Schirm zur Wiedergabe eines in elektrischen Signalen enthaltenen Bildinhaltes Die Erfindung bezieht sich auf einen Schirm zur Wiedergabe eines in elektrischen Signalen enthaltenen Bildinhaltes, welcher Schirm einen Träger aufweist, auf dem in einem flachen Muster vereinte, mit Elek troden versehene Elemente angebracht sind, die eine Substanz enthalten, die unter der Wirkung einer an diese Elemente gelegten. Spannung lumineszieren kann, und welcher Schirm mindestens einen Verzöge rungskreis mit Anzapfungen enthält.
Solche Wiedergabeschirme werden unter anderem bei der Wiedergabe von Fernsehbildern verwendet, wobei das Fernsehsignal nach Detektion als Video signal dem Wiedergabeschirm zugeführt wird.
Bei den bisher bekannten Schirmen dieser Art ist es üblich, zwei Gruppen von Leitungen im Schirm vorzusehen, eine unterhalb und eine oberhalb des fla chen Musters aus lumineszierenden Elementen, wobei verschiedene Steuerspannungen, beispielsweise das Videosignal, den beiden Gruppen von Leitungen zu geführt werden müssen, um die lumineszierenden Elemente dem Bildinhalt entsprechend zum Auf leuchten zu bringen. Dies erfordert eine umfangreiche, kostspielige Schaltapparatur.
Der Wiedergabeschirm nach der Erfindung, der diesen Nachteil behebt, zeichnet sich dadurch aus, dass den lumineszierenden Elementen photoempfind ]ich leitende Elemente zugeordnet sind, wobei diese Elemente derart einander gegenüber angeordnet sind, dass die von den lumineszierenden Elementen zu er zeugende Strahlung die photoempfindlich leitenden Elemente nur in beschränktem Masse treffen kann;
dass ferner die Anzapfungen des Verzögerungskreises mit Reihenschaltungen von einander zugeordneten, lumineszierenden Elementen und photoempfindlich leitenden Elementen gekoppelt sind, wobei Mittel vor gesehen sind, um die photoempfindlich leitenden Ele- mente intermittierend von einer Strahlungsquelle her zu bestrahlen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht ein Wiedergabe schirm zur Anwendung auf dem Fernsehgebiet.
Fig. 2a zeigt den Schirm in räumlicher Ansicht. Fig. 2b zeigt einen Schnitt durch einen Teil des Schirmes nach Fig. 2a und Fig. 2c zeigt eine etwas abgeänderte Anordnung dieses Einzelteiles.
Fig. 3 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild des Schirmes, das der Anordnung nach Fig. 1 entspricht. Fig. 4 dient zur Erläuterung, und Fig. 5 zeigt den Schirm in einer anderen Anwen dung auf dem Fernsehgebiet.
Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht den Gesamtwieder- gabeschirm 3 mit der Abtasteinrichtung. Dabei be zeichnen a1, a2 . . . an die Abtastsysteme, 4 die Video signalquelle, 2 eine durchsichtige Elektrode, z1 die Abschlussimpedanz, und die Verbindungen 13, 13' . . . die nicht verzögernden, gegenseitigen Verbindungen zwischen den Systemen a1 <I>. . . an.</I>
Fig. 2a zeigt den gleichen Wiedergabeschirm per- spektivisch gesehen, wobei die Lage um 90 gegen über der in Fig. 1 gedreht ist. Aus Fig. 1 und 2a ist ersichtlich, dass jedes System a aus .einem Verzöge rungskreis 10, Inseln 9 aus elektrisch leiten dem Material, z. B. Metallinseln, einem photo empfindlichen, leitenden Streifen 8, z. B. aus aktiviertem CdS-CdSe-Pulver mit einer die Strah lung absorbierenden Schicht, z. B. einer Lack schicht, auf der unteren Seite, Inseln 7 aus elek trisch leitendem Material, z.
B. Metallinseln, einem galvanisch isolierenden Streifen 11, der hochohmig und kapazitätsarm sein muss, das heisst, dass der Strei- fen 11 aus sehr schlecht leitendem Material besteht, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante hat, und einem Streifen 6 besteht, der die lumineszierende Sub stanz enthält und z. B. aus chlor- oder manganakti- viertem Zinksulfidpulver besteht {ZnS (Cl, Mn) @.
Unter einer photoempfindlich leitenden Substanz wird eine Substanz verstanden, deren spezifische elek trische Impedanz durch korpuskulare oder elektro magnetische Strahlung umkehrbar geändert werden kann.
Unterhalb dieses zusammengesetzten Systems al-a4 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 Verzögerungskrei ses 10 und ausserdem zum Vermeiden einer direkten galvanischen Verbindung des Verzögerungskreises 10 über den Streifen 8 mit der Elektrode 2.
Eine andere Lösung besteht z. B. darin, dass die Streifen 11 weggelassen und die Streifen 6 um 90 ge dreht werden. Die Streifen 6 werden dann von den Streifen 8 überlagert, wodurch letztere hinreichend abgestützt werden. Die Verzögerungskreise 10 sind auf gleiche Weise oder um 90 gegenüber der Lage nach Fig. 2a gedreht angeordnet, während die Inseln 7 und 9 derart angebracht sein müssen, dass sie die Streifen 8 nicht kurzschliessen. Nötigenfalls können sowohl die Streifen 8 als auch die Streifen 6 in Schichten vereint sein, die dann in Mosaikform an geordnet sind, um eine etwaige elektrische Leitfähig keit in den Schichten selber zu vermeiden.
Eine weitere Lösung ist in Fig. 2c dargestellt, wo bei die Streifen 11 auch weggelassen sind und die Streifen 8 geknickt gestaltet sind, wodurch sie einer seits auf der Platte 5 und anderseits auf den Streifen 6 aufliegen können. Die Verzögerungskreise 1O sind gegenüber denjenigen Stellen der Streifen 8 an gebracht, wo letztere auf der Platte 5 ruhen. 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 letz tere 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 letz terem Beispiel ist ersichtlich, dass die Streifen geo metrisch ganz oder teilweise in derselben Schicht lie gen 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.
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 ver stärkt 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 Gesamt breite d aufweist.
Dies ist in Fig. 26 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 An zahl von Anzapfungen versehen, die über die Inseln 9 mit schmalen Querstreifen des Streifens 8 verbun den sind. Diese Streifen sind über die Inseln 7 wie derum mit schmalen Querstreifen des Streifens 6 ver bunden. Dabei dienen die Inseln 7 und 9 dazu, einen guten Kontakt zwischen den Streifen 10, 8 und 6 herzustellen, indem sie als Elektroden dienen.
Wird der Teil eines Querstreifens des Streifens 8, der nicht von den Inseln 7 und 9 kurzgeschlossen wird (der in Fig. <I>2b</I> mit 1/3 <I>d</I> angegebene Teil des Strei fens 8, welcher Teil zwischen 7 und 9 liegt), als ein veränderlicher Widerstand und werden die zugehören den Teile des Streifens 6 als Kondensatoren betrach tet, so können an diskreten, äquidistanten Punkten Reihenschaltungen von Widerständen und Konden satoren zwischen den Verzögerungskreisen 10 und der durchsichtigen Elektrode 2 als vorhanden gedacht werden.
Die Anzahl dieser R-C-Reihenschaltungen in jedem System ist gleich der Anzahl von Inseln 7 bzw. 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.
An Hand der vorstehenden Beschreibung kann man das Ersatzschaltbild der Fig. 3 zeichnen, wobei entsprechende Teile wie in Fig.2 bezeichnet sind. Der Widerstandswert der in Fig. 3 dargestellten Wi derstände 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 /oder Infrarotlicht) verstanden werden sowie auch korpus- kulare Strahlung und elektromagnetische Strahlung.
Nötigenfalls können Vorkehrungen getroffen sein, damit dieser Lichtblitz nicht auf der unteren Seite der Glasplatte wahrnehmbar ist und die von den Elemen ten der Streifen 6 erzeugte Strahlung nur beschränkt durch die Streifen 8 hindurchdringt, um eine Rück wirkung zu verhüten. Dazu kann eine die Strahlung absorbierende Schicht auf der unteren Seite des Strei fens 8 angebracht sein; die Strahlung der Strahlungs quelle für die Streifen 8 kann dabei ausserdem auch für den Beobachter unsichtbar gemacht sein.
Auch kann die photoempfindlich leitende Substanz ledig lich für die Strahlung der Sonderstrahlungsquelle empfindlich gemacht sein, so dass die von den Ele menten der Streifen 6 erzeugte, davon abweichende Strahlung nicht auf die photoleitenden Elemente ein wirkt.
Die Verzögerungskreise 10 können auf verschie dene Weise ausgebildet sein. Es kann z. B. ein wen- delförmig auf einen Hilfsdorn aufgewickelter Draht nach Wegätzen des Dornes in einem Material mit hohem e-Wert, das heisst mit hoher Dielektrizitäts- konstante, festgebacken sein, um die erforderliche Verzögerungszeit pro Verzögerungskreis 10 zu er zielen.
Nötigenfalls kann das Ganze wieder wendel- förmig oder zickzack aufgerollt sein, wobei jeweils an den gewünschten Punkten des auf diese Weise er haltenen Verzögerungskreises Anzapfungen ange bracht sind, 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 umgewan delt. Dies kann z. B. mittels ziezo-elektrischer oder piezo-magnetischer Elemente durchgeführt werden.
Einfachheitshalber wird hier nur eine einzige Ein richtung mit einem elektrischen Verzögerungskreis beschrieben.
Für den Fall, dass solche Verzögerungskreise nicht durchsichtig gemacht werden können, muss die Bestrahlungsoberfläche pro Streifen 8 auf die Ober fläche zwischen zwei Verzögerungskreisen 10 be schränkt bleiben. Der als Widerstand wirksame Teil wird dabei auf den nicht kurzgeschlossenen Teil des schmalen Streifens zwischen den Inseln 7 und 9 beschränkt (siehe 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 a1 zu geführt und durchläuft in Reihenfolge die Verzöge rungskreise der Systeme a1, a2 <B>...</B><I>an</I> und kehrt über die spezifische Abschlussimpedanz Z1 zu der Quelle 4 zurück. Diese Impedanz Z1 dient dazu, den Gesamt- verzögerungskreis nach Fig. 2 möglichst reell zu machen, wodurch Reflexionen oder Absorptionen des zugeführten Signals im Verzögerungskreis ver mieden werden.
Hat das System z. B. 625 Zeilen und 25 Bilder pro Sekunde, so beträgt eine Zeilenperiode
EMI0003.0032
Für ein solches System müssen 625 Systeme a an gebracht werden, und wenn die Verzögerungszeit pro Verzögerungskreis 10 gerade 64 psec beträgt, hat sich das Gesamtvideosignal nach 1/25 sec über den Wie dergabeschirm 3 verteilt.
In diesem Augenblick wird ein Strahlungsblitz 12 erzeugt, der die Streifen 8 trifft, wodurch der Wider- standswert des photoempfindlich leitenden Materials abnimmt, was bedeutet, dass die in Fig. 3 dargestell ten Widerstände 8 wesentlich geringer werden. Der spezifische Widerstand des Materials, wenn es nicht bestrahlt wird, kann grösser als 10s Ohm - cm und bei stärkerer Bestrahlung kleiner als 103 Ohm - cm sein.
Durch diese Widerstandsänderung ist das Span nungsmuster längs der Verzögerungskreise 10 im stande, die Kondensatoren 6 aufzuladen. In Abhän gigkeit von den auf diese Weise zwischen den Belägen der Kondensatoren entstandenen Potentialunterschie den leuchtet die zwischen den Belägen vorhandene elektrolumineszierende Substanz auf.
Wird ein Höhe- Breite-Verhältnis von 4 : 3 angenommen, so muss es 4/,g. 625 = 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.
Wäh rend des Aufleuchtens fliesst ein kleiner Strom, so dass man sich parallel zum Kondensator 6 einen Wi derstand denken kann, über den die durch den Ver zögerungskreis zugeführte Ladung abfliessen kann. Diese Ableitung darf eine Zeit von etwa 1/25 sec beanspruchen, da dann das nächstfolgende Span nungsmuster sich über das Paneel verteilt hat, wo durch bei dem nächstfolgenden Strahlungsblitz die Kondensatoren sich wieder aufladen.
Ohne Strahlung sind die Widerstände 8 verhält nismässig hoch, so dass die Kondensatoren 6 sich kaum aufladen. Der kleine Potentialunterschied zwi schen den Belägen (infolge restfierender Teile der vor angehenden 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 0 als Funktion der angelegten Spannung V auf getragen ist. Es folgt daraus, dass bis zum Schwellwert Vi praktisch kein Licht ausgestrahlt wird. In dem dargestellten Falle, in dem das ZnS-Pulver mit Cl und Mn aktiviert ist, kann für V1 eine Gleichspan nung verwendet werden, aber wenn ein Kupfer- oder Manganaktivator verwendet worden ist, kann nur Wechselspannung benutzt werden.
Für Fernsehzwecke ist daher der Aktivator, bei dem Gleichspannung be nutzt werden kann, der am meisten erwünschte. Ausserdem wird durch Anbringung des Mn- oder Cl- Aktivators der parallel zum Kondensator 6 angenom mene Ableitwiderstand geringer, so dass die Ablei tung der Ladung von 6 mit der gewünschten Ge schwindigkeit stattfindet.
Während der Ableitung der Ladung des Kon- densators 6 wird Licht ausgestrahlt, so dass die Gesamtlichtausbeute pro Bildpunkt annähernd gleich dem Mittelwert des mit der Zeit veränderlichen Licht flusses 0 mal die Zeit zwischen zwei Lichtblitzen ist.
Eine andere Anordnung ist dadurch ermöglicht, dass die 625 Systeme in zwei Gruppen geteilt sind, das heisst in eine Gruppe ungerader Systeme ah, a3 <B>USW.</B> und eine Gruppe gerader Systeme a2, a4 . . . , wobei jeweils der Eingang eines Verzögerungskreises der un geraden Gruppe mit dem Ausgang des vorangehen den Verzögerungskreises dieser Gruppe und auf gleiche Weise die Ein- und Ausgänge der Verzöge rungskreise der geraden Gruppe miteinander ver bunden sind, und wobei die auf diese Weise gebilde ten ungeraden und geraden Verzögerungskreise je mit ihren Wellenwiderständen abgeschlossen sind.
Die das nach dem Zwischenzeilensystem zusam mengebaute Videosignal liefernde Quelle 4 wird im Betrieb zunächst mit dem System a1 der ersten Gruppe und nach 1/5o sec mit dem System a2 der zweiten Gruppe verbunden.
Das gewünschte Span nungsmuster hat sich nach 1/5o sec über die Gruppe verteilt, worauf ein Strahlungsblitz 12 die zugehören den Bildpunkte aufleuchten lässt; während der nächst folgenden 1/5o sec verteilt sich das Spannungsmuster über die zweite Gruppe, und ein zweiter Strahlungs blitz 12 lässt die zu dieser Gruppe gehörenden Bild punkte aufleuchten.
Es sei bemerkt, dass die Abschwächung des Signals, nachdem es einen Verzögerungskreis durch laufen hat, ausgeglichen werden kann, z. B. durch An bringung von Verstärkerstufen in den gegenseitigen Verbindungen zwischen den Verzögerungskreisen. Solche kleinen Verstärkerstufen lassen sich unter an derem mittels Transistoren verwirklichen.
Eine zweite Massnahme zum Ausgleichen der Ver luste in einem Verzögerungskreis besteht in der An bringung eines Filters an den Streifen 8, in der Weise, dass die Intensität der Strahlung in Richtung von Ein gang zum Ausgang eines Verzögerungskreises zu nimmt, wodurch die photoempfindliche Leitfähigkeit in dieser Richtung zunimmt, so dass trotz des Span nungsverlustes in einem Verzögerungskreis die auf die Kondensatoren 6 übertragenen Spannungen nahezu proportional mit dem zugeführten Videosignal sind.
Die Empfindlichkeit eines Streifens 8 ist auch durch Änderung der Stärke des Streifens beeinfluss bar. Auch auf diese Weise können also die Verluste in einem Verzögerungskreis kompensiert werden. Sollte die Lichtausbeute auch dann noch ungenügend sein, so kann, wie vorstehend bereits bemerkt, das Bild mittels eines Bildverstärkers verstärkt werden.
Ein dritter Abtastschirm ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur, in der entsprechende Teile wie in Fig. 1 bezeichnet sind, wird jedes System a in Rei henfolge während einer einzigen Zeilenperiode mittels des Schalters 14 mit der Quelle 4 verbunden. Die Information für das betreffende System (z.
B. das System aj) verteilt sich dabei während einer einzigen Zeilenperiode über den zugehörenden Verzögerungs kreis 10, der durch eine seinem Wellenwiderstand entsprechende Impedanz Z1 abgeschlossen .ist. Nach einer Zeilenperiode, das heisst in diesem Beispiel nach 64 ,usec, wird ein Strahlungsblitz 12 erzeugt, um die dem System aj zugehörenden Bildpunkte aufleuchten zu lassen. Darauf verbindet der Schalter 14 die Quelle 4 mit dem System aj worauf der Vorgang wieder holt wird.
Auch in diesem Falle kann auf einfache Weise ein Zwischenzeilenbetrieb durchgeführt werden, indem der Schalter 14 zunächst die ungeraden Systeme a1, a3 <B>...</B> und darauf die geraden Systeme a., a4 <B>...</B> ab tastet. Selbstverständlich muss auch bei diesem zwei ten Beispiel der Zwischenzeilenabtastung das zu geführte Videosignal nach dem Zwischenzeilenprinzip zusammengebaut sein.
Es ist auch spiralförmige Abtastung möglich, in dem die zusammengesetzten Zeilen spiralförn-iig auf der durchsichtigen Elektrode 2 angebracht sind. Es kann auch ein einziges System a verwendet werden, dem das Gesamtfernsehsignal zugeführt wird und das jeweils nach einer Zeilenperiode einen Strahlungs blitz empfängt. Das auf diese Weise erzeugte Licht kann mittels eines sich drehenden Linsen- oder Spie gelsystems Zeile nach Zeile auf einen Schirm proji ziert werden.