<Desc/Clms Page number 1>
Elektro-optische Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektro-optische, bistabile Vorrichtungmit einer Schaltungsanordnung die aus einer ersten Parallelschaltung von zwei Zweigen mit einem ersten Strahlungselement in dem einen und einem ersten photoleitenden Element in dem anderen Zweig, und einer zweiten Parallelschaltung von zwei Zweigen mit einem zweiten Strahlungselement in dem einen und einem zweiten photoleitenden Element in dem anderen zusammengebaut ist, welche Parallelschaltungen miteinander und mit einer Speisequelle in Reihe geschaltet sind, wobei das erste Strahlungselement optisch mit dem zweiten photoleitenden
Element und das zweite Strahlungselement optisch mit dem ersten photoleitenden Element gekoppelt ist und weiter ein optisch mit dem ersten photoleitenden Element gekoppeltes, drittes Strahlungselement vor- gesehen ist.
Eine solche Vorrichtung, ein Flip-Flop, ist bekannt ; sie hat drei Zustände, zwei stabile Zustände und einen instabilen Zustand. In einem stabilen Zustand fliesst der Strom durch das erste Strahlungselement und das zweite photoleitende Element, in dem anderen stabilen Zustand durch das erste photoleitende Element und das zweite Strahlungselement. In dem instabilen Zustand fliesst die Hälfte des Stroms über einen Weg und die Hälfte des Stroms über den anderen Weg, wobei die Spannungen über den beiden Parallelschaltungen gleich gross sind. Ist der Flip-Flop in dem instabilen Zustand, so ruft eine kleine Zunahme der Spannung über dem ersten Strahlungselement eine grössere Lichtausstrahlung desselben hervor als die des zweiten
Strahlungselementes, wodurch der Widerstand des zweiten photoleitenden Elementes geringer wird als der Widerstand des ersten photoleitenden Elementes.
Infolgedessen vergrössert sich der Spannungsunterschied zwischen der ersten und der zweiten Parallelschaltung bis endgültig nahezu die ganze Spannung über der ersten Parallelschaltung wirksam ist, wobei ein Gleichgewicht in der Spannungsverteilung über das erste Strahlungselement und das zweite photoleitende Element und dem Widerstandswert des zweiten photoleitenden Elementes infolge des auftreffenden Lichtes des bei der betreffenden Teilspannung betriebenen Strahlungslementes eintritt. In der Praxis ist ein solcher Flip-Flop somit stets in einem der stabilen Zustände. Der Wert der maximalen Teilspannung über einem Strahlungselement einer solchen Vorrichtung und somit der Wert der von dem Flip-Flop gelieferten Spannung wird durch die Durchschlagsspannung der Strahlungselemente bedingt.
Die maximale Teilspannung über einem Strahlungselement muss naturgemäss kleiner sein als die Durchschlagspannung des Elementes. Die Vorrichtung wird durch ein optisch mit dem ersten photoleitenden Element gekoppeltes, drittes Strahlungselement gesteuert, dessen Strahlung bewirkt, dass der Strom durch das erste photoleitende Element und das zweite Strahlungselement fliesst. Um den Flip-Flop in seinen ursprünglichen Zustand zurückzuführen, kann noch ein viertes Strahlungselement vorgesehen werden, das optisch mit dem zweiten photoleitenden Element gekoppelt ist und dessen Strahlung bewirkt, dass der Strom das erste Strahlungselement und das zweite photoleitende Element durchfliesst.
Unter einem photoleitenden Element wird hier ein Element verstanden, dessen elektrische Impedanz sich beim Aufprall geeigneter, elektromagnetischer oder korpuskularer Strahlung ändert, z. B. durch Änderung des Widerstands- oder Kapazitätswertes worauf die Impedanz nach der Wegnahme dieser Strahlung auf ihren ursprünglichen Wert zurückkehrt. Die elektromagnetische Strahlung kann in dem sichtbaren Teil des Spektrums liegen, aber auch eine Strahlung mit längerer oder kürzerer Wellenlänge, z. B. eine Infrarot- oder Röntgenstrahlung kann anwendbar sein. Die Intensität der ausgesandten Strahlung des Strahlungselementes ist von der zugeführten, elektrischen Energie abhängig. Die ausgesandte Strahlung kann durch elektrische Erhitzung einer festen Substanz, z. B. eines Glühfadens oder durch eine Gasentladung erzeugt werden.
Das Strahlungselement kann auch ein elektrolumineszierendes, ein elektrophotolumineszierendes oder ein anderer Typ eines Elementes mit einer lumineszierenden, festen Substanz sein. Vorzugsweise ist das Strahlungselement ein elektrolumineszierendes Element, weil ein solches Element und ein photoleitendes Element sich auf einfache Weise vereinheitlichen lassen, wobei die erhaltene Einheit bequem hantierbar ist.
Da der Flip-Flop gewöhnlich durch die Ausgangsstrahlung oder Ausgangsspannung eines ähnlichen Flip-Flops gesteuert wird, kann das dritte Strahlungselement als ein Strahlungselement eines ähnlichen
<Desc/Clms Page number 2>
Flip-Flops oder als ein Strahlungselement betrachtet werden, das durch die Spannung eines Strahlungs- elementes eines ähnlichen Flip-Flops gespeist wird. Es hat sich nunmehr ergeben, dass, da die der FlipFlopschaltung zugehörigen Strahlungselemente und die steuernden Strahlungselemente durch Spannungen gleicher Amplitude und Frequenz betrieben werden, eine Beschränkung in Bezug auf die Geschwindigkeit des Betriebes eines Flip-Flop vorliegt ; das dritte und gegebenenfalls das vierte Strahlungselement muss so lange ausstrahlen, bis ein höherer Strom durch die Elemente der Flip-Flopschaltung fliesst, die bis zu diesem Zeitpunkt nahezu stromlos waren.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird die dazu erforderliche Zeit verkürzt.
Gemäss der Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass beim Auftreten einer gleichen Spannung über dem das erste Strahlungselement enthaltenden Zweig und über dem dritten Strahlungselement die optische Kopplung zwischen dem dritten Strahlungselement und dem ersten photoleitenden Element stärker ist als die optische Kopplung zwischen dem ersten Strahlungselement und dem zweiten photoleitenden Element, so dass die relative Widerstandsänderung ab dem Dunkelwert des ersten photoleitenden Elementes infolge der Beleuchtung durch das dritte Strahlungselement grösser ist als die relative Widerstands- änderung ab dem Dunkelwert des zweiten photoleitenden Elementes infolge der Beleuchtung durch das erste Strahlungselement.
Vorzugsweise ist ein mit dem zweiten photoleitenden Element gekoppeltes viertes Strahlungselement vorgesehen und ist beim Auftreten der gleichen Spannung über dem das zweite Strahlungselement enthaltenden Zweig und über dem vierten Strahlungselementdie optische Kopplung zwischen dem vierten Strahlungselement und dem zweiten photoleitenden Element stärker als die optische Kopplung zwischen dem zweiten Strahlungselement und dem ersten photoleitenden Element, so dass die relative Widerstandsänderung ab dem Dunkelwert des zweiten photoleitenden Elementes infolge der Beleuchtung durch das vierte Strahlungselement grösser ist als die relative Widerstandsänderung ab dem Dunkelwert des ersten photoleitenden Elementes infolge der Beleuchtung durch das zweite Strahlungselement.
Eine Möglichkeit, einen Unterschied in den Änderungen der Leitfähigkeit der photoleitenden Elemente hervorzurufen, besteht darin, dass die emittierende Oberfläche des dritten Strahlungselementes grösser gemacht wird, als die emittierende Oberfläche des ersten Strahlungselementes. Ist ein viertes Strahlungs- elementfür Steuerzweckevorgesehen, so ist insbesondere die emittierende Oberfläche des vierten Strahlungselementes grösser zu machen als die emittierende Oberfläche des zweiten Strahlungselementes. Auf andere Weise kann ein Unterschied in den Änderungen der Leitfähigkeit der photoleitenden Elemente erhalten werden, wenn zwischen dem ersten Strahlungselement und dem zweiten photoleitenden Element und zwischen dem zweiten Strahlungselement und dem ersten photoleitenden Element ein strahlungsabsorbierendes Mittel vorgesehen wird.
Das steuernde Strahlungselement insbesondere kann als strahlungsabsorbierendes Mittel dienen. Es ist in diesem Falle besonders günstig, eine Ausführungsform der Vorrichtung mit elektrolumineszierenden Elementen anzuwenden. Naturgemäss müssen dabei die beiden leitenden Schichten des dritten und des vierten Strahlungselementes für die von dem zweiten und dem ersten Strahlungselement ausgesandte Strahlung durchlässig sein.
Bei einer anderen Ausführungsform wird der Unterschied in den Änderungen der Leitfähigkeit der photoleitenden Elemente dadurch erhalten, dass die Tatsache benutzt wird, dass die Empfindlichkeit eines photoleitenden Elementes von der Wellenlänge der auffallenden Strahlung abhängig ist. Die Emissionsspektren des ersten und des dritten Strahlungselementes sind dabei derart, dass das erste photoleitende Element empfindlicher ist für die Strahlung des dritten Strahlungselementes als das zweite photoleitende Element für die des ersten Strahlungselementes.
Ist ein viertes Strahlungselement für Steuerzwecke vorgesehen, so sind insbesondere die Emissionsspektren des zweiten und des vierten Strahlungselementes derart, dass das zweite photoleitende Element empfindlicher ist für die Strahlung des vierten Strahlungselementes als das erste photoleitende Element für die des zweiten Strahlungselementes.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Unterschied in den Änderungen der Leitfähigkeit der photoleitenden Elemente dadurch erhalten, dass der Zweig des ersten Strahlungselementes einen Widerstand in Reihe mit diesem Element und der Zweig des zweiten Strahlungselementes einen Widerstand in Reihe mit diesem Element besitzen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die eine Anzahl von Ausführungsbeispielen zeigt. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch eine elektro-optische Flip-Flopschaltung. Fig. 2 zeigt in teilweisem Schnitt einen Aufbau eines photoleitenden Elementes und zweier elektrolumineszierender Elemente. Fig. 3zeigtschematischimSchnittdenZusammenbaueinesphotoleitendenElementesundzweier elektrolumineszierender Elemente. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Zusammenbau der Fig. 3. Fig. 5 zeigt schematisch, im Schnitt, den Aufbau eines photoleitenden Elementes und zweier elektrolumineszierender Elemente.
Fig. 1 zeigt schematisch eine elektrooptische Flip-Flopschaltung. Sie besteht aus den elektrolumines-
EMI2.1
Element 10 und das photoleitende Element 12 bilden die erste Parallelschaltung und das elektrolumineszierende Element 11 und das photoleitende Element 13 bilden die zweite Parallelschaltung. Diese Schaltungen sind miteinander und mit einer Wechselspannungsquelle 14 in Reihe geschaltet. Das elektrolumineszierende Element 10 ist optisch mit dem photoleitenden Element 13 und das elektrolumineszierende Element 11 ist optisch mit dem photoleitenden Element 12 gekoppelt. Diese Vorrichtung wird durch das
<Desc/Clms Page number 3>
optisch mit dem photoleitenden Element 12 gekoppelte elektrolumineszierende Element 15 und durch das optisch mit dem photoleitenden Element 13 gekoppelte elektrolumineszierende Element 16 gesteuert.
Die optischen Kopplungen sind in der Figur stets mit einem Pfeil angedeutet. Die elektrolumineszierenden Elemente 15 und 16 sind Elemente ähnlicher Schaltungen oder sie sind parallel mit der Parallelschaltung solcher Schaltungen angebracht.
Fig. 2 zeigt in teilweisem Schnitt den Aufbau eines photoleitenden Elementes und zweier elektrolumineszierender Elemente zur Verwendung in einer elektrooptischen Vorrichtung nach der Erfindung.
Dabei sind die Stärken der Schichten nicht im richtigen Massstab angegeben. Das photoleitende Element 20 besteht aus einer Platte gesinterten Cadmiumsulfidpulvers 21, das mit Kupfer aktiviert und mit Chlor koaktiviert ist. Auf der oberen Seite ist die Platte mit einem interdigitalen Zeilenelektrodensystem versehen, das aus zwei kammförmigen Elektroden 22 und 23 besteht. Auf dieser Seite des Elementes 20 befinden sich nacheinander die durchsichtige Isolierschicht 24, die aus Glas besteht, das elektrolumineszierendeElement25 die isolierende, durchsichtige Kunststoffolie 26 und das elektrolumineszierende Element 27.
Das elektrolumineszierende Element 25 ist aus durchsichtigen leitenden Schichten 28 und 30 zusammengebaut, die aus angemessen aktiviertem Zinnoxyd bestehen ; zwischen ihnen liegt die elektrolumineszierende Schicht 29, die Zinksulfid enthält, das mit Kupfer aktiviert und mit Aluminium koaktiviert ist. Das elektrolumineszierende Element 27 ist aus der durchsichtigen leitenden Schicht 31 aus angemessen aktiviertem Zinnoxyd, der elektrolumineszierenden Schicht 32 mit einem mit Kupfer aktiviertem und mit Aluminium koaktiviertem Zinksulfid und der Metallschicht 33 aus Silberbrei zusammengebaut. Die Glasschicht 24 dient ausserdem als Träger der elektrolumineszierenden Elemente 25 und 27. Die Elektrode 22 ist mit einem Anschluss 34 und die Elektrode 23 mit einem Anschluss 35 versehen. Die leitende Schicht 28 hat einen Anschluss 36 und die leitende Schicht 30 einen Anschluss 37.
Die leitende Schicht 31 hat einen Anschluss 38 und die-Metallschicht 33 einen Anschluss 39.
Bei der elektrooptischen Vorrichtung nach der Erfindung wird der Zusammenbau eines photoleitenden Elementes und zweier elektrolumineszierender Elemente derart geschaltet, dass das photoleitende Element 20 als das photoleitende Element 12 der Fig. 1, das elektrolumineszierende Element 25 als das elektrolumineszierende Element 15 der Fig. l und das elektrolumineszierende Element 27 als das elektrolumineszierende Element 11 der Fig. 1 dienen, während ein zweiter ähnlicher Aufbau für die Elemente 10, 13 und 16 verwendet wird, wobei das elektrolumineszierende Element 25 als das elektrolumineszierende Element 16
EMI3.1
und das photoleitende Element 20 als das photoleitende Element 13 der Fig. 1 dienen.
Da die Strahlung des elektrolumineszierenden Elementes 27 mehr absorbiert wird als die Strahlung des elektrolumineszierenden Elementes 25, ändert sich der Widerstand des photoleitenden Elementes 20 stärker infolge der Strahlung des Elementes 25 als infolge der Strahlung des Elementes 27.
Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt den Aufbau eines photoleitenden Elementes und zweier elektrolumineszierender Elemente für eine elektrooptische Vorrichtung nach der Erfindung. Dabei sind die.
Stärken der verschiedenen Schichten nicht im richtigen Massstab angegeben. Das photoleitende Element 50 besteht aus einer Platte gesinterten Cadmiumsulfidpulvers, das mit Kupfer aktiviert und mit Gallium koaktiviert ist, und aus einem interdigitalen Zeilenelektrodensystem, das mit den Anschlüssen 51 und 52 versehen ist. Auf der betreffenden Seite des Elementes befinden sich nacheinander die Glasplatte 53, die ausserdem als Träger dient, die durchsichtige leitende Schicht 54 aus angemessen aktiviertem Zinnoxyd und die elektrolumineszierende Schicht 55 mit Zinksulfid, das mit Kupfer aktiviert und mit Aluminium koaktiviert ist. Darauf befinden sich zwei getrennte leitende Schichten aus Silberbrei, d. h. die kreisförmige Schicht 56 und die ringförmige Schicht 57.
Die Abmessungen dieser Schichten sind derart, dass die Oberfläche der kreisförmigen Schicht 56 kleiner ist als die Oberfläche der ringförmigen Schicht 57.
Zum Schutz enthält der Zusammenbau noch eine Emailschicht 61. Die leitende Schicht 54 ist mit einem Anschluss 58, die leitende Schicht 56 mit einem Anschluss 59 und die leitende Schicht 57 mit einem Anschluss 60 versehen. Die leitende Schicht 54, die elektrolumineszierende Schicht 55 und die leitende Schicht 56 bilden ein elektrolumineszierendes Element und die leitende Schicht 54, die elektrolumineszierende Schicht 55 und die leitende Schicht 57 bilden das andere elektrolumineszierende Element.
Der Abstand zwischen den leitenden Schichten 56 und 57 beträgt vorzugsweise mindestens 0, 5 mm. Weiter ist die Stärke der Glasplatte 53 insbesondere derart, dass die Strahlung der elektrolumineszierenden Elemente nicht nur auf den gegenüber der leitenden Schicht 56 bzw. 57 liegenden Teil des photoleitenden Elementes sondern auch ausserhalb dieses Teiles einen Einfluss ausübt. Die Stärke der Glasplatte beträgt daher vorzugsweise mindestens 2 mm.
Bei der elektrooptischen Vorrichtung nach der Erfindung wird dieser Aufbau von einem photoleitenden Element und zwei elektrolumineszierenden Elementen derart geschaltet, dass das photoleitende Element 50 als das photoleitende Element 12 der Fig. 1, das elektrolumineszierende Element mit der leitenden Schicht 56 als das elektrolumineszierende Element 11 der Fig. 1 und das elektrolumineszierende Element mit der leitenden Schicht 57 als das elektrolumineszierende Element 15 der Fig. 1 dient, während eine zweite ähnliche Einheit für die Elemente 10, 13 und 16 verwendet wird.
Da die Emissionsfläche des elektrolumineszierenden Elementes mit der leitenden Schicht 57 grösser ist als die Emissionsfläche des elektrolumineszierenden Elementes mit der leitenden Schicht 56, ändert sich der Widerstand des photoleitenden Elementes 50 mehr beim Anlegen einer Spannung an dem Anschluss 60 als beim Anlegen einer Spannung an dem Anschluss 59.
<Desc/Clms Page number 4>
Fig 4 zeigt eine Draufsicht auf den Aufbau nach Fig. 3 wobei teilweise die Emailschicht 61 weggelassen ist, so dass die elektrolumineszierende Schicht 55 und die Silberbreischichten 56und 57 teilweise sichtbar sind.
Fig. 5 zeigt schematisch im Schnitt einen anderen Aufbau von einem photoleitenden Element und zwei elektrolumineszierenden Elementen für eine elektrooptische Vorrichtung nach der Erfindung. Dabei sind die Stärken der Schichten nicht massstäblich angegeben. Das photoleitende Element 70 besteht aus einer
EMI4.1
Seite des Elementes befindet sich die Glasplatte 73, die ausserdem als Träger dient. Die Oberfläche der
Platte 73 ist grösser als die des photoleitenden Elementes 70. Auf der Glasplatte befinden sich nebeneinander, symmetrisch zum photoleitenden Element 70, die elektrolumineszierenden Elemente 74 und 75.
Das
Element 74 ist aus einer durchsichtigen leitenden Schicht 76 aus angemessen aktiviertem Zinkoxyd, der elektrolumineszierenden Schicht 77 mit Zinksulfid, das mit Kupfer aktiviert und mit Chlor koaktiviert ist, und der Metallschicht 78 aus Silberbrei zusammengebaut. Das Element 75 ist aus der durchsichtigen leitenden Schicht 79 aus angemessen aktiviertem Zinkoxyd, der elektrolumineszierenden Schicht 80 mit durch Kupfer aktiviertem und durch Aluminium koaktiviertem Zinkselenid und der Metallschicht 81 aus Silberbrei zusammengebaut. Die leitende Schicht 76 ist mit einem Anschluss 82, die Metallschicht 78 mit einem Anschluss 83, die leitende Schicht 79 mit einem Anschluss 84 und die Metallschicht 81 mit einem
Anschluss 85 versehen. Der Abstand zwischen den elektrolumineszierenden Elementen 74 und 75 beträgt vorzugsweise 2 bis 3 mm.
Weiter ist die Stärke der Glasplatte 73 derart, dass die elektrolumineszierenden
Elemente 74 und 75 eine gleiche Oberfläche des photoleitenden Elementes 70 bestrahlen. Die Stärke der
Glasplatte 73 beträgt daher vorzugsweise mindestens 2 mm.
Bei der elektro-optischen Vorrichtung nach der Erfindung wird diese Einheit von einem photoleitenden
Element und zwei elektrolumineszierenden Elementen derart geschaltet, dass das photoleitende-Element 70 als das photoleitende Element 12 nach Fig. 1, das elektrolumineszierende Element 74 als das elektrolumines- zierende Element 11 der Fig. 1 und das elektrolumineszierende Element 75 als das elektrolumineszierende
Element 15 der Fig. 1 dienen, während ein zweites ähnliches Gefüge für die Elemente 10, 13 und 16 ver- wendet wird.
Da das elektrolumineszierende Element 74 blaues Licht und das elektrolumineszierende
Element 75 rotes Licht ausstrahlt, während das photoleitende Element 70 für rotes Licht empfindlicher ist als für blaues Licht, ändert sich der Widerstand des photoleitenden Elementes 70 stärker infolge der
Strahlung des Elementes 75 als infolge der Strahlung des Elementes 74.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektro-optische, bistabile Vorrichtung mit einer Schaltungsanordnung, die aus einer ersten Parallel- schaltung von zwei Zweigen mit einem ersten Strahlungselement in dem einen und einem ersten photo- leitenden Element in dem anderen Zweig, und einer zweiten Parallelschaltung von zwei Zweigen mit einem zweiten Strahlungselement in dem einen und einem zweiten photoleitenden Element in dem anderen zusammengebaut ist, welche Parallelschaltungen miteinander und mit einer Speisequelle in Reihe geschaltet sind, wobei das erste Strahlungselement optisch mit dem zweiten photoleitenden Element und das zweite
Strahlungselement optisch mit dem ersten photoleitenden Element gekoppelt ist und weiter ein optisch mit dem ersten photoleitenden Element gekoppeltes, drittes Strahlungselement vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
dass beim Auftreten einer gleichen Spannung über dem das erste Strahlungselement enthaltenden Zweig und über dem dritten Strahlungselement die optische Kopplung zwischen dem dritten Strahlungselement und dem ersten photoleitenden Element stärker ist als die optische Kopplung zwischen dem ersten Strahlungselement und dem zweiten photoleitenden Element, so dass die relative
Widerstandsänderung ab dem Dunkelwert des ersten photoleitenden Elementes infolge der Beleuchtung durch das dritte Strahlungselement grösser ist als die relative Widerstandsänderung ab dem Dunkel- wert des zweiten photoleitenden Elementes infolge der Beleuchtung durch das erste Strahlungs- element.