DE1137147B

DE1137147B - Einrichtung zur Wiedergabe von Bildern mit einer Elektrolumineszenzschicht und einer Fotoleiterschicht

Info

Publication number: DE1137147B
Application number: DER19958A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Kazan
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1955-11-17
Filing date: 1956-11-07
Publication date: 1962-09-27
Also published as: JPS345173B1; US2839690A; CA586832A

Description

Einrichtung zur Wiedergabe von Bildern mit einer Elektrolumineszenzschicht und einer Fotoleiterschicht Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wiedergabe von Bildern, die aus einer Intensitätsverteilung einer Strahlung bestehen, mit einer durch ein anliegendes Wechselfeld anregbaren Elektrolumineszenzschicht, einer an die * Elektrolumi-neszenzschicht angrenzenden Fotoleiterschicht und elektrischen Anschlüssen, die in einem die Bildauflösung bestimmenden Abstand angeordnete Elektroden auf der Fotoleiterschicht und eine gemeinsame Elektrode auf der Elektrolumineszenzschicht enthalten und eine Wechselspannungsquelle an die in Reihe hintereinanderliegenden Schichten anzuschließen erlauben.
Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art sind die Fotoleiterschicht und die Elektrolumineszenzschicht in Reihe an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. Materialien, die ihren elektrischen Widerstand bei Bestrahlung beispielsweise durch Licht oder Atomkernstrahlen ändern, werden jedoch am zweckmäßigsten mit Gleichfeldern erregt. Andererseits erfordern Elektrolumineszenzzellen eine Anregung durch eine Wechselspannung.
Es ist bereits ein Festkörper-Bildverstärker mit fotoleitendem und elektrolumineszierendem Material vorge#schlagen worden, bei dem je zwei elektrolumineszierende Elemente in einem Wechselstromkreis, enthaltend eine Wechselspannungsquelle, symmetrisch angeordnet sind; diese Schaltung ist so ausgeführt, daß ein der Mittelanzapfung der Wechselstromquelle entsprechender Symmetriepunkt gleichzeitig ein Symmetriepunkt eines Gleichstromkreises ist, der aus einer Gleichstromquelle mit geerdeter Mittelanzapfung und zwei Widerständen besteht, von denen einer ein unbelichteter Fotowiderstand ist. Diese Anordnung arbeitet derart, daß bei Belichtung des Fotowiderstandes der Symmetriepunkt des Gleichstromkreises verschoben wird, so daß eine Erregung des Elektrolumineszenzmaterials durch die Wechselspannung bewirkt wird. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, die Fotoleiterelemente von das Leuchtmaterial erregenden, annähernd wattlosen Wechselströmen zu entlasten.
Im Gegensatz dazu betrifft die Erfindung eine Einrichtung der angegebenen Art, bei welcher es unter Verwendung einer Wechselspannungsquelle möglich ist, die Fotoleiterschicht gleichstrommäßig und gleichzeitig die Elektrolumineszenzschicht wechselstrommäßig zu betreiben. Hierdurch wird erreicht, daß beide Schichten optimal arbeiten.
Eine Einrichtung zur Wiedergabe von Bildern, die aus einer Intensitätsverteilung einer Strahlung bestehen, mit einer durch ein anliegendes Wechselfeld anregbaren Elektrohimineszenzschicht, einer an die Elektrolumineszenzschicht angrenzenden Fotoleiterschicht und elektrischen Anschlüssen, die in einem die Bildauflösung bestimmenden Abstand angeordnete Elektroden auf der Elektrolumineszenzschicht enthalten und eine Wechselspannungsquelle an die in Reihe hintereinanderliegenden Schichten anzuschließen erlauben, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand angeordneten Elektroden abwechselnd über eine erste, einen Stromfluß nur in einer Richtung bewirkende Einrichtung an eine Klemme der Wechselspannungsquelle und über eine zweite, in der umgekehrten Richtung gepolte, einen Stromfluß nur in einer Richtung bewirkende Einrichtung an dieselbe Klemme der Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, so daß die einzelnen Teile der Fotoleiterschicht von einem nur in einer Richtung fließenden Strom durchflossen werden und die Elektrolumineszenzschicht von einem Wechselfeld erregt wird.
Die einen Stromfluß nur in einer Richtung bewirkenden Einrichtungen können aus Batterien oder Gleichrichtern, bestehen.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1 ist eine schematische Daxstellung einer Schaltung zur Erläuterung des Betriebs einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine andere zu diesem Zweck geeignete Schaltung; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Elektrolumineszenzzelle und eine Schaltung zum Betrieb derselben.
Mit der Schaltung nach Fig. 1 kann elektrische Energie unter Benutzung des Elektrolumineszenzeffekts in Licht verwandelt werden. Einrichtungen dieser Art bewirken eine Lichtversfärkung.
In Fig. 1 ist ein Lidlitverstärker schematisch durch zwei strahlungsempfindliche Körper, nämlich die Fotoleiter 10 und 12, und durch einen Kondensator 14 dargestellt, der eine Elektrolumineszenzzelle bedeuten soll. Die oberen Enden der Fotoleiter 10 und 12 sind an die obere Klemme 15 einer Wechselspannungsquelle 16 über umgekehrt gepolte Gleichrichter 18 und 20 angeschlossen. Die untere Klemme 17 der Spannungsquelle 16 ist mit der unteren Klemme der Elektrolumineszenzzelle verbunden, die ihrerseits mit ihreT oberen Klemme an den beiden unten zusammengeschalteten Fotoleitern 10 und 12 liegt.
Bei dieser Schaltung fließt während der einen Wechselspannungshalbwelle Strom durch den Fotoleiter 12 und durch die Diode 18 und während der anderen Wechselspannungshalbwelle durch den Fotoleiter 10 und die Diode 20. Daher wird jedes fotoleitende Element 10 und 12 selbst nur von einem Gleichstrom durchflossen. An der Elektrolumineszenzzelle liegt jedoch ein Wechselfeld, das abwechselnd über den Fotoleiter 10 bzw. den Fotoleiter 12 zugeführt wird.
Da fotoleitende Pulver, beispielsweise Cadmiumsulfid, bei Lichtbestrahluing etwa zehnmal empfindlicher sind, wenn man sie mit einem Gleichfeld oder mit einem pulsierenden Feld erregt, als wenn sie einer Wechselspannungserregung. unterliegen, ist die Schaltung in Fig. 1 wesentlich gunstiger als eine Schaltung, bei welcher eine Wechselspannung an der Serienschaltung eines Fotoleiters und einer Elektrolumineszenzzelle liegen würde.
Ein Gleichfeld zur Erregung der Fotoleiter kann auch mittels der Schaltung in Fig. 2 erzeugt werden, in welcher an Stelle der Dioden 18 und 20 zwei Gleichspannungsquellen, die als Batterien22 und 24 dargestellt sind, verwendet werden. Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird in den Fotoleitem 10 und 12 eine pulsierende Gleichspannung von der durch die Polarität der Batterien 22 und 24 gegebenen Richtung erzeugt und von einer Größe, die von der Spannung der Batterien sowie von der Größe der Polarität der Wedliselspannung der Quelle 16 abhängt. An der Elektrolumineszenzzelle 14 liegt wieder die Wechselspannung der Quelle 16, wobei die Spannungshöhe an der Elektrolumineszenzzelle von dem Widerstand der Fotoleiter 10 und 12 abhängt. Die Fotoleiter 10 und 12 werden daher wieder mit einem Gleichfeld erregt, so daß ein Maximum an Lichtempfindlichkeit für die Elektrolun-iineszenzzelle erhalten wird, während diese Zelle selbst an einer Wechselspannung liegt. Es wird daher ein Maximum an Lichtempfindlichkeit der ganzen Einrichtung mit einem Minimum an Schaltungsaufwand erreicht.
Der strahlungsempfindliche Körper kann als eine mit Rillen versehene Schicht ausgeführt werden, um die beiden elektrischen Anschlüsse an die Wechselspannungsquelle im Sinne der Fig. 1 oder 2 zu bewerkstelligen. Man kann zwei Serien von parallelen Rillen vorsehen, wobei die Rillen der einen Serie senkrechtzu denen der anderen verlaufen. Eine derartige Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt, welche eine Schicht 30 eines fotoleitenden Stoffes zeigt, der mit einer leitenden Schicht 32, beispielsweise mit einem Silberanstrich, versehen ist. Die fotoleitende Schicht kann dadurch gebildet werden, daß man eine Trägerplatte mit einer gleichförmig dicken Schicht eines fotoleitenden Stoffes in der gewünschten Schichtstärke überzieht und darauf den Silberanstrich anbringt. Sodann wird durch Schleifen oder Fräsen oder eine sonstige maschinelle Bearbeitung für eine Anbringung von Rillen gesorgt, so daß auffallendes Licht (Pfeile L) die Anordnung durchsetzen und das fotoleitende Material längs seiner ganzen Tiefe durchdringen kann. An jedem Elementarabschnitt 30a, 30b, 30c der Schicht30 wird eine Leitung18a bzw. 20a angeschlossen zur Zuführung der Betriebsspannungen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Rillen aus plastischem Material zu formen und sodann die derart gebildeten Elementarabschnitte mit einem Silberanstrich zu versehen.
Im übrigen enthält die gesamte Einrichtung eine transparente Platte 34, beispielsweise eine Glasplatte, mit einem ebenfalls transparenten leitenden Film 36, der z. B. aus Zinnchlorid bestehen kann, eine Schicht von Elektrolumineszenzmaterial 38 und eine Stromdiffusionsschicht 28. Gewünschtenfalls kann noch eine lichtundurchlässige Schicht 40 zwischen die Elektrolumineszenzschicht 38 und die Schicht 28 eingefügt werden. Die Elementarabschnitte 30a, 30 b, 30 c der Schicht 30 sind, wie in der Fig. 3 dargestellt, mittels der Leitungen 18a und 20a abwechselnd zusammengeschaltet und über die Dioden 18 und 20 an die obere Klemme 15 der Wechselspannungsquelle 16 angeschlossen. Die untere Klemme 17 der Wechselspannungsquelle 16 ist mit dem leitenden Film 36 verbunden.
Die maximale Breite der Rillen soll die Breite eines Bildelementes nicht überschreiten und soff vorzugsweise kleiner gewählt werden, um die Bildauflösung nicht zu verschlechtern. Das Elektrolumineszenzmaterial kann aus Partikeln eines Elektrolumineszenzleuchtstoffs bestehen, die in --in dielektrisches Material eingebettet sind und die Eigenschaft haben, unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes Licht zu emittieren. Der clektrolumineszierende Leuchtstoff kann aus Zinksulfid bestehen, welches mit Kupfer aktiviert ist und mit einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise mit Äthylzellulose, vermischt ist.
Die Stromdiffusionsschicht 28 hat die Aufgabe, den Strom von der Unterseite der Elementarabschnitte der fotoleitenden Schicht 30 auf die Elektrolumineszenzschicht 38 zu verteilen. Diese Stromdiffusionsschicht kann aus Cadmiumsulfid bestehen, das durch Beigabe von Cadmiumchlorid und durch nachträgliche Erhitzung der Mischung für 20 Minuten auf etwa 700' C leitfähig gemacht ist. Der Widerstand der Stromdiffusionsschir-ht soll gegenüber dem Widerstand der fotoleitenden Schicht 30 und der Elektrolumineszenzschicht 38 klein sein.
Bei einer derartigen Anordnung wird die Dicke der fotoleitenden Schicht 30 und der Elektrolumineszenzschicht 38 so gewählt, daß der Widerstand der fotoleitenden Schicht 30 ohne Belichtung, d. h. im unerregten Zustand, etwa das Zehnfache des Widerstandes der Elektrolumineszenzschicht 38 beträgt. Wegen der Serienschaltung dieser Schichten entfällt dann also auf die Schicht 30 eine zehnfach höhere Spannung der Spannungsquelle 16 als auf die Schicht 38. Die Speisespannung wird so gewählt, daß ohne Belichtung die auf die Schicht 38 entfallende Spannung unter derjenigen Grenzspannung liegt, bei welcher die Elektrolumineszenzschicht sichtbar leuchtet. Ohne Belichtung erscheint daher dann die Schicht 38 dunkel.
Bei dieser Bemessung wird bei Belichtuno", eines Elementarabschnitts der fotoleitenden Schicht 30 die Oberfläche der Schicht 30 zwischen zwei benachbarten Silberbelegungen 32 besser leitfähig, so daß ein Strornwea zwischen den Silberbelegunaen 32 und der Stromdiffusionsschicht 28 gebildet wird. Diese Erhöhung der Leitfähigkeit oder Verminderung des Widerstandes der fotoleitenden Schicht, die eine Funktion der Intensität des auffallenden Lichtes ist, ruft eine Spannungszunahme an dem angrenzenden Teil der Elektrolumineszenzschicht 38 hervor und erzeugt somit an der Schicht 38 eine zur Erregung der Elektrolumineszenz ausreichende Spannung. Die Schicht 38 emittiert somit Licht in der durch die Pfeile M angedeuteten Richtung.
Da die Intensität dieser Lichternission mit zunehmender Spannung an der Elektrolumineszenzschicht zunimmt, kann ein Halbtonbild wiedergegeben werden, welches der auf die Fotoleiterschicht auffallenden Lichtverteilung entspricht.
Das an den Elementarabschnitten der Fotoleiterschicht 30 liegende Feld ist wegen der Dioden 18 und 20 ein pulsierendes Feld. Dies bedeutet, daß nebeneinanderliegende Elementarabschnitte einem Gleichfeld von schwankender Amplitude und von entgegengesetzter Richtung ausgesetzt sind. Der jeden Elementarabschnitt durchsetzende Strom wird dabei durch die Intensität der in der Richtung der Pfeile L auffallenden Lichtbestrahlung bestimmt. An der Elektrolumineszenzschicht 38 liegt dagegen ein Wechselfeld, das von der Spannungsquelle 16 geliefert und abwechselnd über die Dioden 18 und 20 an die Elektrolumineszenzschicht angelegt wird.
Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht es daher, eine Kombination einer Fotoleiterschicht und einer Elektrolumineszenzschicht günstig zu betreiben, C d. h. in der Weise, daß die Fotoleiterschicht mit einem Gleichfeld und die Elektrolumineszenzschicht mit einem Wechselfeld erregt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Wiedergabe von Bildern, die aus einer Intensitätsverteilung einer Strahlung bestehen, mit einer durch ein anliegendes Wechselfeld anregbaren Elektrolumineszenzschicht, einer an die Elektrolumineszenzschicht angrenzenden Fotoleiterschicht und elektrischen Anschlüssen, die in einem die Bildauflösung bestimmenden Ab- stand angeordnete Elektroden auf der Fotoleiterschicht und eine gemeinsame Elektrode auf der Elektrolumineszenzschicht enthalten und eine Wechselspannungsquelle an die in Reihe hintereinanderliegenden Schichten anzuschließen erlauben, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ab- stand angeordneten Elektroden (32) abwechselnd über eine erste, einen Stromfluß nur in einer Richtung bewirk-ende Einrichtung (18 bzw. 22) an eine Klemme (15) der Wechselspannungsquelle (16) und über eine zweite, in der umgekehrten Richtung gepolte, einen Stromfluß nur in einer Richtune, bewirkende Einrichtung (20 bzw. 24) an dieselbe Klemme der Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, so daß die einzelnen Teile der Fotoleiterschicht (30) von einem nur in einer Richtung fließenden Strom durchflossen werden und die Elektrolumineszenzschicht (38) von einem Wechselfeld erreat wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Stromfluß nur in einer Richtung bewirkenden Einrichtungen aus Batterien (22, 24) bestehen. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Stromfluß nur in einer Richtung bewirkenden Einrichtungen aus Gleichrichtern bestehen.
In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1004 301.