DE1282807C2 - Bildspeicher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

HOl 1

DeutscheKl.: 21g-39/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Ausgabetag:

P 12 82 807.8-33 (T 18799)
5. August 1960
14. November 1968

10. Juli 1969

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

00
CSJ
OC
CSJ

Die Erfindung betrifft einen Bildspeicher unter Bildspeicher Verwendung von Zinksulfid oder Zink-Kadmiumsulfid, welches zusammen mit einem Aktivator zwischen zwei an einer Spannungsquelle liegenden Elektroden angeordnet ist. 5

Ein derartiger, aus der USA.-Patentschrift 2 878 394 bekannter Bildspeicher besteht zunächst aus einer ersten Schicht, die elektrolumineszente Eigenschaften besitzt. Diese Schicht ist aus Zinksulfid mit Blei als Aktivator zusammengesetzt. Beide Materialien sind in Keramik eingebettet. Weiterhin enthält der Bildspeicher eine photoleitende Schicht, die aus Kadmiumsulfid besteht und als Aktivator Kupfer und Halogenionen enthält. Zwischen der elektrolumineszenten Schicht und der photoleitenden Schicht ist eine die optische Rückkopplung verhindernde Sperrschicht mit einer Lichtdurchlässigkeit von höchstens 20 ο/· vorgesehen. Abgesehen davon, daß der bekannte Bildspeicher teuer in der Herstellung ist, weil er aus drei verschiedenen Schichten besteht, läßt sich μ ein Bild, welches aus hellen und dunklen Flächen besteht, keinesfalls länger als 2 Sekunden speichern. Es ist zwar mit dem bekannten Bildspeicher nicht schwierig, eine allgemeine Lichtabstrahlung, die nur aus einer hellen Fläche besteht, Uber längere Zeit »5 aufrechtzuerhalten. Will man jedoch ein Bild speichern, welches aus hellen und dunklen Flächen besteht, so entsteht trotz Verwendung einer Sperrschicht mit verhältnismäßig geringer Lichtdurchlässigkeit ein Streueffekt. Durch die optische Rückkopplung sind nach wenigen Sekunden sämtliche Konturen verwischt, und der ganze Bildschirm leuchtet gleichmäßig hell auf. Die größten Schwierigkeiten bestehen außerdem darin, die Impedanz des Kadmiumsulfidphotoleiters mit den Charakteristiken der elektrolumineszenten Schicht abzustimmen. Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß bei diesem bekannten Bildspeicher die Elektroden an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen sind.

Es ist ferner aus der deutschen Patentschrift 986 667 ein Bildwandler bekannt, bei dem zwischen den Elektroden eine photoleitende Schicht und eine elektrolumineszierende Schicht angeordnet ist. Die Elektroden können bei diesem Bildwandler an Gleichspannung oder an Wechselspannung angeschlossen sein. Mit diesem Bildwandler lassen sich jedoch nur Strahlungen, die dem menschlichen Auge nicht sichtbar sind, in sichtbare Strahlung umwandeln und verstärken, jedoch keine Bilder speichern. Um ein Nachleuchten des Bildes zu verhüten, wird sogar vorgeschlagen, zwischen beiden Schichten eine die optische Rückkopplung verhindernde Sperrschicht anzu-

Patentiert für:

Thorn Electrical Industries Limited, London
Vertreter:

Dr.-Ing. E. Liebau, Patentanwalt,
8902 Augsburg-Göggingen, v.-Eichendorff-Str. 10

Als Erfinder benannt:
Peter Whitten Ranby,
Donald Walter Turner,
Doreen Yvonne Hobbs, London

Beanspruchte Priorität: .
Großbritannien vom 6. August 1959 (26957)

ordnen. Bei einem Weglassen dieser Sperrschicht entsteht jedoch noch kein Bildspeicher. Es tritt nämlich der Fall ein, daß die von der elektrolumineszenten Schicht ausgehende Strahlung nicht scharf gebündelt ist, sondern streut. Infolgedessen werden durch diese Streustrahlung Teile der photoleitenden Schicht erregt, die vorher durch die ursprüngliche Strahlung nicht erregt waren. Diese zusätzliche Erregung wirkt sich wiederum auf der elektrolumineszenten Schicht in Form eines zusätzlichen Leuchtens aus, das neben den ursprünglich zum Aufleuchten gebrachten Teilchen der elektrolumineszenten Schicht liegt. Das Bild verliert also an Schärfe. Gleichzeitig verliert es jedoch auch an Leuchtkraft, denn die von der elektrolumineszenten Schicht ausgehende, auf die photoleitende Schicht rückwirkende Strahlung ist infolge der Streuung geringer. Durch die Rückkopplung, die sich zwischen der elektrolumineszenten und der photoleitenden Schicht in rascher Folge ständig wiederholen würde, wird die Streuung immer stärker, das Bild immer unschärfer, und außerdem verblaßt es in kürzester Zeit.

Es ist ferner bekannt, bei elektrolumineszenten Schichten, die aus Zinksulfid bestehen, außer Kupfer auch Mangan als Aktivator zu verwenden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Bildspeicher einfacher Bauart zu schaffen, der ermöglicht, ein Bild über längere Zeit zu speichern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch

m9 628/231

erreicht, daß das Zinksulfid oder Zink-Kadmiumsulfid als Aktivator Mangan und in an sich bekannter Weise Halogenionen enthält und daß diese Materialien in an sich bekannter Weise in eine Schicht aus Keramikmaterial eingebettet sind, die als einzige s gleichzeitig photoleitende und elektrolumineszente Eigenschaften aufweisende Schicht zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist, welche zur Speicherung des Bildes an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. ίο

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Bildspeicher ermöglicht eine einwandfreie Bildspeicherung während einer längeren Zeit von beispielsweise 30 Minuten und mehr. Dies ist bei keinem der eingangs erwähnten bekannten Bildspeicher möglich. Weiterhin ist der erfindungsgemäße Bildspeicher wesentlich einfacher in der Herstellung. Während bisher die photoleitende und die elektrolumineszierende Schicht jeweils getrennt aufgetragen und außerdem zwischen beiden Schichten auch noch eine die Rück- ao kopplung verhindernde Schicht vorgesehen sein mußte, wobei es äußerst schwierig war, die Impedanz der photoleitenden Schicht auf die elektrolumineszente Schicht abzustimmen, entfallen diese Schwierigkeiten beim Erfindungsgegenstand, denn hier sind as alle zur Bildspeicherung erforderlichen Stoffe in einer einzigen Keramikschicht angeordnet. Als besonders geeignet hat sich hierfür ein Emaille erwiesen, welches Bor enthält; derartiges Emaille ist in den britischen Patentschriften 733260 und 773 997 beschrieben.

Die Erfindung bietet die überraschende Möglichkeit, einen Bildspeicher mit einer einzigen zwischen den beiden Elektroden angeordneten Schicht herzustellen. Hingegen wurde noch in neuester Zeit bei dem eingangs erwähnten Bildspeicher die getrennte Anordnung einer elektrolumineszenten Schicht und einer photoleitenden Schicht mit einer dazwischen angeordneten Sperrschicht für erforderlich gehalten, um überhaupt einen funktionsfähigen Bildspeicher zu schaffen. Dieser war jedoch nur in der Lage, ein allgemeines Leuchten zu speichern. Auch die Anwendung von Mangan als Aktivator für einen Bildspeicher wurde nicht vorgeschlagen. Die Erfinder mußten aus einer Vielzahl von zur Verfügüng stehenden Materialien die geeigneten heraussuchen, in geeigneter Weise kombinieren und in einer einzigen Keramikschicht anordnen, um zu der erfindungsgemäßen Lösung zu gelangen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand _J0 eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des neuen Bildspeichers mit teilweise weggeschnittenen Schichten in stark vergrößertem Maßstab, F i g. 2 eine schematische Seitenansicht.
Bevor auf die Zeichnung näher eingegangen wird, sollen zunächst Zusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung der Werkstoffe erläutert werden, die zur Bildung einer einzigen gleichzeitig photoleitende und elektrolumineszente Eigenschaften aufweisenden Schicht in Keramik eingebettet werden können.
Beispiele sind

90 g ZnS

1 gMnS
10 g MgCI_s-6 H_sO

3gNaCl"

werden mit destilliertem Wasser zu einer Paste vermischt, getrocknet, gemahlen und dann in einem geschlossenen Kieselerderohr bei 1100° C während einer Stunde geglüht. Nach dem Abkühlen wird das Erzeugnis gewaschen, getrocknet und gesiebt.

(2) 70 g ZnS
30 g CdS

0,4 g MnS

3 g BaCl₂ (wasserfrei)

werden innig miteinander vermischt und in einem geschlossenen Kieselerderohr bei 1100° C während einer Stunde geglüht. Das Erzeugnis wird gewaschen, getrocknet und gesiebt.

(3) Das Beispiel 1 wird abgewandelt, indem die Menge von ZnS auf SS g verringert wird und 44 g CdS hinzugefügt werden.

Der Bildspeicher nach F i g. 1 wird nach dem nachstehend beschriebenen Verfahren hergestellt.

Ein 12S · 100 mm' großes, flaches Stück EmaillierEisenblech 10 mit einer Dicke von 0,6 mm wird sorgfältig gereinigt und getrocknet. Dieses Blechstück wird gleichmäßig auf einer Seite mit einer wäßrigen Suspension einer Emailleschmelze 11 besprüht, anschließend getrocknet und 5 Minuten lang auf 800° C erhitzt, wodurch eine gleichmäßige Emailleschicht mit einem Überzugsgewicht von etwa 0,02 g/cm* entsteht. Wenn das Blech abgekühlt ist, wird diese Seite der Platte gleichmäßig mit einer wäßrigen Suspension einer Emailleglasur 12 und dem im Verhältnis 72 zu 29 Gewichtsteilen eingemischten Leuchtstoff nach Beispiel 2 besprüht. Nach dem Trocknen und Erhitzen bei 670° C während 2 Minuten wird dadurch eine Schicht mit einem Uberzugsgewicht von etwa 0,0OS g/cm³ erzielt. Sobald dieser Erhitzungsvorgang beendet ist und bevor die Platte sich merklich abgekühlt hat, wird sie mit einer alkoholischen Lösung von Zinnchlorid besprüht, die die Wirkung hat, die Oberfläche der emaillierten Platte elektrisch leitend zu machen, indem sie eine fast transparente Schicht 13 bildet. Die emaillierte Platte wird nun wie bei 14 um ihre Kanten herum behandelt, um die leitende Schicht auf dem Emaille neben der Kante zu entfernen und so die Metallplatte 10 und die leitende Oberfläche 13 gegeneinander zu isolieren, so daß sie als zwei getrennte Elektroden wirken. Diese Behandlung um die Kanten herum kann durch Sandstrahlen oder Schleifen erfolgen, was die Wirkung hat, die Kontinuität der leitenden Schicht zu unterbrechen. Unter der Voraussetzung, daß ein kleiner Kontaktbereich 15 auf dieser leitenden Schicht unbedeckt gelassen wird, kann eine weitere Lage 16 einer durchsichtigen Glasur als Schutzschicht auf die Platte aufgebracht werden.

Geeignete Emailleschmelzen und Glasuren sind beispielsweise in der britischen Patentschrift 733 260 angegeben.

Eine wie vorstehend beschrieben aufgebaute Vorrichtung hat bei Abwesenheit einer anregenden Strahlung einen hohen Gleichstromwtderstand zwischen ihren Elektroden 10 und 13. Wenn zwischen den Elektroden eine geeignete Gleichspannung aufrechterhalten wird, kann die Vorrichtung durch Strahlung über ein weites Frequenzband von sichtbarem Licht bis zu Röntgenstrahlen oder durch

Claims (3)

Kathodenstrahlen angeregt werden und sendet bei Anregung ein orangefarbenes Licht aus. Die Anregungsstrahlung hat die Wirkung, den Widerstand der elektrolumineszenten und photoleitenden Keramikschicht 12 zu senken. Nach Aufhören der An- S regungsstrahlung sendet die Vorrichtung weiterhin Licht über einen beträchtlichen Zeitraum aus, falls die Gleichspannung aufrechterhalten wird. Wenn die Spannung abgeschaltet wird, kehrt der Widerstand auf seinen ursprünglichen hohen Wert zurück, und die Lichtabstrahlung hört auf. Nach Wiedereinschalten der Spannung setzt die Lichtabstrahlung erst bei erneuter Anregung der Vorrichtung durch Strahlung wieder ein. Vorrichtungen nach der Erfindung können Uber einen weiten Bereich von Gleichspannungen betrieben werden, beispielsweise von ungefähr 25 Volt aufwärts bis zu mehreren hundert Volt, wobei die Leuchtdichte des abgestrahlten Lichtes mit der Erhöhung der Spannung zunimmt Die optimale μ Spannung hängt von der Stärke der elektrolumineszenten und photoleitenden Keramikschicht und von den dielektrischen Eigenschaften dieser Schicht ab. Ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bildspeichers ist in F i g. 2 gezeigt. Es wird eine ge- »5 eignete Spannung von einer Batterie 19 zwischen den Elektroden 10 und 13 im Dunkeln angelegt. Die Schicht 12 wird durch die durchsichtige Schicht 16 hindurch einer geeigneten Anregungsstrahlung 17 ausgesetzt (wie etwa die von einer Blitzlichtlampe oder Röntgenstrahlen), die durch ein photographisches Negativ 18 strahlt. Wenn das Negativ entfernt wird, strahlt die Vorrichtung Licht in der Form eines Bildes von dem photographischen Negativ ab. Diese Lichtabstrahlung dauert an, solange die Gleichspannung aufrechterhalten wird, hört jedoch auf, wenn der Schalter 20 geöffnet wird und Spannung verschwindet. Die Vorrichtung befindet sich dann in einem Zustand, um ein weiteres Bild aufnehmen zu können. Der erfindungsgemäße Bildspeicher kann in der Form eines Röntgenstrahlenschirmes gebaut sein. Die als Anregungsstrahlen wirkenden Röntgenstrahlen brauchen nicht kontinuierlich zur Einwirkung gebracht zu werden, sondern können intermittierend sein. Es ergibt sich dabei der große Vorteil, daß das durch eine kurzzeitige Einwirkung der Röntgenstrahlen entstandene Bild sichtbar bleibt, wenn die Gleichspannung aufrechterhalten wird. Der Bildspeicher kann auch für viele andere Zwecke als die bereits erwähnten verwendet werden, beispielsweise in einer Kathodenstrahlröhre, um bei sogenannten »Gedächtnisröhren« eine Information auf deren Bildschirm zu speichern, oder in Bildverstärkern. SS Nach der vorstehenden Beschreibung und unter Verwendung der in den Beispielen 1 bis 3 aufgeführten Leuchtstoffe hergestellte Bildspeicher zeigen im Dunkeln eine geringe Elektrolumineszenz, insbesondere wenn sie mit Gleichspannungen von über ungefahr 200 Volt oder bei Temperaturen über Raumtemperaturen betrieben werden. Dadurch entsteht eine schwache Grundhelligkeit, die nicht von der Strahlungsanregung abhängt und welche die Neigung hat, die Bildqualität des Bildspeichers zu beeinträchtigen. Es hat sich gezeigt, daß diese ohne Anregung durch Strahlung auftretende Elektrolumineszenz sehr stark verringert wird, wenn eine Spur von Gold in den elektrolumineszenten und photoleitenden Werkstoff während der Zubereitung eingebracht wird. Bei Verwendung der in den Ausführungsbeispielen angegebenen Zusammensetzungen sollte der Anteil des in die Mischung vor dem Erhitzen eingebrachten Goldes zwischen 0 und 0,1 Gewichtsprozent liegen. Wenn der Anteil an Gold zu hoch ist, wird auch die bei Strahlungsanregung auftretende Elektrolumineszenz verringert, und es wird daher vorgezogen, eine Menge an Gold zwischen 0,0001 und 0,01 Gewichtsprozent zu verwenden. Obwohl die Erfindung an Hand von Beispielen beschrieben wurde, bei denen die elektrolumineszente und photoleitende Keramikschicht und die Elektroden flach sind, können sie je nach den Anforderungen von jeder beliebigen gewünschten Form sein. Außerdem kann als Grundplatte 10, die bei der unter Hinweis auf F i g. 1 beschriebenen Bauweise aus Eisen besteht, auch eine Aluminiumplatte oder ein elektrisch leitendes und im wesentlichen durchsichtiges Glas genommen werden. In diesen Fällen sind wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung dieser Grundplatten etwas abweichende Schmelzen erforderlich. Patentansprüche:

1. Bildspeicher, unter Verwendung von Zinksulfid oder Zink-Kadmiumsulfid, welches zusammen mit einem Aktivator zwischen zwei an einer Spannungsquelle liegenden Elektroden angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinksulfid oder Zink-Kadmiumsulfid als Aktivator Mangan und in an sich bekannter Weise Halogenionen enthält und daß diese Materialien in an sich bekannter Weise in eine Schicht aus Keramikmaterial eingebettet sind, die als einzige gleichzeitig photoleitende und elektro-Iumineszente Eigenschaften aufweisende Schicht zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist, welche zur Speicherung des Bildes an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.

2. Bildspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschicht aus einem Bor enthaltenden Emaille besteht.

3. Bildspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Keramikschicht 0,0001 bis 0,01 Gewichtsprozent Gold eingebettet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 968 677;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 052 563;
schweizerische Patentschrift Nr. 336 515;
britische Patentschriften Nr. 733 260,773 997;
USA.-Patentschriften Nr. 2 878 394, 2 873 380;
Physical Review, Bd. 97 (1955), S. 1169,
Bd. 98 (1955), S. 546, 547.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

maina 11.« Ο •"■«•«Sdruckrrci Berlin