DE1100079B

DE1100079B - Method for converting electrical image signals into images using a solid-state screen

Info

Publication number: DE1100079B
Application number: DEW25274A
Authority: DE
Inventors: Edgar A Sack Jun; Peter N Wolfe
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1958-03-25
Filing date: 1959-03-25
Publication date: 1961-02-23

Description

Verfahren zur Umwandlung elektrischer Bildsignale in Bilder mittels eines Festkörperbildschirmes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung elektrischer Bildsignale in Bilder mittels eines Festkörperbildschirmes, bestehend aus einem flachen dielektrischen Körper, der sowohl einen ferroelektrischen als auch einen elektralumineszenten Stoff enthält und zwischen zwei elektrodenartigen Anordnungen angeordnet ist.Process for converting electrical image signals into images by means of of a solid-state screen The invention relates to a method for conversion electrical image signals in images by means of a solid-state display, consisting of of a flat dielectric body that is both ferroelectric and also contains an electraluminescent substance and between two electrode-like ones Arrangements is arranged.

Es ist ein Elektrolumineszenzschirm bekannt, bei dem die Leuchtstoffschicht zwischen gekreuzten Gittern angeordnet ist, die aus parallelen, voneinander isolierten Leitern bestehen, die sich bei dem einen Gitter insbesondere senkrecht zu den Leitern,des anderen Gitters erstrecken und an die mittels einer Schalteinrichtung nacheinander in vorbestimmter Reihenfolge Signalspannungen angelegt werden, wobei zwischen den Gittern und der Leuchtstoffschicht eine lmpedanzschicht mit nichtlinearer Stromspannungscharakteristik angeordnet ist. Die Impedanzschicht kann hierbei aus ferroelektrischem Material bestehen; an die Gitter können feste Vorspannun:gen angelegt werden.An electroluminescent screen is known in which the phosphor layer is arranged between crossed grids, which are made of parallel, isolated from each other There are ladders that are in particular perpendicular to the conductors of the one grid, des other grid extend and one after the other by means of a switching device signal voltages are applied in a predetermined order, with between the Grids and the phosphor layer an impedance layer with non-linear voltage characteristics is arranged. The impedance layer can be made of ferroelectric material exist; Fixed bias voltages can be applied to the grids.

Bei dieser Anordnung mu.ß die gesamte Lichtanregungsenergie von der Steuerungsquelle aufgekracht werden. Die Vozspannung legt nur den Arbeitspunkt des ferroelektrischen Materials fest. Sie ist so gewählt, daß die ferroelektrische Schicht bis zur Sättig ung polarisiert ist. Um also überhaupt eine Bildwirkung zu erzielen, müssen die Steuersignale so kräftig sein, daß die Sättigung des betreffenden Bildschirmelements aufgehoben wird.With this arrangement, all of the light excitation energy must come from the Source of control. The Vozspannung only sets the operating point of the ferroelectric material. It is chosen so that the ferroelectric layer is polarized to saturation. So in order to achieve an image effect at all, the control signals must be so strong that the saturation of the screen element concerned will be annulled.

Ein anderer Vorschlag, der nicht zum Stand der Technik gehört, geht dahin, Festkörperbildschirme unter Verwendung von elektrolum@inenszenten Kondensatoren herzustellen, deren erregende Wechselspannung durch eine Gleichstromvorspannung gesteuert wird, die an zugeordneten ferroelektrischen 1sondensatoren liegt. Diese Bildschirme haben gewisse Vorteile gegenüber den üblichen Bildschirmen, da sie große Helligkeit bei angemessener Speicherfähigkeit für die Bildinformationen besitzen. Jedoch haben sie den Nachteil eines komplizierten Aufbaues. Dieser erfordert nämlich die Anbringung einer oder mehrerer Elektroden an jeder der elektrolu:mineszenten Zellen und ferroelektrischen Kondensatoren und zusätzlich gemeinsame Elektroden. Dadurch wird ein recht komplizierter Aufbau bedingt.Another suggestion that is not part of the prior art goes to solid-state screens using electroluminescent capacitors produce their exciting alternating voltage by a direct current bias is controlled, which is connected to associated ferroelectric 1 capacitors. These Screens have certain advantages over conventional screens as they are large Have brightness with adequate storage capacity for the image information. However, they have the disadvantage of a complicated structure. This requires namely the attachment of one or more electrodes to each of the electrolu: minescent Cells and ferroelectric capacitors and additional common electrodes. This results in a rather complicated structure.

Hiervon unterscheidet sich,das Verfahren nach der Erfindung zur Umwandlung elektrischer Bildsignale in Bilder mittels eines Festkörperbildschirmes der eingangs erwähnten Art dadurch, daß erfindungsgemäß mittels einer an den dielektrischen Körper angelegten Wechselspannung ein im elektrolumineszenten Stoff wirksames Wechselfeld erzeugt wird, dessen Feldstärke in lokalisierten Bildschirmbereichen mittels der wirksamen Kapazität des ferroelektrischen Stoffes gesteuert wird, indem die wirksame Kapazität des ferroelektrischen Stoffes in den Bildschirmbereichen, mittels diesen Bereichen ,zugeführter Bildsignale variiert wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Steuerspannung nur die geringe Energie aufzubringen hat, die zur Kapazitätsänderung der photoelektrischen Schicht an der betreffenden Stelle erforderlich ist, während die eigentliche Lichtanregungsenergie von einer Wechselspannung konstanter Amplitude geliefert wird. Trotzdem ist der relativ einfache Aufbau des bekannten Festkörperbildschirmes beibehalten.The process according to the invention for conversion differs from this electrical image signals in images by means of a solid-state screen of the initially mentioned type in that according to the invention by means of a to the dielectric body applied alternating voltage an effective alternating field in the electroluminescent substance is generated whose field strength in localized screen areas by means of the effective capacity of the ferroelectric substance is controlled by the effective Capacity of the ferroelectric substance in the screen areas, by means of these Areas of supplied image signals is varied. This ensures that the Control voltage only has to raise the small amount of energy required to change the capacitance the photoelectric layer is required at the point in question, while the actual light excitation energy from an alternating voltage of constant amplitude is delivered. Nevertheless, the relatively simple structure of the known solid-state screen maintained.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand. der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt Fig. 1 den Aufriß eines erfindungsgemäßen Festkörperbildschirmes ohne elektrische Verbindungen, Fig. 2 .im Aufriß eine Abart des in Fig. 1 gezeigten Schirmes, Fig.3 in perspektivischer Darstellung einen Festkörperbildschirm in zerlegtem Zustand, um gewisse Einzelheiten seines Aufbaues nach Fig. 1 oder 2 zu verdeutlichen, Fig.4 einen Kurvenverlauf als typisches Beispiel einer Bildinformation, die zur Erzeugung eines Bildes auf dien Bildschirm gegeben werden kann, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines F.estkörperbilidschirmes, der gemäß der Lehre der Erfindung aufgebaut ist, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Bildschirmes, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 den Aufriß eines Schirmes, dessen Elemente zur Verdeutlichung vergrößert dargestellt sind. Erfindungsgemäß wird eine Steuerladung entsprechend einem gegebenen Muster auf Elektroden des Festkörperbildschirmes gegeben, um ein Bild zu erzeugen. Die Helligkeit der verschiedenen, Schirmelemente oder -ibereiche wird durch die Steuerladung bestimmt, die im Schirm aufgespeichert bleibt und dadurch die Helligkeit während einer gewünschten Zeitdauer aufrechterhält. Schirme mit.,den erfindungsgemäßen Eigenschaften und werden nachfolgend eingehend beschrieben.Some embodiments of the invention are provided. the drawing described. 1 shows the front view of a solid-state screen according to the invention without electrical connections, Fig. 2. In elevation, a modification of that shown in Fig. 1 Screen, Fig.3 in a perspective view of a solid-state screen in disassembled State to illustrate certain details of its structure according to Fig. 1 or 2, 4 shows a curve as a typical example of image information that is used for Generation of an image on the screen can be given, Fig. 5 is a perspective Representation of a F.estkörperbilidschirmes constructed according to the teaching of the invention is, 6 shows a perspective illustration of a further according to the invention Screen, Fig. 7 shows a section along the line VII-VII of Fig. 6, Fig. 8 the Front view of a screen, the elements of which are shown enlarged for clarity are. According to the invention, a control charge is made according to a given pattern applied to electrodes of the solid-state display to generate an image. the Brightness of different, screen elements or areas is determined by the control charge determined, which remains stored in the screen and thereby the brightness during a desired length of time. Umbrellas with., The properties according to the invention and are described in detail below.

Wie in Fig. 1 .gezeigt wird, besteht der Festkörperbildschirm 9 aus elektrol.umineszentem Material 10, das innig mit ferroelektrischem, d. h. nichtlinearem dielektrischem Material 11, das die geforderten nichtlinearen Eigenschaften hat, gemischt ist. Um diese zusammengesetzte Schicht oder die dielektrische Masse herzustellen, werden elektrolumineszente und ferroelektrische Stoffe in pulverisierter Form vorbereitet und innig miteinander vermischt.As shown in Fig. 1, the solid-state screen 9 consists of electroluminescent material 10, which is intimately connected with ferroelectric, d. H. nonlinear dielectric material 11, which has the required non-linear properties, is mixed. To make this composite layer or dielectric mass, electroluminescent and ferroelectric substances are prepared in powdered form and intimately mixed with one another.

Gelegentlich kann es vorteilhaft sein, ein Bindemittel, wie z. B. ein Harz, mit den Stoffen 10 .und 11 zu vermischen. Das Bindemittel dient (dazu, die damit vermischten Materialien zusammenzuhalten, während sie den notwendigen Behandlungen oder Arbeitsgängen unterzogen werden, um in feste Form übergeführt zu werden. Nachdem die Materialien 10 und 11 zu einer Schicht geformt oder in andere Form gebracht worden sind, kann das Bindemittel aus der Masse ausgebrannt werden oder, falls es geeignet .gewählt wurde, kann es auch als Bestandteil :der Schicht beibehalten werden. Wenn das Bindemittel in der Masse aus elektrolumineszentem und nichtlinearem dielektrischem Material verbleiben soll, muß es elektrische Eigenschaften, wie z. B. Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstante, haben, die sich mit denen .der damit verbundenen Materialien vertragen und in keiner Weise deren Zusammenwirken zur Speicherung der Ladungen beeinflussen.Occasionally it can be advantageous to use a binder such as e.g. B. a resin to mix with the fabrics 10 and 11. The binding agent serves (to to hold the mixed materials together while doing the necessary Treatments or operations are subjected to in order to be converted into solid form to become. After the materials 10 and 11 are formed into one layer or into another Have been brought into shape, the binder can be burned out of the mass or, if it has been selected appropriately, it can also be part of: the layer to be kept. If the binder is made up of electroluminescent and if nonlinear dielectric material is to remain, it must have electrical properties, such as B. conductivity and dielectric constant, which are related to those . of the associated materials and in no way tolerate their interaction to store the charges.

Inder Zeichnung hat die Schicht des Diefektriku:ms aus .der innig miteinander vermischten elektrolnmnneszenten und nichtlinearen dielektrisehen Materialien eine beträchtliche Stärke. Diese dient jedoch nur zur _#.Terdeutlichung. Tatsächlich ist die Schicht des Di-.elektrilcums recht dünn, größenordnungsmäßig 1,6 mm. Der Grund für die Anwendung einer so dünnen .Schicht wird aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.In the drawing, the dielectric layer has from .der intimately intermingled electrical and nonlinear dielectric materials a considerable strength. However, this is only used for clarification. Indeed the layer of di-.electrilcums is quite thin, on the order of 1.6 mm. Of the The reason for using such a thin layer will be apparent from the following description evident.

Zur Herstellung der zusammengesetzten Schicht oder Mischung von nichtlinearen dielektrischen und elektrolum.ineszenten Materialien wurden verschiedene Materialien erprobt. Ferroelektrische oder nichtlineare .dielektrische Materialien, die sich als zufriedenstellend erwiesen, sind: Triglycinsulfat, Guanidinaluminiumsulfathexahydrat und Bariumstrontiumti tanat.To produce the composite layer or mixture of nonlinear Dielectric and electroluminescent materials were different materials tried. Ferroelectric or nonlinear .dielectric materials that are Proven to be satisfactory are: triglycine sulfate, guanidine aluminum sulfate hexahydrate and barium strontium tanate.

Die ersten beiden dieser nichtlinearen dielektrischen Materialien haben Dielektrizitätskonstanten von der gleichen Größenordnung wie die nachstehend erwähnten elelctrolumineszenten Materialien. Es sind viele elektrolumineszente Materialien oder Phosphore verfügbar. Zinksulfid oder Selenid, aktiviert mit Kupfer oder Mangan mit Chlor als Koaktivator, sind besonders geeignet. Diese Materialsorten. werden von verschiedenen Herstellern mit verschiedener Bezeichnung auf den Markt gebracht. Die Betzeichnung entspricht der Art -des von dem Phosphor erzeugten Lichtes und der Natur der dazu erforderlichen Erregung.The first two of these nonlinear dielectric materials have dielectric constants of the same order as those below mentioned electroluminescent materials. There are many electroluminescent materials or phosphors available. Zinc sulfide or selenide activated with copper or manganese with chlorine as coactivator are particularly suitable. These types of material. will Brought to the market by different manufacturers with different names. The name corresponds to the type of light generated by the phosphor and the nature of the excitation required.

Die elektrolumineszenten ,und nichtlinearen @dielektrischen Materialien sind in einer Schicht innig miteiniäüder verbunden und können,- als Partikeln innig miteinander vermischt, in bekannter Weise vorbereitet werden. Die Korngröße, zu der die Partikeln oder pulverisierten Materialien gemahlen werden, kann innerhalb eines ziemlich großen Bereichs schwanken. Nachdem die elektrolumineszenten und nichtlinearen dielektrischen oder ferroelektrisch:en Materialien innig miteinander vermischt worden sind, werden sie durch ein- geeignetes Bindemittel zusammengehalten. Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat oder Äthylzellulose sind mit Erfolg angewendet worden. Das gewählte Bindemittel wird in einem Lösungsmittel gelöst, um sicher zu sein, daß es die Masse .des Dielektrikumsdurchdringt. Die zur Erzeugung ider zusammengesetzten Schicht des Dielektrikum.s vermischten nichtlinearen dielektrischen und elektrol@umineszenten Partikeln können erfönderlichenfalls ausgerichtet sein. Diese Bindemittel werden, falls sie in den elektrolum:ineszenten und ferroelektrischen Materialien verbleiben, keinen Verlust oder Ableitung der gespeicherten Feldstärken verursachen, wie nachstehend beschrieben wird.The electroluminescent and nonlinear @dielectric materials are intimately connected with one another in one layer and can, - as particles intimately mixed together, prepared in a known manner. The grain size, too which the particles or powdered materials can be ground inside of a fairly large range. After the electroluminescent and nonlinear dielectric or ferroelectric: en materials have been intimately mixed with one another they are held together by a suitable binding agent. Polyvinyl chloride, Polymethyl methacrylate or ethyl cellulose have been used with success. That chosen binder is dissolved in a solvent to be sure that it penetrates the bulk of the dielectric. The ones used to generate the composite Layer of dielectric mixed nonlinear dielectric and electroluminescent Particles can be oriented if necessary. These binders are if they remain in the electrolum: inescent and ferroelectric materials, do not cause the stored field strengths to be lost or diverted as follows is described.

Elektroden 12 und 13 sind auf beiden Seiten des Dielektrikums in bekannter Weise angebracht. Diese Elektroden dienen dazu, Ladungen auf die .dielektrischen Materialien zu :bringen, und wirken im Aufbau und der Aufrechterhaltung eines elektrischen Feldes zusammen.Electrodes 12 and 13 are known on either side of the dielectric Way attached. These electrodes are used to transfer charges to the dielectric Materials to: bring, and act in the construction and maintenance of an electrical Field together.

In Fig. 2 ist eine Abart der in Fig. 1 gezeigtenAnordnung beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht -die Scheibe oder Masse des Dielektrikurns 14 aus zwei von einander unaibhängigen, .getrenmt vorbereiteten Schichten 15 und 16, wobei die eine aus deinem nichtlinearen @ch-elektrischen oder ferroelektrischen Material und die andere aus elektrolumineszentem Material besteht. Jede dieser Schichten 15 .und 16 wird aus pulverisiertem Material herbestellt, das zusammengepreßt und in einer Masse -mittels eines geeigneten Bindemittels zusammengehalten wird. Nachdem die getrennten Schichten 15 und 16 aus den ausgewählten Materialien vorbereitet worden sind und so behandelt wurden, -daß sie die erforderlichen physikalischen Eigenschaften annehmen, werden sie längs der Ebene 17 miteinander verbunden. Auch hier werden die Bindemittel, -die zur Herstellung der Schichten 15 und 16 und zur Verbindüng der Schichten miteinander dienen, nach ihren elektrischen Eigenschaften, wie Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstante, ausgewählt. Die zusammengesetzte Schicht 14 hat ungefähr die gleiche Stärke wie die in Fig. 1 dargestellte, d. h. ungefähr 1,6 mm. Die ferroelektrischen und elektrolamineszenten Materialien stehen .in innigem Kontakt entlang der Ebene 17. Die Elektroden 12 und 13 werden an der zusammenbesetzten Scheibe 14 wie in der in Fig. 1 gezeigten Anordnüng angebracht.Referring to Fig. 2, a variation of the arrangement shown in Fig. 1 is described. In this exemplary embodiment of the invention, the disk or mass of the dielectric 14 consists of two independent, separately prepared layers 15 and 16, one consisting of your non-linear electrical or ferroelectric material and the other of electroluminescent material. Each of these layers 15 and 16 is made of powdered material which is compressed and held together in a mass by means of a suitable binding agent. After the separate layers 15 and 16 of the selected materials have been prepared and treated so that they acquire the required physical properties, they are bonded together along the plane 17. Here, too, the binders, which are used to produce the layers 15 and 16 and to connect the layers to one another, are selected according to their electrical properties, such as conductivity and dielectric constant. The composite layer 14 has approximately the same thickness as that shown in Fig. 1, d. H. about 1.6mm. The ferroelectric and electrolaminescent materials are in intimate contact along the plane 17. The electrodes 12 and 13 are attached to the assembled disk 14 as in the arrangement shown in FIG.

Es ist bekannt"daß die Lichterregung von elektrolumimeszenten Materialien auf 'der Anwendung von hochfrequenten Feldern beruht. Legt man an elektrolumineszentes Material, wie z. B. Zinksulfid, :eine Feldstärke von ungefähr 2000 V/mm oider mehr mit einer Frequenz von größenordnungsmäßig 20 bis 10000 Hz, so wird es leuchtend. Wenn nun die zusammengesetzte Masse,der Fiig. 1 oder 2 einer Wechselfel:dstäike von 4000 V/mm ausgesetzt wird, so wirken ungefähr 4000 V/mm auf das nichtlineare dielektrische oder ferroelektrische Material und ebenso 4000 V/mm auf das elektrolumineszente Material. Die Folge davon ist, .daß,das .e-lelctroluminesz-ente Material zum Leuchten angeregt wird.It is known "that the light excitation of electroluminescent materials based on the application of high frequency fields. If you put on electroluminescent Material such as B. Zinc sulfide: a field strength of about 2000 V / mm or more with a frequency of the order of 20 to 10,000 Hz, it becomes luminous. If now the composite mass, the Fiig. 1 or 2 of an alternate field: dstäike of 4000 V / mm is exposed, so act about 4000 V / mm the non-linear dielectric or ferroelectric material and also 4000 V / mm on the electroluminescent material. The consequence of this is, .that, the .e-electroluminescent-duck Material is excited to glow.

Wirkt gleichzeitig mit dem Wechselfeld auf die zu-<ammengesetzte Schicht oder den Schirm nach Fig. 1 oder 2 eine konstante Ladung, die z. B. ausreicht, um eine Feldstärke in der Größenordnung von 6000 V/mm zu erzeugen, so wird die effektive Dielektrizitätskonstante :des nichtlinearen diefektrischen Materials für Wechselstrom beträchtlich geändert. Die Verteilung des Wechselfeldes im Schirm wind dann auf Grund der Änderung der Dielektrizitätskonstante des nichtlinearen dielektrischen Materials geändert. Dann ist nämlich die Feldverteilung bei einem angelegten Wechselfeld voan .einem Mittelwert von 4000 V/mm so, daß 6667 V/mm an -dem nichtlinearen Dielektrikum und 1333 V/mm an dem elektrolum;ineszenten Material liegen, Wenn. die Feldstärken so geändert werden, leuchtet das elektro@lumineszente Material nicht mehr, sondern es .bleibt dunkel. Die Gleichstromlardung wirkt also als Steuersignal, das zur Regelung .der Helligkeit des elektrolumineszenten Materials für alle beliebigen Werte zwischen hell und dunkel dient.Acts simultaneously with the alternating field on the added layer or the screen according to FIG. 1 or 2, a constant charge that z. B. is sufficient to generate a field strength of the order of 6000 V / mm, the effective dielectric constant: of the non-linear dielectric material for alternating current is changed considerably. The distribution of the alternating field in the screen is then changed due to the change in the dielectric constant of the non-linear dielectric material. Then the field distribution with an applied alternating field from an average value of 4000 V / mm is such that 6667 V / mm are on the non-linear dielectric and 1333 V / mm on the electroluminescent material, if. If the field strengths are changed in this way, the electro @ luminescent material no longer lights up, but remains dark. The direct current radiation thus acts as a control signal that is used to regulate the brightness of the electroluminescent material for any value between light and dark.

Ein nichtlineares Dielektrikum von geringer Leitfähigkeit ist vorzuziehen, da es derart mit dem elektrolumineszenten Material und den Elektroden zusammenarbeitet, daß die Ladung gespeichert wird, wenn ein Steuerpotential angelegt wird. Wird eine Licht erzeugende Spannung an die Elektroden angelegt, so hängt,die Helligkeit des elektrolumines.zenten Materials in der zusammengesetzten Masse 14 von der Feldstärke ab, die sich aus der angelegten Steuerspannung und der Wirkung des Feldes auf das nichtlineare Material, das mit dem e1ektrolumine-szc:riten Material in der zusammengesetzten Masse .des Di,elelctrilcums verbunden ist, ergibt. Wird ein lokalisierter Bereich der zusammengesetzten @@Iasse oder Schicht 14 einem Steuerfeld ausgesetzt, so ändert dieses die Aufteilung der Licht erzeugenden Spannung und stellt die Fellstärke, die an das elektrolumineszente Material angelegt ist, ein. Daher erhält jeder lokalisierte Bereich ein Lichtanregungspotential, das durch die Steuerladung bzw. die Steuerfeldstärke bestimmt wird. Demgemäß wird die Helligkeit des Schirmes mit der Verteilung des Steuerpotentials oder -feldes variieren. Immer, wenn ein Steuersignal der zusammengesetzten Schicht oder dem Schirm zugeführt wird, erscheint ein Leuchtbild entsprechend der Ladungsverteilung. Die Speicherkapazität des Schirmes reicht aus, um das Leuchtbild so lange aufrechtzuerhalten, bis das nächste Signal empfangen wird. Im allgemeinen ist die Diel:ektrizitäts.konstante der zusammengesetzten Masse 14 eine Funktion der heldstärke, die aus :dem angelegten Steuerpotential resultiert, und die Leuchteigenschaft des lokalisierten elektrolumineszenten Materials und die Dielektriz:itätskonstante ändern sich mit der Amplitude des Steuerpotentials.A nonlinear dielectric of low conductivity is preferable, since it cooperates with the electroluminescent material and the electrodes in this way, that the charge is stored when a control potential is applied. Will be a Light generating voltage is applied to the electrodes, so depends on the brightness of the electroluminescent material in the composite mass 14 on the field strength resulting from the applied control voltage and the effect of the field on the nonlinear material that is composed with the e1ektrolumine-szc: riten material in the Mass .des Di, elelctrilcums is connected, results. Becomes a localized area the composite @@ Iasse or layer 14 exposed to a control field so changes this divides the light-generating voltage and determines the thickness of the fur, applied to the electroluminescent material. Hence everyone gets localized Area a light excitation potential that is generated by the control charge or the control field strength is determined. Accordingly, the brightness of the screen increases with the distribution of the Control potential or field vary. Whenever a control signal of the composite Layer or the screen is fed, a luminous image appears corresponding to the Charge distribution. The storage capacity of the screen is sufficient to store the luminous image until the next signal is received. In general the dielectric constant of the composite mass 14 is a function the strength of the hero, which results from: the applied tax potential, and the lighting property of the localized electroluminescent material and the dielectric constant change with the amplitude of the control potential.

Wird die Masse des Dielektrikums in :den zusammengesetzten Schichten 9 und 14 für einen gewöhnlichen Bildschirm verwendet, kann .es erforderlich sein, auf Grund des Zusammenwirkens von nichtlin.earem dielektrischem und elektrol:uminesmentem Material das von der an die Elektroden angelegten Ladung aufgebaute Feld für die Dauer von Minuten aufrechtzuerhalten. Wenn die zusammengesetzten Schichten aus D.ielektrikum aIs Fernsehschirm verwendet werden, ist es dagegen üblich, Signale mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 30 Impulsen je Sekunde zu empfangen. In diesem Fall wird das durch das Zusammenwirken von nichtlinearen diefektrischen, und elektrolumineszenten Materialien entsprechend der Steuerladung aufgebaute Feld nur während der Pausen zwischen den einzelnen Signalen aufrechterhalten. Erfahrungsgemäß entsteht ]-,im Fernsehempfang dann kein Flimmern auf dem Schirm, wenn einer zusammengesetzten Schicht oder Masse von der beschriebenen Art Signalladungen zugeführt werden, .die eine Geschwindigkeit von 30 Impulsen je Sekunde haben.If the bulk of the dielectric in the composite layers 9 and 14 is used for an ordinary screen, it may be necessary, due to the interaction of non-linear dielectric and electroluminescent material, to create the field created by the charge applied to the electrodes maintain the duration of minutes. On the other hand, when the composite dielectric layers are used as a television screen, it is common to receive signals at a rate of about 30 pulses per second. In this case, the field established by the interaction of non-linear dielectric and electroluminescent materials in accordance with the control charge is only maintained during the pauses between the individual signals. Experience has shown that there is no flickering on the screen in television reception when signal charges of the type described are fed to a composite layer or mass of the type described, which have a speed of 30 pulses per second.

Die Elektroden 12 in Fig. 1 und 2 werden .zur Übertragung eines Steuersignals auf einen Schirm, der aus einer zusammengesetzten Schicht 9 oder 14 besteht, benutzt. Die Elektrode ist aus irgendeinem :Material gefertigt, das in Richtung der Oberfläche eine hohe Impedanz für Gleichstrom und eine geringe Impedanz für Wechselstrom hat.The electrodes 12 in FIGS. 1 and 2 are used to transmit a control signal on a screen consisting of a composite layer 9 or 14 is used. The electrode is made of any material that faces the surface has a high impedance for direct current and a low impedance for alternating current.

Eine .geeignete Ausführung für die Elektrode 12 ist in Fig. 3 deutlicher dargestellt. Die Elektrode 12 kann eine Schicht enthalten, die aus Material mit hoherDielektrizitätskonstante und geringerLeitfähigkeit, z. B. Titandioxyd oder keramischem Bariumstrontiumtitanat. herbestellt wurde. Bar iumtitanate können in vielen Kombinationen, die jedem Fachmann geläufig sind, angewendet werden. Wird :dieser Begriff hier gebraucht, so sollen alle bekannten geeigneten derartigen Verbindungen darunter verstanden werden.A suitable embodiment for the electrode 12 is clearer in FIG. 3 shown. The electrode 12 may include a layer made of material with high dielectric constant and low conductivity, e.g. B. titanium dioxide or ceramic barium strontium titanate. was ordered. Bar iumtitanate can be used in many combinations familiar to any person skilled in the art can be used. Will : this term is used here to mean all known suitable compounds of this type be understood by this.

Wird an die Elektroden 12 und 13 eine hochfrequente Wechselspannung, im weiteren mit »Lichtbezeichnet, angelegt, so erregt diese das elektrolumineszente Material 10 zum Leuchten.. Wird dagegen ein Gleichstromsteuerpotential an irgendeinen Punkt, z. B. 8 auf :der Elektrode 12, die ein Teil des Schirms ist, angelegt, so wird es lokalisiert wegen der hohen Oberflächenimpedanz der Elektrode für Gleichstrom. Auf Grund des Zusammenwirkens von nichtlinearem adielektrischem und efektrolumineszentern Material "vird ein Steuerfeld nur in dein lokalisierten Bereich aufgebaut. Auf Grund des nichtlinearen Dielektrikums in der zusammengesetzten Masse regelt .dieses Feld die Lichterregungsfeldstärke in dem el,aktrolumineszenten Material. Daher ermöglicht die Elektrode 12 mit hoher transversaler Impedanz den Aufbau von Bildmustern durch Anlegen von Gleichstromsteuerladungen an die Elektroden 12 an verschiedene Punkte oder örtlich begrenzte Bereiche, die über die ganze Schirmfläche verteilt sind. Da außerdem der Schirm ohne Fehlstellen hergestellt wird, durch die das Feld abgeleitet werden könnte, kann die Feldstärke auf dem geforderten Wert gehalten werden.If a high-frequency alternating voltage is applied to electrodes 12 and 13, hereinafter referred to as »light, applied, this excites the electroluminescent Material 10 for glowing .. If, on the other hand, a direct current control potential is applied to any Point, e.g. B. 8 on: the electrode 12, which is part of the screen, applied, so it is localized because of the high surface impedance of the electrode for direct current. Due to the interaction of non-linear adielectric and efectroluminescenters Material "a control field is built up only in your localized area. Due to of the nonlinear dielectric in the composite mass controls this field the light excitation field strength in the el, actroluminescent material. Therefore enables the high transverse impedance electrode 12 performs image pattern building Applying DC control charges to electrodes 12 at various points or localized areas that are distributed over the entire screen surface. In addition, since the screen is made without any imperfections through which the field is derived the field strength can be kept at the required value.

Die der Elektrode 12 gegenüberliegende Elektrode 13 ist aus irgendeinem durchsichtigen Metalloxyd hergestellt, Zinnoxyd hat sich hierfür als recht geeignet erwiesen. Um die Elektrode 13 anzubringen, schlägt man sie vorzugsweise auf eine durchsichtige Glasscheibe 18 nieder, durch die das Bild betrachtet wird, und bringt dann .dieses Glas mit dem Zinnoxyd auf die zusammengesetzte Schicht 9 oder 14, wobei die Zinnoxydelektrode die ,zusammengesetzte Masse berührt. Das klare, durchsichtige Glas dient als Träger der zusammengesetzten Schicht 9 oder 14 und der Elektrode 13.The electrode 13 opposite the electrode 12 is of any one made of transparent metal oxide, tin oxide has proven to be quite suitable for this proven. In order to attach the electrode 13, it is preferably slapped on a transparent glass sheet 18 down through which the image is viewed and brings then .this glass with the tin oxide on the composite layer 9 or 14, whereby the tin oxide electrode touches the composite mass. The clear, transparent one Glass serves as a support for the composite layer 9 or 14 and the electrode 13th

Das Lichtanregungspotential wird über die Elektroden 12 und 13 angelegt. Das Steuerpotential wird an die Elektrode 12 gemäß einem vorgegebenen Muster angelegt, ,das von,dem Nachrichtensignal, das es weitergelben soll, und von dem Bild, das @es entstehen lassen soll, abhängt. Das Steuerpotential kann an verschiedenen Kontaktstellen auf dem Schirm mit Hilfe geeigneter mechanischer oder elektronischer Sehalter oder Signalverteilungs:mechanismen angelegt werden. Der Kathodenstrahl ist als ein solches Signalverteilungsmittel allgemein bekannt.The light excitation potential is applied across the electrodes 12 and 13. The control potential is applied to the electrode 12 in accordance with a predetermined one template applied,, that of, the message signal that it should continue to yellow, and of the The image that @ it should create depends on. The tax potential can be different Contact points on the screen using suitable mechanical or electronic means Sehalter or signal distribution: mechanisms are applied. The cathode ray is well known as such a signal distribution means.

In Rig. 3 kann die zusammengesetzte Schicht 19 entweder der von Fig. 1 oder der von Fig. 2 gleich sein. Die Elektrode 20 besteht aus einer Zinnoxydschicht, die auf einen Glasträger 21 oder einen gleichwertigen Träger niedergeschlagen ist. Gemäß Fig. 3 weist die Elektrode 12, die eine aus Bariumstrontiumtitanät hergestellte Schicht enthalten kann, eine Sammelleitung 23 auf, die mit den Rändern der Bariumstrontiumtitanatschicht 22 elektrisch verbunden ist. Außerdem ist noch eine Vieleahl von Kontakten 24 auf der Bariumstrontiumtitanatel.ektro,de 22 angebracht.In rig. 3, the composite layer 19 can be the same as either that of FIG. 1 or that of FIG. The electrode 20 consists of a tin oxide layer deposited on a glass substrate 21 or an equivalent substrate. According to FIG. 3, the electrode 12, which can contain a layer made from barium strontium titanate, has a collecting line 23 which is electrically connected to the edges of the barium strontium titanate layer 22. In addition, a large number of contacts 24 are attached to the barium strontium titanium atel.ektro, de 22.

Um idie Sammelleitung 23 und die Kontakte 24 mit der Elektrode 22 zu verbinden, wird das Bariumstrontiumtitanat zuerst mit :Silberfarbe angestrichen. Diese Farbe wird darmeingebrannt. Nachdem die Silberfarbe auf -die Ränder der Elektrode,aufgebracht ist, kann die Kupferleitung 23 in ihrer :endgültigen tage angelötet werden. Im Falle, daß 24 verwendet werden, ist es nicht erforderlich, weiteres Material auf sie niederzuschlagen, bevor die Steuerladung an den Schirm angelegt werden kann. Wenn die Sammelleitung 23 an der Elektrode 22 befestigt worden ist, wird dass aus Wechselstrom bestehende Lichtanregungspotential an die Leitung 23 und die El.ektrode20 angelegt. Das Liohtanregungspotential wird dadurch angelegt, daß die Wechselstromquelle 37 an die Sammelleitung 23 und die Elektrode 20 über die Leiter 38 bzw. 39 .angeschlossen wird. Das Gleichstromsteuerpotentnal kann an die Kontakte 24 mit elektrischen Leitern angeschlossen wenden. In der Zeichnung ist die Gleichstromquelle über den Leiter 41 nur mit einer der Elektroden 24 verbunden. Das erleichtert -die Lokalisierung der angelegten Steuerladung, da die Elektrode 22 eine hohe Oberflächenimpedanz für die angelegte Gleichstromladung hat. Daher wird die Gleichstromaufladung auf den Bereich der Elektrode 24 beschränkt bleiben.Around the bus 23 and the contacts 24 with the electrode 22 To connect, the barium strontium titanate is first painted with: Silver paint. This color is burned into the gut. After the silver paint is applied to the edges of the electrode is, the copper line 23 can be soldered in its: final days. In the event of, that 24 are used, it is not necessary to put further material on them, before the control charge can be applied to the screen. When the manifold 23 has been attached to the electrode 22, it will consist of alternating current Light excitation potential is applied to the line 23 and the El.electrode20. The light excitation potential is applied in that the AC power source 37 to the bus 23 and the electrode 20 is connected via the conductors 38 and 39, respectively. The DC control potential can turn connected to the contacts 24 with electrical conductors. In the drawing If the direct current source is connected to only one of the electrodes 24 via the conductor 41. This facilitates the localization of the applied control charge as the electrode 22 has a high surface impedance for the applied DC charge. Therefore DC charging will remain limited to the electrode 24 area.

Die in Fig. 4 gezeigte Kurve 25 stellt ein typisches Bildsignal dar. Sie wird in einzelne Abschnitte aufgeteilt und auf die verschiedenen Kontaktstellen 24 auf der Elektrode 22 verteilt. Sie enthält BiILdinformationen 42 und Synchronimpulse 43.The curve 25 shown in Fig. 4 represents a typical image signal. It is divided into individual sections and assigned to the various contact points 24 distributed on the electrode 22. It contains image information 42 and synchronizing pulses 43.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.5 dargestellt. An Stelle einer Zinnoxydelektrode in Folienform ist hier eine Elektrode aus kammförmigen Gliedern 25 und 26 hergestellt. Diese kammförmigen Glieder sind ineinandergreifend auf :denn durchsichtigen Glasträger 27 angeordnet. Die zusammengesetzte Schicht 28 aus dielektrischem Material ist auf die Zinnoxydelektroden 25 und 26 aufgebracht. Die zusammengesetzte Schicht 28 kann nach Fig. 1 oder 2 hergestellt sein.Another embodiment of the invention is shown in FIG. Instead of a tin oxide electrode in the form of a foil, there is a comb-shaped electrode here Links 25 and 26 made. These comb-shaped links are interdigitated on: because transparent glass carrier 27 is arranged. The composite layer 28 of dielectric material is applied to the tin oxide electrodes 25 and 26. The composite layer 28 can be made as shown in FIGS. 1 or 2.

Auf der zusammengesetzten Schicht 28 ist eine Vielzahl von Elektroden 29 aus aufgedampftem Silber oder Aluminium aufgebracht.On the composite layer 28 are a plurality of electrodes 29 applied from vapor-deposited silver or aluminum.

Im Betrieb wird das Wechselstrom-Lichtanregungspotential .an die Elektroden 25 und 26 angelegt. Das ist dadurch angedeutet, daß die Wechselstromquelle 44 mit den Elektroden 25 .und 26 über die Leiter 45 bzw. 46 verbunden ist. Das Gleachstromsteuerpotential, d. h. die Bildinformation, wird über den Leiter 47 aus .einer Stromquelle 48 in bekannter Weise, z. B. mittels eines Kathodenstrahls, an idie Elektrode 29 angelegt.During operation, the alternating current light excitation potential is applied to the electrodes 25 and 26 created. This is indicated by the fact that the alternating current source 44 with is connected to electrodes 25 and 26 via conductors 45 and 46, respectively. The Gleach current control potential, d. H. the image information is supplied via the conductor 47 from a power source 48 in known manner, e.g. B. by means of a cathode ray, applied to the electrode 29.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 6 besteht die Elektrode 30 aus Zinnoxyd, das auf eine Trägerscheibe aus Glas 31 niedergeschlagen ist. Eine zusammengesetzte Schicht 32, z. B. mach Fig. 1 und 2, wird auf die Zinnoxydschicht 30 aufgebracht. Eine Elektrode 33 in Form eines Drahtgitters mit rechtwinkligen Öffnungen ist auf der zusammengesetzten Sehacht 32 angebracht. Die gitterförmige Elektrode 33 kann aus einem metallischen Leiter, wie z. B. Kupfer oder Aluminium, hergestellt werden. Die Maschengröße zwischen den Leitern hängt von dem Verwendungszweck ab. Nachdem das Gitter aufgebracht worden ist, werden Kontaktstellen 34 aus Kupfer oder sonstigem geeignetem Leiterm-aterial in einem bekannten Aufdampfvorgang angebracht.In a further embodiment of the invention according to FIG. 6 there is the electrode 30 made of tin oxide, which is deposited on a support plate made of glass 31 is. A composite layer 32, e.g. B. mach. 1 and 2, is on the tin oxide layer 30 applied. An electrode 33 in the form of a wire grid with right-angled Apertures are made on the assembled shaft 32. The latticed Electrode 33 can be made of a metallic conductor, such as. B. copper or aluminum, getting produced. The mesh size between the ladders depends on the intended use away. After the grid has been applied, pads 34 are made of copper or other suitable conductor material attached in a known vapor deposition process.

In diesem Ausführungsbeispiel wind das angewandte Wechselstromlichtpotential an den Elektroden 33 und 30 aus einer Stromquelle 49 ,entnommen. Das Glsichstromsteuerpotential wird an die Kontaktstellen 34 ,gehegt. Die Stromquelle des Steuerpotentials bzw. der Bildinformation ist bei 50 angedeutet. Das Steuerpotential kann mit Hilfe beliebiger, aus der Technik bekannter Mittal angelegt werden.In this embodiment, the applied alternating current light potential is at the electrodes 33 and 30 from a power source 49. The direct current control potential is cherished at the contact points 34. The current source of the control potential or the image information is indicated at 50. The tax potential can be adjusted with the help of any Mittal known from the technology can be created.

Im Querschnittsbild des Festkörperbildschirmes (Fig. 7) sind die Steuerelektroden 34 räumlich getrennt von den gitterförmigen Elektroden 33 dargestellt. Dieser Abstand soll so bemessen sein, daß er verhindert, daß das Steuersignal schnell von der Elektrode 34 zur Elektrode 33 fließen kann.In the cross-sectional image of the solid-state display (Fig. 7) are the control electrodes 34 shown spatially separated from the grid-shaped electrodes 33. This distance should be sized so that it prevents the control signal from quickly coming from the electrode 34 can flow to the electrode 33.

Die Glasscheibe 31 wird in einer solchen Stärke verwendet, -daß .eine günstige Wiedergabe des auf dem .Schirm erzeugten Bildes erleichtert wird. Für diesen Zweck besonders geeignetes Glas ist bekannt und braucht deshalb nicht eingehender -beschrieben zu werden.The glass plate 31 is used in such a strength that .eine favorable reproduction of the image generated on the screen is facilitated. For this Glass that is particularly suitable for the purpose is known and therefore does not need to be described in more detail - to be described.

Der hier beschriebene Bildschirm kanui, in Brauaschen Röhren verwendet werden.The screen described here kanui, used in brewing ash tubes will.

Es wurde gefunden, daß eine Ladung auf die zusammengesetzte Masse oder den Seharm auch mittels einer leitenden Schicht Übertragen werden kann. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 ist auf eine Seite der zusammengesetzten Masse bzw. des Schirmes 64 eine Schicht aus Aluminium 65 aufgedampft. Eine Aluminiumschicht wird vorgeschlagen, weil sie leitfähig ist, aber ebenso können auch andere gleichwertige Stoffe genommen werden. Auf der anderen Seite der zusammengesetzten Masse ist eine Schicht oder Elektrode 66 aus durchsichtigem Zinnoxyd angebracht. Dadurch liegt die zusammengesetzte Masse 64 zwischen zwei Elektroden 65 und 66. Eine Wechselstromquelle 67 ist über die Leiter 68 und. 69 elektrisch verbunden mit ,den Elektroden 65 und 66. Das Lichtanregungspotential wird der zusammengesetzten Masse 64 aus der Stromquelle 67 zugeführt.It has been found that a charge can also be transferred to the composite mass or optic arm by means of a conductive layer. In the exemplary embodiment in FIG. 8, a layer of aluminum 65 is vapor-deposited on one side of the composite mass or of the screen 64. An aluminum layer is suggested because it is conductive, but other equivalent materials can also be used. On the other side of the composite mass is a layer or electrode 66 of clear tin oxide. As a result, the composite mass 64 lies between two electrodes 65 and 66. An alternating current source 67 is via the conductors 68 and. 69 electrically connected to, electrodes 65 and 66. The light excitation potential is applied to composite ground 64 from power source 67 .

Wird Zinnoxyd verwendet, ,so wird es zunächst auf einem Gl.as,träger 70 niedergeschlagen. Danach wird die Elektrode 66 mit -der zusammengesetzten Masse 64 verbunden.If tin oxide is used, it is first placed on a glass carrier 70 dejected. Thereafter, the electrode 66 becomes the composite mass 64 connected.

Die zusammengesetzte Masse oder der Schirm 64 entspricht den bereits .beschriebenen anderen Ausführungsbei,spi,clen. Er kann entweder aus pulverisierten elektrolumineszenten und nichtlinearen dielektrischen Materialien, die innig miteinunder vermischt sind und von einem Bindemittel zusammengehalten werden, oder aus Schichten aus elektrodumineszenten und nichtlinearen dielektrisohen Materialien, die entlang ihrer Trennfläche miteinander verbunden sind, bestehen.The composite mass or screen 64 corresponds to that already .described other embodiments in, spi, clen. He can either be made from powdered electroluminescent and nonlinear dielectric materials that are intimate with one another are mixed and held together by a binder, or made up of layers made of electroduminescent and nonlinear dielectric materials running along of their Separation surface are connected to each other exist.

Der in Fig. 8 dargestellte Schirm kann in eine Braunsche Röhre eingebaut werden. Der Elektronenstrahl, angedeutet durch den Pfeil 71, durchdringt die leitfähige Schicht 65 und bringt eine Ladung in die zusammengesetzte Schicht 64.The screen shown in Fig. 8 can be built into a Braun tube will. The electron beam, indicated by arrow 71, penetrates the conductive one Layer 65 and brings a charge into the composite layer 64.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for converting electrical image signals into images by means of a solid-state screen, consisting of a flat dielectric body which contains both a ferroelectric and an electroluminescent substance and is arranged between two electrode-like arrangements, characterized in that by means of a dielectric AC voltage applied to the body generates an alternating field effective in the electroluminescent substance, the field strength of which is controlled in localized screen areas by means of the effective capacitance of the ferroelectric substance by varying the effective capacitance of the ferroelectric substance in the screen areas by means of image signals supplied to these areas. z. Screen for carrying out the method according to Claim 1, characterized in that the dielectric is produced from pulverized, intimately mixed ferroelectric and electroluminescent materials (9). 3. Screen for performing the method according to claim 1, characterized in that the dielectric is built up in layers, the individual layers (15, 16) being made of ferroelectric and electroluminescent material and being connected to one another. 4. Screen according to claim 1, 2 or 3, characterized in that one of the electrode-like arrangements consists of a control electrode (12) arranged on the image signal input side of the dielectric and the other electrode-like arrangement is transparent and z. B. consists of a metal oxide film (13) located on a glass carrier (18). 5. Screen according to claim 4, characterized by a device which serves to supply localized, spatially distributed charges in accordance with the image signals to the localized areas (24) of the control electrode. 6. Screen according to claim 4 or 5, characterized in that the control electrode (12) has a layer of ceramic barium titanate. 7. Screen according to claim 4 or 5, characterized in that the control electrode consists of a plurality of electrode elements (29) which are attached spatially separated on one side of the dielectric so that they can record the image signals in any predetermined order. B. Screen according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the control electrode contains a plurality of contact elements (24, 34) which are attached separately from one another on the free side of the electrode and are suitable for receiving image signals in any predetermined order . 9. Screen according to claim 4, 5, 6 or 8, characterized in that the control electrode contains a frame-like conductor (23) electrically connected to it. 10. Screen according to claim 8, characterized in that the control electrode contains a conductive grid (33) and the electrode elements (34) of the control electrode are mounted in the interstices of the grid. 11. Screen according to one of claims 4 to 10, characterized in that the excitation of the dielectric is achieved in that an AC voltage source is applied to the control electrode and the transparent electrode in order to give the light excitation potential to the dielectric. 12. Screen according to one of claims 4 to 10, characterized in that the transparent electrode consists of two sets of comb-like interlocking electrode elements (25, 26), between which the alternating voltage is applied to excite the dielectric. 13. Screen for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it is built into a cathode ray tube and the electrode-like arrangement facing the beam consists of a conductive layer (65) which is penetrated by the cathode ray. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1017 648.