DE1134413B - Anordnung zur Erzeugung eines bewegten Lichtfleckes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines bewegten Lichtfleckes auf einer Schicht aus elektrolumineszentem Material.

Elektrolumineszente Materialien sind dabei Stoffe, die bei Vorhandensein eines elektrischen Feldes Licht emittieren. Üblicherweise werden derartige Leuchtstoffein die Form einer festen Schicht gebracht, wie z. B. in Form eines einzigen Kristalls, einer polykristallinen Schicht oder einer Dispersion von Leuchtstoffpartikeln in einem dielektrischen Plastik- oder Keramikmedium. Die Schicht wird dann zwischen zwei elektrisch leitfähige Elektroden gebracht, von denen zumindest eine den Durchtritt von Licht gestattet. Zwischen die beiden Elektroden wird eine Spannung angelegt und von der Schicht Licht exmittiert.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein elektrisches Signal in einen sich bewegenden Lichtfleck umzusetzen, und löst diese Aufgabe durch eine Anordnung, bei welcher ein an beiden Enden reflexionsfrei abgeschlossener Streifen aus piezoelektrischem Material an einem Ende durch elektrische Impulse erregt wird, so daß eine elastische Welle den Streifen entlang läuft, und wobei der Streifen mit der Elektrolumineszenzschicht bedeckt ist, so daß das die elastische Welle begleitende elektrische Feld diese Schicht zum Leuchten anregt.

Es ist bereits bekannt, daß ein schwingender piezoelektrischer Kristall in verdünnter Atmosphäre Leuchterscheinungen zeigt. Ferner ist auch die Erzeugung eines wandernden Leuchtflecks unter Benutzung eines elektrisch erregten Kristalls bereits vorgeschlagen worden. Ferner ist bereits offenbart, in einer Gasatmosphäre befindliche Quarzstäbchen zu erregen, worauf von diesen an diskreten Punkten stillstehende Leuchterscheinungen ausgehen. Die betreffenden Vorschläge und Literaturstellen führen den Fachmann jedoch nicht auf den Gedanken, auf erfindungsgemäße Weise elektrische Signale in wandernde Lichterscheinungen umzusetzen.

Zur Erzeugung des bewegten Lichtflecks kann erfindungsgemäß die Anordnung weiter so getroffen sein, daß auf der frei liegenden Oberfläche der elektrolumineszenten Schicht eine transparente, elektrisch leitfähige Elektrode und auf der der Schicht gegenüberliegenden Fläche des Streifens eine weitere Elektrode angebracht ist und daß die beiden Elektroden leitend miteinander verbunden sind.

Zur sichtbaren Wiedergabe von Information tragenden elektrischen Signalen kann erfindungsgemäß weiter vorgesehen sein, daß die Erregung der Elektrolumineszenzschicht durch die elastische WeUe im Anordnung zur Erzeugung eines bewegten
Lichtfleckes

Anmelder:

Sylvania Electric Products Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. November 1958 (Nr. 776 980)

Stephen Yando, Long Island, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

wesentlichen unter der Wahrnehmbarkeitsgrenze liegt und daß die wiederzugebenden Signale an die Kondensatorelektroden unter Aufhebung ihres Kurzschlusses angelegt sind, so daß die sichtbare Erregung der elektrolumineszenten Schicht durch die Summenwirkung beider Felder zustande kommt.
Dabei können schließlich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Signale aus amplitudenmodulierten Impulsen bestehen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 1, zusammen mit einem zugehörigen Spannungsgenerator,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die abgewandelte Ausführungsform nach Fig. 3 sowie die zugehörigen Spannungsgeneratoren.

In Fig. 1 ist ein dünner Streifen oder ein Band 10 aus piezoelektrischem Material zu erkennen; beispielsweise ist das Material polarisiertes Bleizirkonat-Bleititanat. Kontakte 12 und 14, die sich quer zur Längsachse des Streifens erstrecken, sind an gegenüberliegenden Flächen des Streifens benachbart dessen

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linkem Ende angebracht; sie liegen einander sowie erwünschte »Abtast«-Effekt ergibt. Die andere Welle

einem Bereich 13 des Streifens gegenüber. Eine und ihr begleitendes Feld werden fast augenblicklich

Elektrolumineszenzschicht 16 befindet sich in ahn- und im wesentlichen ohne Reflexion im Abschlußteil

Iichem Kontakt mit einer Oberfläche des Streifens 10 18 absorbiert und haben keinen Einfluß auf die Wir-

zwischen den Streifenenden und im Abstand von Kon- 5 kungsweise der Vorrichtung.

takt 14. Diese Elektrolumineszenzschicht kann von Die Zeitdauer (oder das Abtastinterval), die

einer der zuvor beschriebenen Arten sein. Die Schicht erforderlich ist, damit der Lichtfleck den Streifen 10

kann ferner am Streifen permanent befestigt sein, z. B. durchquert, ist sowohl von der Ausbreitungsgeschwin-

mittels eines Plastikdielektrikums; sie kann aber auch digkeit der elastischen Welle innerhalb des Streifens

eine gesonderte Schicht sein, die mechanisch und lös- io als auch von der Länge des Streifenabschnitts zwi-

bar am Streifen festgemacht ist. sehen den Kontakten und dem rechten Streifenende

Jedes Streifenende ist derart abgeschlossen, daß es bestimmt. Wenn, wie dies normalerweise erforderlich

jede im Streifen fortlaufende, einfallende elastische ist, nur ein Lichtfleck wiedergegeben werden soll,

Welle praktisch ohne Reflexion absorbiert darf das Zeitinterval zwischen aufeinanderfolgenden

Zur Bildung derartiger Abschlußteile müssen die 15 Steuerimpulsen nicht kleiner als das Abtastinterval

Enden der Streifenoberfläche mit einer entsprechen- sein.

den Ausbildung aus absorbierendem Material, wie sie Für eine gegebene Geometrie und eine gegebene beispielsweise durch die Abschlußteile 18 angedeutet Amplitude des Steuerimpulses läßt sich die Lichtsind, Kontakt machen. Insbesondere besitzt das piezo- abgabe von dem sich bewegenden, in der Vorrichtung elektrische Material einen elastischen Wellenwider- 20 gemäß Fig. 1 und 2 erzeugten Fleck in der in Fig. 3 stand, und die Abschlußteile müssen aus einem ande- angedeuteten Weise erhöhen. Fig. 3 zeigt insbesonren Material mit ähnlichem Wellenwiderstand gebildet dere eine Abwandlung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 sein. Hätte dieses andere Material genau denselben in der Weise, daß zusätzlich eine transparente oder Wellenwiderstand wie der Streifen, so hätten die Ab- Frontelektrode 24 vorgesehen ist, welche die frei schlußteile dieselbe Querschnittsform wie der Streifen 25 liegende Oberfläche der Elektrolumineszenzschicht und würden an die Streifenenden im wesentlichen als 16 bedeckt, sowie ferner eine zweite oder Hinterelek-Fortsetzung des Streifens angebracht sein. Hat das trode 22, welche dieselbe Flache wie Elektrode 24 andere Material einen Wellenwiderstand, welcher bedeckt und auf die von der Elektrolumineszenzdemjenigen des Streifens nicht gleich ist, so läßt sich schicht 16 abliegende Oberfläche des Streifens 10 eine nicht reflektierende Abschlußstelle herstellen, 30 aufgebracht ist.

indem die Enden und unmittelbar benachbarte Teile Die Elektroden 22 und 24 bilden zusammen mit

des Streifens mit diesem Material bedeckt werden, wie der Elektrolumineszenzschicht und dem gegenüber-

dies in Fig. 1 veranschaulicht ist. Im vorliegenden liegenden Teil des Streifens 10 einen Kondensator.

Beispiel ist das Material Blei, dessen elastischer Die Dielektrizitätskonstante der Schicht ist niedrig in

Wellenwiderstand sich von demjenigen des Blei- 35 bezug auf diejenige des Streifens. Infolgedessen ist der

zirkonat-Bleititanats unterscheidet. Großteil der Energie, welches von dem die elastische

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, wird ein von einem Welle begleitenden elektrischen Feld mitgeführt wird,

Impulsgenerator 20 gelieferter Steuerspannungs- in der Elektrolumineszenzschicht konzentriert; die

impuls, beispielsweise in Form eines Sägezahns, zwi- Lichtabgabe wird demzufolge erhöht. Sie läßt sich

sehen die Kontakte 12 und 14 gelegt. Dies bewirkt 40 durch Verbinden der Elektroden 22 und 24 weiter

innerhalb des Streifenbereichs 13 ein elektrisches erhöhen.

Feld. Der elektrische Feldvektor weist entlang einer Um das von dem sich bewegenden Lichtfleck

Linie senkrecht zu beiden Kontakten, wobei die Feld- abgegebene Licht zu modulieren, muß die Intensität

richtung durch die augenblickliche Polarität des Span- des auf die Elektrolumineszenzschicht einwirkenden

nungsimpulses bestimmt ist. Der absolute Wert des 45 elektrischen Feldes verändert werden. Dies kann, wie

elektrischen Feldvektors, d. h. die Feldintensität, ist in Fig. 4 dargestellt, geschehen, wo Steuerimpulse

dem augenblicklichen Wert des Spannungsimpulses zwischen Kontakt 12 und 14 wie zuvor angelegt wer-

proportional. den und ferner eine modulierende Spannung, deren

Infolge der piezoelektrischen Eigenschaften des Größe sich mit der Zeit ändert, an die Elektroden 22 Streifens 10 erzeugt das elektrische Feld im ersten 50 und 24 gelegt wird. Diese Spannung kann ein ampli-Bereich 13 eine mechanische Beanspruchung propor- tudenmodulierter Spannungsimpuls sein, der, wie in tional der augenblicklichen Feldintensität und somit Fig. 4 veranschaulicht, von einem Impulsgenerator 30 proportional dem augenblicklichen Wert des Steuer- geliefert wird. Die modulierende Spannung bewirkt impulses. Diese Beanspruchung erzeugt eine Störung innerhalb der Elektrolumineszenzschicht ein elektriproportional der zeitlichen Änderung der Beanspru- 55 sches Feld, das sich zeitlich ändert, chung und somit proportional der ersten Zeitableitung Da in jedem Augenblick das modulierende elekdes Steuerimpulses. Diese Störung läuft entlang dem irische Feld und das die elastische Welle begleitende Streifen in Form entgegengesetzt gerichteter elastischer elektrische Feld additiv sind und sich das modulie-Wellen, welche zum linken bzw. rechten Ende des rende Feld entsprechend der modulierenden Span-Streifens 10 wandern. Jede Welle ist infolge des piezo- 60 nung ändert, wird die Lichtabgabe oder Helligkeit des elektrischen Effekts von einem elektrischen Feld Lichtflecks entsprechend moduliert (vorzugsweise begleitet, dessen Intensität proportional der zeitlichen sollte die Amplitude des modulierenden Impulses Änderung der Beanspruchung und somit proportional näherungsweise gleich derjenigen der piezoelektrisch der ersten Zeitableitung des Steuerimpulses ist. induzierten Spannung sein).

Das die eine elastische Welle begleitende elektrische 65 Bei NichtVorhandensein des sich bewegenden elek-

FeId erzeugt einen Lichtfleck in der Elektrolumines- irischen Feldes bewirkt das modulierte elektrische

zenzschicht, der sich in Synchronismus mit der fort- Feld eine gleichförmige Aufhellung der Elektrolumi-

schreitenden Welle bewegt, wodurch sich der neszenzsehicht. Im allgemeinen besitzen die elektro-

lumineszenten Leuchtstoffe jedoch eine nichtlineare Spannung-HeUigkeit-Kennlinie, so daß der Untergrundaufhellungseffekt im Vergleich zur Helligkeit des modulierten Lichtflecks unbedeutend ist.

Wie zuvor angedeutet, hängt die Länge des Abtast-Intervalls von der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elastischen Welle innerhalb des Streifens ab. Diese Geschwindigkeit hängt ihrerseits sowohl von den Eigenschaften als auch den Medien und dem Typ der verwendeten akustischen Welle ab. Beispielsweise kann die akustische Welle entweder eine Longjtudinalwelle (d. h. eine Kompressionswelle) oder eine Transversalwelle (d. h. eine Scherwelle) sein. Im allgemeinen ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit für dasselbe Material mit der Wellenart.

Außer polykristallinem Bleizirkonat-Bleititanat, das durch elektrische Feldpolarisation piezoelektrisch gemacht ist, läßt sich jedes andere piezoelektrische Material entweder in polykristalliner Form oder in Form eines einzigen Kristalls verwenden. Für ein Material aus einem einzigen Kristall ist Rochellesalz ein Beispiel. Bariumtitanat ist ein weiteres Beispiel eines polykristallinen Materials.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Erzeugung eines bewegten Lichtfleckes auf einer Schicht aus elektrolumineszentem Material, dadurch gekennzeichnet, daß ein an beiden Enden reflexionsfrei abgeschlossener Streifen aus piezoelektrischem Material an einem Ende durch elektrische Impulse erregt wird, so daß eine elastische Welle den Streifen entlang läuft, und daß der Streifen mit der Elektrolumineszenzschicht bedeckt ist, so daß das die elastische Welle begleitende elektrische Feld diese Schicht zum Leuchten anregt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der frei liegenden Oberfläche der elektrolumineszenten Schicht eine transparente, elektrisch leitfähige Elektrode und auf der der Schicht gegenüberliegenden Fläche des Streifens eine weitere Elektrode angebracht ist und daß die beiden Elektroden leitend miteinander verbunsind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 zur sichtbaren Wiedergabe von Information tragenden elektrischen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Elektrolumineszenzschicht durch die elastische Welle im wesentlichen unter der Wahrnehmbarkeitsgrenze liegt und daß die wiederzugebenden Signale an die Kondensatorelektroden unter Aufhebung ihres Kurzschlusses angelegt sind, so daß die sichtbare Erregung der elektrolumineszenten Schicht durch die Summenwirkung beider Felder zustande kommt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale aus amplitudenmodulierten Impulsen bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 480 110;
USA.-Patentschrift Nr. 2 418 964;
Vilbig: Lehrbuch der Hochfrequenztechnik, . Auflage, Bd. II, S. 76.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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