DE1564365B2

DE1564365B2 - SOLID IMAGE CONVERTER

Info

Publication number: DE1564365B2
Application number: DE19661564365
Authority: DE
Inventors: Tadao Yokohama Kohashi (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1965-10-25
Filing date: 1966-10-25
Publication date: 1976-01-15
Also published as: NL147006B; NL6615048A; GB1169718A; US3465202A; DE1564365A1; FR1504729A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper-Bildwandler mit einem Schirm aus übereinanderliegenden zusammenhängenden oder aus einzelnen Elementen bestehenden Schichten, von denen zwischen einer einstrahlungsseitig liegenden Photoleitschicht und einer ausstrahlungsseitig liegenden Elektrolumineszenzschicht eine an die Elektrolumineszenzschicht angrenzende Impedanzschicht aus einem Material mit unlinearem Impedanzverlauf in Abhängigkeit vom anliegenden elektrischen Gleichfeld liegt, und mit an die Photoleitschicht bzw. die Elektrolumineszenzschicht anschließenden strahlungsdurchlässigen Elektroden, von denen Gleichstromelektroden einen Gleichstrom in f. Reihe durch die Photoleitschicht und die Impedanzschicht und Wechselstromelektroden einen Wechselstrom in Reihe durch die Impedanzschicht und die Elektrolumineszenzschicht ermöglichen.The invention relates to a solid-state image converter having a screen of superimposed coherent layers or layers consisting of individual elements, of which one Photoconductive layer lying on the radiation side and an electroluminescent layer lying on the radiation side an impedance layer made of a material adjoining the electroluminescent layer non-linear impedance curve depending on the applied DC electric field, and with the Photoconductive layer or the electroluminescent layer adjoining radiation-permeable electrodes, of which direct current electrodes generate a direct current in the f. series through the photoconductive layer and the impedance layer and alternating current electrodes an alternating current in series through the impedance layer and the Enable electroluminescent layer.

Es ist ein derartiger Bildwandler bekannt (DT-AS 10 45 569), bei dem die Gleichspannung und die Wechselspannung überlagert an den Schichtstapel angelegt sind und der durch die Photoleitschicht bestimmte Gleichstrom den Arbeitspunkt der nichtlinearen Impedanzschicht festlegt, die ihrerseits den Wechselstrom bestimmt. Der Wechselstrom, dessen Beeinflussung unmittelbar durch die Photoleitschicht schwierig ist, kann so über die Gleichstromsteuerung beeinflußt werden und bewirkt seinerseits eine Steuerung der Lumineszenz in weitem Veränderungsbereich. Damit der Bildwandler mit dem auf diesem Prinzip beruhenden Lumineszenzsteuersystem mit hoher Empfindlichkeit arbeiten kann, muß die Kapazität der Elektrolumineszenzschicht in Richtung ihrer Dicke ungefähr mit derjenigen der nichtlinearen Impedanzschicht in Richtung ihrer Dicke vergleichbar sein. Die i nichtlineare Impedanzschicht, die z. B. aus BaTiCb- oder (Pb, Zr,)TiO3-Keramik od. dgl. besteht, hat jedoch eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante, nämlich etwa 1000 bis 3000, die Elektrolumineszenzschicht aus dispergiertem elektrolumineszierendem Material dagegen eine niedrige spezifische Dielektrizitätskonstante von etwa 10 bis 20. Folglich muß, damit die vorstehenden Bedingungen erfüllt sind, die nichtlineare Impedanzschicht mehr als lOOmal so dick sein wie die Elektrolumineszenzschicht, deren Maximaldicke jedoch bei den bekannten Fertigungstechniken 30 bis 50 μπι erreicht, so daß die nichtlineare Impedanzschicht eine außerordentlich große Dicke in der Größenordnung von 3 bis 5 mm haben müßte. Andererseits muß das Gleichspannungsfeld in Richtung der Dicke der nichtlinearen Impedanzschicht ungefähr 10 kV/cm oder mehr betragen. Deshalb ist bei dem bekannten Aufbau mit einer dicken Impedanzschicht eine hohe Gleichspannung in der Größenordnung von einigen bis zu 10 kV notwendig. Aus diesem Grunde sind elektrolumineszierende Vorrichtungen, die auf dem vorstehenden Prinzip beruhen, äußerst schwer zu fertigen und werden in der Praxis kaum verwendet.Such an image converter is known (DT-AS 10 45 569), in which the DC voltage and the Alternating voltage is superimposed on the layer stack and applied through the photoconductive layer certain direct current determines the operating point of the nonlinear impedance layer, which in turn defines the AC current determined. The alternating current, its influence directly through the photoconductive layer is difficult, can thus be influenced by the DC control and in turn causes control the luminescence in a wide range of changes. So that the imager with that on this principle based luminescence control system can operate with high sensitivity, the capacity of the Electroluminescent layer in the direction of its thickness approximately with that of the nonlinear impedance layer be comparable in terms of their thickness. The i nonlinear impedance layer, e.g. B. from BaTiCb or (Pb, Zr,) TiO3 ceramic or the like, but has a very high dielectric constant, namely around 1000 to 3000, the electroluminescent layer made of dispersed electroluminescent material, on the other hand, one low specific dielectric constant of about 10 to 20. Consequently, so that the above Conditions are met, the nonlinear impedance layer must be more than 100 times as thick as that Electroluminescent layer, the maximum thickness of which, however, in the known manufacturing techniques 30 to 50 μπι achieved, so that the nonlinear impedance layer has an extremely large thickness on the order of magnitude should have from 3 to 5 mm. On the other hand, the DC voltage field must be in the direction of the thickness of the nonlinear impedance layer can be approximately 10 kV / cm or more. Therefore, in the known structure with a thick layer of impedance a high DC voltage on the order of a few up to 10 kV necessary. For this reason, electroluminescent devices are based on the above Are based on principle, extremely difficult to manufacture and are rarely used in practice.

Es sind auch Bildverstärker mit Netz- oder Gitter-There are also image intensifiers with mesh or grid

elektroden bekannt (DT-Gbm 18 69 477), bei denen der Einfluß der an die Photoleitschicht anschließenden Gitterelektrode bei Bestrahlung zunimmt und damit eine darunterliegende Elektrode zunehmend abschirmt.electrodes known (DT-Gbm 18 69 477), in which the influence of the subsequent to the photoconductive layer Grid electrode increases with irradiation and thus increasingly shields an underlying electrode.

Weiterhin ist ein Bildverstärker bekannt (DT-AS 12 02913. Fig. 4,5), bei dem sämtliche Elektroden sich auf der Seite der Photoleitschicht befinden, und zwar abwechselnd so, daß das zwischen ihnen verlaufende Wechselfeld im Leitzustand der Photoleitschicht von dieser mehr oder weniger kurzgeschlossen wird und im Sperrzustand der Photoleitschicht weiter ausholt und bis in die Elektrolumineszenzschicht reicht, auf deren Ausstrahlungsseite sich noch eine das Erregerfeld ausrichtende blinde Elektrode befindet. Hierbei sind zur Wechselstromerregung der Elektroiumineszenzschicht dienende benachbarte Elektroden an entgegengesetzte Pole einer Wechselstromquelle angeschlossen. Eine ungünstige Charakteristik der durch die Einstrahlung in ihrem Wechselstromwiderstand beeinflußten Photoleitmaterialien ergibt eine ungünstige Gesamtcharakteristik dieses Bildverstärkers, außerdem hat das durch den Abstand der Wechselstromelektroden von der Elektrolumineszenzschicht geschwächte Wechselfeld nur eine ungünstige Ausnutzung zur Folge.Furthermore, an image intensifier is known (DT-AS 12 02913. Fig. 4,5), in which all electrodes are are on the side of the photoconductive layer, alternately so that the one running between them Alternating field in the conductive state of the photoconductive layer is more or less short-circuited by this and in the The blocking state of the photoconductive layer continues and extends into the electroluminescent layer on its On the radiation side there is still a blind electrode that aligns the exciter field. Here are for Alternating current excitation of the Elektroiuminescent layer serving adjacent electrodes to opposite one Poles of an AC power source connected. An unfavorable characteristic of the radiation in Photoconductive materials influenced by their alternating current resistance results in an unfavorable overall characteristic This image intensifier also has that due to the distance between the alternating current electrodes and the electroluminescent layer weakened alternating field only results in an unfavorable utilization.

Weiterhin ist ein Bildverstärker bekannt (DT-ASAn image intensifier is also known (DT-AS

11 33 481), der eine unmittelbar lichtabhängige Kapazität aufweist und durch Induktivitäten für jeden elektrolumineszierenden Bildpunkt einen Schwingkreis bildet. Der Bildverstärker muß mit einer der Resonanzfrequenz bei gegebenem Beleuchtungszustand entsprechend der gewünschten Wandlercharakteristik zugeordneten Speisungsfrequenz betrieben werden und nutzt die Steilheit der Resonanzkurve auf Grund der durch unterschiedliche Beleuchtungsstärken bewirkten Verstimmung der einzelnen Elementar-Schwingkreise aus.11 33 481), which has a directly light-dependent capacitance and by inductances for each electroluminescent pixel a resonant circuit forms. The image intensifier must correspond to the resonance frequency for a given lighting condition the desired transducer characteristics assigned supply frequency are operated and uses the steepness of the resonance curve due to the different illuminance levels Detuning of the individual elementary oscillating circuits.

Es ist auch ein Bildverstärker bekannt (DT-ASAn image intensifier is also known (DT-AS

12 00 969), bei dem die Aufstrahlung des zu verstärkenden Bilds und die Abstrahlung des verstärkten Bilds auf die gleiche bzw. von der gleichen Oberfläche erfolgen. An dieser Stirn- oder Frontseite des Schirms des Bildverstärkers sind abwechselnd Elektrodenstreifen angeordnet, die an entgegengesetzte Pole einer Wechselstromquelle angeschlossen sind und zwischen denen jeweils ein Streifen aus Photoleitmaterial und ein Streifen aus Elektrolumineszenzmaterial liegen. Das Photoleitmaterial spricht hier unmittelbar in seiner Wechselstromimpedanz auf die Helligkeit des Eingangsbilds an.12 00 969), in which the radiation of the image to be intensified and the radiation of the intensified image the same or from the same surface. On this face or front side of the screen of the Image intensifiers are alternately arranged electrode strips, which are connected to opposite poles of one AC power source are connected and between each of which a strip of photoconductive material and a Strips of electroluminescent material lie. The photoconductive material speaks here directly in his AC impedance to the brightness of the input image.

Ausgehend von einem Bildwandler der eingangs genannten Art unter Verwendung einer unlinearen Impedanzschicht, deren Arbeitspunkt von Bildpunkt zu Bildpunkt mit Hilfe des durch die Einstrahlung bestimmten Gleichstroms eingestellt wird und den die Lumineszenz bewirkenden Wechselstrom steuert, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Dicke der unlinearen Impedanzschicht und damit die erforderliche anzulegende Gleichspannung zu erniedrigen, ohne hierdurch die Umwandlungscharakteristik zu verschlechtern. Starting from an image converter of the type mentioned at the beginning using a non-linear one Impedance layer whose working point from pixel to pixel with the help of the radiation certain direct current is set and controls the alternating current causing the luminescence, lies the invention is based on the object, the thickness of the nonlinear impedance layer and thus the required to lower the DC voltage to be applied without thereby worsening the conversion characteristics.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß von den an die Elektrolumineszenzschicht anschließenden Wechselstromelektroden zur Wechselstromerregung der Elektrolumineszenzschicht jeweils benachbarte an entgegengesetzte Pole der Wechselstromquelle angeschlossen sind und in der Impedanzschicht einen Wechselstrom in Richtung parallel zur Stirnseite des Festkörperbildwandlers bewirken.This object is achieved according to the invention in that of the to the electroluminescent layer subsequent alternating current electrodes for alternating current excitation of the electroluminescent layer in each case adjacent to opposite poles of the AC power source are connected and in the impedance layer cause an alternating current in the direction parallel to the end face of the solid-state image converter.

Diese Anordnung hat zur Folge, daß der Wechselstrom die Elektrolumineszenzschicht in Richtung ihrer Dicke und die nichtlineare Impedanzschicht in Richtung ihrer Fläche, also parallel zur Schirmstirn- oder Frontseite, durchfließt und damit auch bei einer verhältnismäßig dünnen nichtlinearen Impedanzschicht in dieser einen wesentlich längeren Stromzweigweg hat als in der Elektrolumineszenzschicht. Die gegenseitige Anpassung der in Reihenschaltung liegenden Stromkreisteile in der Elektrolumineszenzschicht und in der Impedanzschicht ist damit auch bei einer dünnen Impedanzschicht verhältnismäßig leicht und zur Erzielung eines ausreichenden Gleichfeldes in der Impedanzschicht bedarf es nur einer mäßigen Gleichspannung.This arrangement has the consequence that the alternating current, the electroluminescent layer in the direction of their Thickness and the non-linear impedance layer in the direction of its surface, i.e. parallel to the screen face or Front side, flows through and thus also with a relatively thin nonlinear impedance layer in this has a much longer current branch path than in the electroluminescent layer. The mutual Adaptation of the series circuit parts in the electroluminescent layer and in the The impedance layer is therefore relatively light and easy to achieve, even with a thin impedance layer A sufficient DC field in the impedance layer only requires a moderate DC voltage.

Dies gilt sowohl, wenn das Material der Impedanzschicht gemäß Anspruch 2 ein Halbleitermaterial ist, das einen verhältnismäßig hohen Gleichstrom ermöglicht, als auch, wenn es nach Anspruch 3 ein ferroelektrisches Material, vorzugsweise ein Keramikmaterial ist, das dem Gleichstrom einen verhältnismäßig hohen Widerstand entgegensetzt. Die Anordnung kann gemäß Anspruch 4 so getroffen sein, daß das Gleichfeld im wesentlichen über die Dicke der unlinearen Impedanzschicht verläuft, oder nach Anspruch 5 so, daß es im wesentlichen in Richtung von deren Flächenausdehnung verläuft, indem auch der Gleichstrom zwischen benachbarten Elektrodenelementen unterschiedlicher Polarität nach seinem Durchtritt durch die Fotoleitschicht parallel zur Stirn des Schirms, also zur Frontseite, fließt.This applies both when the material of the impedance layer according to claim 2 is a semiconductor material that allows a relatively high direct current, as well as if it is a ferroelectric according to claim 3 Material, preferably a ceramic material, has a relatively high resistance to the direct current opposed. The arrangement can be made according to claim 4 so that the constant field in runs substantially over the thickness of the nonlinear impedance layer, or according to claim 5 so that it is in runs essentially in the direction of their surface area, in that also the direct current between neighboring Electrode elements of different polarity after it has passed through the photoconductive layer flows parallel to the front of the screen, i.e. to the front.

Besteht in diesem Fall die Impedanzschicht aus einem Material mit hohem Gleichstromwiderstand, so kann zwischen ihr und der Photoleitschicht gemäß Anspruch 6 noch eine zusätzliche Widerstandsschicht eingebracht sein, die den Einfluß der Steuerung durch den Gleichstrom erhöht.If, in this case, the impedance layer is made of a material with a high DC resistance, it can an additional resistance layer is introduced between it and the photoconductive layer according to claim 6 which increases the influence of the control by the direct current.

Die Ansprüche 7 bis 10 geben zweckmäßige Dimensionierungen an, durch deren Befolgung sich die elektrische Anpassung der Schichten aneinander und damit die Charakteristik bei dünner Impedanzschicht optimieren läßt.The claims 7 to 10 indicate appropriate dimensions, if followed, the electrical adaptation of the layers to one another and thus the characteristics of a thin impedance layer can be optimized.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigenIn the drawing, the invention is shown as an example, namely show

Fig.l bis 3 schematische Schnitte durch Ausführungsformen des Bildwandlers,Fig.l to 3 schematic sections through embodiments of the image converter,

Fig.4 und 5 Äquivalentschaltkreise der Ausführungsformen nach den Fig. 2 bzw. 3.Figs. 4 and 5 are equivalent circuits of the embodiments according to FIGS. 2 and 3, respectively.

Die Bildwandler nach Fig.l bis 3 wandeln ein Eingangsbild Li aus Licht oder unsichtbarer Strahlung gegebenenfalls invertierend (Fig. 1) in ein Ausgangsbild L·. um. Sie weisen eine Trägerunterlage 1 aus transparentem Glas mit hohem spezifischem Widerstand und hoher Durchschlagsfestigkeit und eine Vielzahl lichtdurchlässiger Elektroden 21 und 22 auf, die aus Zinnoxid bestehen und die auf der Trägerunterlage 1 in geeignetem Abstand voneinander in zwei Sätzen von elektrisch isolierten Elektrodengruppen abwechselnd angeordnet sind. Eine Wechselstromquelle 3 mit sehr niedrigem oder mit Ausgangswiderstand 0 legt an diese Elektrodengruppen eine Wechselspannung Va an. An die Elektroden 20, 21 schließt sich eine Elektrolumineszenzschicht 4 aus Luminophorpulver wie ZnS : Cu, Al mit einem geeigneten Bindemittel und weiterhin eine Impedanzschicht 5 aus einem Material mit nichtlinearem Impedanzverlauf in Abhängigkeit vom anliegenden elektrischen Gleichfeld an, z. B. aus ferroelektrischer BaTiOj- oder (Pb, Zr)TiO3-Keramik; gegebenenfalls eine Widerstandsschicht 6 ( Fig.2) und weiterhin eine zusammenhängende (Fig.l) oder aus einzelnen EIe-The image converters according to FIGS. 1 to 3 convert an input image Li from light or invisible radiation, optionally inverting (FIG. 1), into an output image L. around. They have a carrier base 1 made of transparent glass with a high specific resistance and high dielectric strength and a plurality of translucent electrodes 21 and 22 which are made of tin oxide and which are alternately arranged on the carrier base 1 at a suitable distance from one another in two sets of electrically insulated electrode groups. An alternating current source 3 with a very low output resistance or with an output resistance of 0 applies an alternating voltage Va to these electrode groups. The electrodes 20, 21 are followed by an electroluminescent layer 4 made of luminophore powder such as ZnS: Cu, Al with a suitable binder. B. made of ferroelectric BaTiOj or (Pb, Zr) TiO3 ceramic; possibly a resistive layer 6 (Fig. 2) and also a coherent one (Fig. 1) or from individual elements

menten wie Stegen oder einem Gitter bestehende (Fig. 2,3) Photoleitschicht 7, die durch Vermengen eines pulverförmigen photoleitenden Materials mit einem hohen Dunkelwiderstand wie CaS: Cu. Cl mit einem Bindemittel mit hohem spezifischem Widerstand. wie z. B. Epoxyharz, geformt ist; auf der Photoleitschicht 7, gegebenenfalls auf deren einzelnen Elementen, sitzt eine Gleichstromelektrode 8. die für das Eingangsbild Li durchlässig ist, also aus Zinnoxid für Licht oder aus einem vakuumaufgedampftem Film oder <° einer dünnen Metallplatte, wie Aluminium oder einer Schicht aus leitender Farbe für durchdringende Strahlung wie Röntgenstrahlen. Eine Gleichstromquelle 9 ist nach Fig. 1 zwischen die Elektrode 8 und eine Ausgangsklemme der Wechselstromquelle 3 geschaltet. um die Vorrichtung mit einer Gleichspannung Vb zu beaufschlagen und nach den Fig.2 und 3 zwischen Elektrodengruppen 8' und 8", in die die Gleichstromelektrode 8 dort aufgeteilt ist.elements such as bars or a grid existing (Fig. 2,3) photoconductive layer 7, which by mixing a powdery photoconductive material with a high dark resistance such as CaS: Cu. Cl with a binder with high resistivity. such as B. epoxy resin; On the photoconductive layer 7, optionally on its individual elements, sits a direct current electrode 8, which is permeable to the input image Li, i.e. made of tin oxide for light or a vacuum-deposited film or a thin metal plate such as aluminum or a layer of conductive paint for penetrating radiation such as x-rays. According to FIG. 1, a direct current source 9 is connected between the electrode 8 and an output terminal of the alternating current source 3. in order to apply a direct voltage Vb to the device and according to FIGS. 2 and 3 between electrode groups 8 'and 8 "into which the direct current electrode 8 is divided there.

Da die Dielektrizitätskonstante der nichtlinearen Impedanzschicht 5 über lOOmal so groß ist wie diejenige der Elektrolumineszenzschicht 4, fließt auf Grund der Spannung Va ein starker Wechselstrom Ia in seitliche Richtung parallel zur Frontseite des Bildwandlers zwischen den Elektroden 21 und 22. Die Elektrolumineszenzschicht 4 ist außerordentlich dünn und beträgt beispielsweise 30 μπι; jede Elektrode 21 und 22 hat eine geringe Breite von ungefähr etwa 200 μίτι; der Abstand zwischen den benachbarten Elektroden 21 und 22 beträgt mehr als ungefähr die doppelte Dicke der Elektrolumineszenzschicht 4, nämlich etwa 500 μην, die Höhe der Wechselspannung Va ist so gewählt, daß die Elektrolumineszenzschicht 4 durch das seitliche elektrische Wechselfeld zwischen den Elektroden 21 und 22 nicht luminesziert. Der parallel zur Stirnseite der nichtiinearen . Impedanzschicht 5 fließende Strom erzeugt jedoch ein starkes elektrisches Feld in Richtung der Dicke der dünnen Elektrolumineszenzschicht 4 und die an diesem Abschnitt entwickelte Lumineszenz ergibt ein Ausgangsbild Li von hoher Leuchtdichte.Since the dielectric constant of the nonlinear impedance layer 5 is over 100 times as large as that of the electroluminescent layer 4, a strong alternating current Ia flows due to the voltage Va in a lateral direction parallel to the front of the image converter between the electrodes 21 and 22. The electroluminescent layer 4 is extremely thin and is for example 30 μπι; each electrode 21 and 22 has a small width of about 200 μίτι; the distance between the adjacent electrodes 21 and 22 is more than about twice the thickness of the electroluminescent layer 4, namely about 500 μην, the level of the alternating voltage Va is chosen so that the electroluminescent layer 4 is not due to the lateral alternating field between the electrodes 21 and 22 luminescent. The one parallel to the face of the non-linear. However, current flowing through the impedance layer 5 generates a strong electric field in the direction of the thickness of the thin electroluminescent layer 4, and the luminescence developed at this portion gives an output image Li of high luminance.

Wird in diesem Zustand die Gleichspannung Vb an den Bildwandler gemäß Fig. 1 angelegt und auf die Elektrode 8 das Eingangsbild Li aufprojiziert, dann nimmt der Gleichstromwiderstand in Richtung der Dicke der Photoleitschicht 7 ab, es fließt ein Gleichstrom Ib zwischen der Elektrode 8 und den Elektroden 21,22, und eine Gleichspannungskomponente Vb und damit die Feldstärke in Richtung der Dicke der nichtlinearen Impedanzschicht 5 erhöht sich. Diese Zunahme der Spannung Vb hat eine Verminderung der Dielektrizitätskonstante der Impedanzschicht 5 zur Folge, was zu einem Abfall des seitlich vorbeifließenden Wechselstromes Ia führt. Auf diese Weise nimmt die Ausgangsleuchtdichte stark ab, wenn das Eingangsbild Li heller wird, und es entsteht ein strahlendes, negatives Umkehr-Ausgangsbild Li. If the direct voltage Vb is applied to the image converter according to FIG. 1 in this state and the input image Li is projected onto the electrode 8, the direct current resistance decreases in the direction of the thickness of the photoconductive layer 7, and a direct current Ib flows between the electrode 8 and the electrodes 21, 22, and a direct voltage component Vb and thus the field strength in the direction of the thickness of the nonlinear impedance layer 5 increases. This increase in the voltage Vb results in a reduction in the dielectric constant of the impedance layer 5, which leads to a drop in the alternating current Ia flowing past. In this way, the output luminance decreases sharply when the input image Li becomes lighter, and a radiant, negative reversal output image Li is created.

Zwecks wirksamer Steuerung ist der Gleichstromwiderstand der Impedanzschicht 5 geeignet kleiner als der Dunkelwiderstand der Photoleitschicht 7 und geeignet größer als der Gleichstromwiderstand der Elektrolumineszenzschicht 4. Für einen hochempfindlichen Betrieb des Bildwandlers muß die Wahl derart getroffen werden, daß hinsichtlich des Wechselstromkreises z. B. das geometrische Mittel aus Maximalkapazität und Minimalkapazität der nichtiinearen Impedanzschicht 5, die je nach der anliegenden Gleichspannung veränderlich sind, im wesentlichen der Kapazität des leuchtenden Abschnitts der ElektrolumineszenzschichtFor the purpose of effective control, the direct current resistance of the impedance layer 5 is suitably smaller than the dark resistance of the photoconductive layer 7 and suitably greater than the direct current resistance of the Electroluminescent layer 4. For a highly sensitive operation of the image converter, the choice must be such be taken that in terms of the AC circuit z. B. the geometric mean of maximum capacity and the minimum capacitance of the non-linear impedance layer 5, which depends on the applied DC voltage are variable, essentially the capacitance of the luminous portion of the electroluminescent layer

4 gleich ist.4 is the same.

Um für beide Schichten etwa gleiche Kapazitäten zu erhalten, muß die Feldlinienlänge in der Impedanzschicht 5 mehr als lOOmal so groß sein wie die der Elektrolumineszenzschicht 4. Da jedoch benachbarte Wechselstromelektroden 21, 22 an entgegengesetzte Pole der Wechselstromquelle 3 geschaltet sind, wird die Änderung der Dielektrizitätskonstante nicht in Richtung der Dicke der Impedanzschicht, sondern in ihrer seitlichen Richtung, d.h. parallel zu ihrer Stirnseite, nutzbar gemacht. Nach Fig. 1 ist also ein Wechselstromkreis, an dem die Wechselspannung Va anliegt, durch eine Serienschaltung der Kapazitäten in Richtung der Dicke der lumineszierenden Abschnitte der Elektrolumineszenzschicht 4 zwischen den Elektroden 21, 22 und der nichtlinearen Impedanzschicht 5 sowie der Kapazität der nichtlinearen Impedanzschicht 5 in Richtung ihrer Flächenausdehnung, also in ihrer seitlichen Richtung, gebildet.In order to obtain approximately the same capacities for both layers, the field line length in the impedance layer 5 must be more than 100 times as large as that of the electroluminescent layer 4. However, since adjacent alternating current electrodes 21, 22 are connected to opposite poles of the alternating current source 3, the change in the dielectric constant is made usable not in the direction of the thickness of the impedance layer, but in its lateral direction, ie parallel to its end face. According to Fig. 1, an alternating current circuit to which the alternating voltage Va is applied is formed by a series connection of the capacitances in the direction of the thickness of the luminescent sections of the electroluminescent layer 4 between the electrodes 21, 22 and the nonlinear impedance layer 5 and the capacitance of the nonlinear impedance layer 5 in Direction of their surface area, that is, in their lateral direction, formed.

Die Kapazität der Impedanzschicht 5 in ihrer seitlichen Richtung kann vermindert werden, indem die Dicke der Schicht vermindert wird, so daß die Kapazität ί nahezu gleich der oben angegebenen Kapazität der ^ Elektrolumineszenzschicht 4 ist. Diese Dicke kann in der Größenordnung von einigen 10 bis 100 μίτι liegen, wenn das oben beschriebene Material verwendet wird. Außerdem kann zur Wahl der seitwärtigen Kapazität der Schicht 5 der Abstand zwischen den benachbarten Elektroden 21 und 22 verändert werden. Da die nichtlineare Impedanzschicht 5 außerordentlich dünn sein kann, genügt, selbst wenn für die Feldstärke durch die Gleichspannungskomponente Vb ein Maximalwert einer Größenordnung von z. B. 10 kV/cm notwendig ist, ein Spannungswert Vb von einigen 10 bis 100 V. Als weitere Folge kann auch die Photoleitschicht 7 außerordentlich dünn ausgebildet sein und in der Größenordnung von einigen 10 bis 100 μίτι messen. Diese geringe Dicke der Photoleitschicht 7 stellt eine ausreichend tiefe Erregung der Schicht durch das Eingangsbild Li sicher und ermöglicht einen hochempfindlichen Betrieb. Die Photoleitschicht 7 ist vom Wechselstromkreis getrennt und nur auf eine weitgehende Änderung ihres Gleichstromwiderstandes ausgelegt. Auf Grund dieser Anordnung kann diese Schicht ψ mit sehr hoher Empfindlichkeit arbeiten. Eine hohe Frequenz der Wechselspannung Va erhöht die Verstärkungswirkung des Bildwandlers.The capacitance of the impedance layer 5 in its lateral direction can be reduced by reducing the thickness of the layer so that the capacitance ί is almost equal to the capacitance of the electroluminescent layer 4 given above. This thickness can be of the order of a few 10 to 100 μίτι if the material described above is used. In addition, the distance between the adjacent electrodes 21 and 22 can be changed in order to select the lateral capacitance of the layer 5. Since the non-linear impedance layer 5 can be extremely thin, it is sufficient even if the field strength by the DC voltage component Vb is a maximum value of the order of z. B. 10 kV / cm is necessary, a voltage value Vb of some 10 to 100 V. As a further consequence, the photoconductive layer 7 can be made extremely thin and measure in the order of a few 10 to 100 μίτι. This small thickness of the photoconductive layer 7 ensures a sufficiently deep excitation of the layer by the input image Li and enables a highly sensitive operation. The photoconductive layer 7 is separated from the alternating current circuit and is only designed for a substantial change in its direct current resistance. Because of this arrangement, this layer ψ can work with very high sensitivity. A high frequency of the alternating voltage Va increases the amplification effect of the image converter.

Auch nach F i g. 2 wird ein negatives Ausgangsbild Li erhalten. Der Aufbau enthält die Widerstandsschicht 6, die zum Verhindern einer Lichtrückkopplung opak ist. Die Photoleitschicht 7 besteht bei dieser Ausführung aus stegartigen Elementen, die parallel verlaufen und genau gegenüber den Elektroden 21, 22 angeordnet sind. Die einzelnen Elektroden der Elektrodengruppen 8' und 8" sitzen jeweils auf einem der Elemente der Schicht 7. Die Elektrodengruppen 8' und 8" für den Gleichstrom entsprechen den Elektroden 21 und 22 für den Wechselstrom. Zwischen diese Elektrodengruppen 8' und 8" ist die Gleichstromquelle 9 geschaltet.According to FIG. 2, a negative initial image Li is obtained. The structure includes the resistive layer 6 which is opaque to prevent light feedback. In this embodiment, the photoconductive layer 7 consists of web-like elements which run parallel and are arranged exactly opposite the electrodes 21, 22. The individual electrodes of the electrode groups 8 'and 8 "each sit on one of the elements of the layer 7. The electrode groups 8' and 8" for the direct current correspond to the electrodes 21 and 22 for the alternating current. The direct current source 9 is connected between these electrode groups 8 ′ and 8 ″.

Liegt die Gleichspannung Vb zwischen den Elektrodengruppen 8' und 8" und wird das Eingangsbild Li auf die Elektrode 8 projiziert (Fig.2), dann nimmt der Gleichstromwiderstand in Richtung der Dicke der Elemente der Photoleitschicht 7 ab, und es fließt der Strom Id über die Elektrodengruppen 8' und 8" durch die Schicht 7 und die Widerstandsschicht 6: er verursacht einen mit zunehmendem Lichteinfall wachsenden Spannungsabfall in seitlicher Richtung derIf the DC voltage Vb lies between the electrode groups 8 'and 8 "and the input image Li is projected onto the electrode 8 (FIG. 2), the DC resistance decreases in the direction of the thickness of the elements of the photoconductive layer 7, and the current Id flows over the electrode groups 8 'and 8 "through the layer 7 and the resistance layer 6: it causes a voltage drop in the lateral direction that increases with increasing incidence of light

Widerstandsschicht 6 und erzeugt dadurch eine Vorspannung in Höhe der Gleichspannungskomponente Vd in Richtung parallel zur Flächenausdehnung der nichtlinearen Impedanzschicht 5. Folglich nimmt deren Dielektrizitätskonstante auf Grund der Belichtung durch das optische Eingangsbild Li ab, was zu einem Abfallen des seitlich vorbeifließenden Wechselstromes Ia und weiterhin zu einer Abnahme der Ausgangs-Leuchtdichte führt.Resistive layer 6, thereby generating a bias voltage equal to the DC voltage component Vd in direction parallel to the surface area of the non-linear impedance layer 5. Thus, taking the dielectric constant due to the exposure by the optical input image Li off, leading to a fall of the laterally flowing past the alternating current Ia, and further to a Decrease in output luminance.

F i g. 4 zeigt einen Äquivalentschaltkreis der Vorrichtung nach Fi g. 2. In F i g. 4 ist mit Rpc der Widerstand der Photoleitschicht 7, mit Rr der Widerstand der Widerstandsschicht 6, mit Cel die Kapazität der Elektrolumineszenzschicht 4 in Richtung von deren Dicke und mit Cd die Kapazität der nichtlinearen Impedanzschicht 5 in seitlicher Richtung bezeichnet. Aus Fig.4 ist ersichtlich, daß ein effektiver Wechselstromkreis, der mit der Gleichspannung Vb in Beziehung steht, gebildet ist durch eine Serienschaltung der Kapazitäten Cel in der Richtung der Dicke der zur Lumineszenz herangezogenen Abschnitte der Elektrolumineszenzschicht 4 zwischen einerseits den Elektroden 2' und 2" und andererseits der nichtünearen Schicht 5 und der Kapazität Cd. F i g. 4 shows an equivalent circuit of the device according to FIG. 2. In Fig. 4, Rpc denotes the resistance of the photoconductive layer 7, Rr denotes the resistance of the resistive layer 6, Cel denotes the capacitance of the electroluminescent layer 4 in the direction of its thickness and Cd denotes the capacitance of the nonlinear impedance layer 5 in the lateral direction. From FIG. 4 it can be seen that an effective alternating current circuit, which is related to the direct voltage Vb, is formed by a series connection of the capacitances Cel in the direction of the thickness of the sections of the electroluminescent layer 4 used for luminescence between the electrodes 2 'and 2 on the one hand "and on the other hand the non-fine layer 5 and the capacitance Cd.

Die weitere Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 3 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß F i g. 2 mit der Ausnahme, daß die nichtlineare Impedanzschicht 5 nicht aus kapazitivem Keramikmaterial, sondern aus einem dünnen Halbleiterfilm, wie z. B. einem SiC-Varistor oder einem CdS-FiIm, besteht. Dafür entfällt die Widerstandsschicht 6. In F i g. 5 ist ein Äquivalentschaltkreis für die Vorrichtung gemäß Fig.3 dargestellt, wobei mit Rb der Widerstand derThe further embodiment of the invention according to FIG. 3 corresponds essentially to the embodiment according to FIG. 2 with the exception that the nonlinear impedance layer 5 is not made of capacitive ceramic material, but of a thin semiconductor film, such as. B. a SiC varistor or a CdS-FiIm. The resistance layer 6 is omitted for this. In FIG. 5 shows an equivalent circuit for the device according to FIG. 3, where Rb denotes the resistance

ίο Schicht in Richtung ihrer Flächenausdehnung zwischen benachbarten Elementen der Photoleitschicht 7 ist. Rpc bezeichnet wieder den Widerstand der Photoleitschicht 7 in Richtung ihrer Dicke.ίο layer in the direction of its surface area between adjacent elements of the photoconductive layer 7 is. Rpc again denotes the resistance of the photoconductive layer 7 in the direction of its thickness.

Bei dieser Ausführungsform hat eine Abnahme des Widerstandes Rpc der Photoleitschicht 7 auf Grund des Eingangsbilds Li eine Spannungszunahme zur Folge, an der die nichtlineare Impedanzschicht 5 teilnimmt, sowie einen entsprechenden Abfall des Widerstandswertes Rb der Impedanzschicht 5. Dementsprechend fließt mit zunehmender Helligkeit des Eingangsbilds Li ein immerIn this embodiment, a decrease in the resistance Rpc of the photoconductive layer 7 due to the input image Li results in an increase in voltage in which the nonlinear impedance layer 5 participates, as well as a corresponding decrease in the resistance value Rb of the impedance layer 5. Accordingly, with increasing brightness of the input image Li always

■ größerer Wechselstrom Ia in Richtung der Dicke der Elektrolumineszenzschicht 4 und daraus ergibt sich ein positives optisches Ausgangsbild.■ greater alternating current Ia in the direction of the thickness of the electroluminescent layer 4 and this results in a positive optical output image.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

509 583/160 509 583/1 60

Claims

Patent claims:

1. Solid-state image converter with a screen of superimposed contiguous or Layers consisting of individual elements, one of which lies between one on the irradiation side Photoconductive layer and an electroluminescent layer lying on the emission side one to the Electroluminescent layer adjoining impedance layer made of a material with a non-linear impedance curve depending on the applied DC electric field, and with the Photoconductive layer or the electroluminescent layer adjoining radiation-permeable electrodes, of which direct current electrodes a direct current in series through the photoconductive layer and the Impedance layer and AC electrodes an alternating current in series through the impedance layer and enable the electroluminescent layer, characterized in that of those adjoining the electroluminescent layer (4) AC electrodes (21, 22) for AC excitation of the electroluminescent layer (4) respectively adjacent to opposite poles of the alternating current source (3) are connected and in the impedance layer (5) an alternating current in the direction parallel to the end face of the solid-state image converter cause.

2. Solid-state image converter according to claim 1, characterized in that the material of the Impedance layer (5) is a semiconductor material.

3. Solid-state image converter according to claim 1, characterized in that the material of the Impedance layer (5) is a ferroelectric material, preferably ceramic material.

4. Solid-state image converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Direct current source (9) on the one hand to the alternating current electrodes (21, 22) on the screen opposite DC electrode (8) and on the other hand to an output terminal of the AC power source (3) is switched.

5. Solid-state image converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the the Alternating current electrodes (21, 22) on the screen opposite direct current electrode (8) in two Eiektrodengruppen (8 ', 8 ") is divided, between which the direct current source (9) is connected.

6. Solid-state image converter according to claim 5, characterized in that between the impedance layer (5) and the electrode groups (8 ', 8 ") of the direct current electrode (8) a resistive layer (6) is arranged.

7. Solid-state image converter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Distance between the adjacent alternating current electrodes (21,22) more than twice the thickness the electroluminescent layer (4) is.

8. Solid-state image converter according to claim 3, characterized in that the direct current resistance the impedance layer (5) is lower than the dark resistance of the photoconductive layer (7).

9. Solid-state image converter according to claim 3 or 8, characterized in that the direct current resistance of the electroluminescent layer (4) is lower than the direct current resistance of the impedance layer (5).

10. Solid-state image converter according to claim 3, 8 or 9, characterized in that the geometric Average of the maximum capacity and the minimum capacity of the impedance layer (5) im is essentially equal to the capacitance of the luminous part of the electroluminescent layer (4).