spiralförmige Abtastverfahren möglich, indem die zusammengesetzten Zeilen spiralförmig auf der durchsichtigen Elektrode 2 angebracht werden. Es kann auch ein einziges System a ver-
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wendet werden, dem das Gesamtfemsehsignal zugeführt wird und das jeweils nach einer Zeilenperiode einen Strahlungsblitz empfängt. Das auf diese Weise erzeugte Licht kann mittels eines drehenden Linsen- oder Spiegelsystems Zeile nach Zeile auf einen Schirm projiziert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wiedergabepaneel zur Umwandlung von elektrischen Signalen in ein Strahlungsmuster, welches
Paneel aus einem Träger und auf ihm angebrachten, in einem flachen Muster vereinten, mit Elektroden versehenen Elementen, die eine Substanz enthalten, die unter der Wirkung angelegter Spannungen auf- leuchten oder erlöschen kann, und aus diesen Elementen zugeordneten, photoleitenden Elementen be- steht, die derart einander gegenüber angeordnet sind, dass die von den zuerst genannten Elementen er- zeugte Strahlung die photoleitenden Elemente nur in beschränktem Masse trifft, und dem das Signal über mindestens einen Verzögerungskreis mit Anzapfungen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verzögerungskreis (10) unmittelbar auf oder neben den Reihenschaltungen von einander zugeordneten, aufleuchtenden oder erlöschenden Elementen (6)
und photoleitenden Elementen (8) angeordnet ist, und seine Anzapfungen unmittelbar mit ihnen verbunden sind, wobei die photoleitenden Elemente (8) derart am Paneel angebracht sind, dass sie von einer gesonderten, ihre Leitfähigkeit ändernden Strahlungsquel- le (12) bestrahlt werden können.