DE1764330C3 - Festkörper-Bildwandler - Google Patents

Description

() e uterteilt ist, die p p

jeweils über Teilelektroden (14) der gitterförmi- den Arbeitspunkt des Widerstandselementes festlegt gen zweiten Elektrode angeordnet "sind, eine und damit den Wechselstromfluß bestimmt. Es sind Teilelektrode (17) der dritten Elektrode trauen 30 auch Bildwandler bekannt (deutsche Patentschrift und zwischen sich Zwischenräume aufweisen, "die 1 137 147; »Solid State Physics« Bd. 4, 1960, S. 762 ein neutrales Widerstandsmaterial (16) enthalten, bis 775), bei denen die hierfür unterteilte Photolcildas jeweils mit einer Teilelektrode (18) einer schicht gleichstrommäßig und die Elektroluminesunterteilten vierten Elektrode verbunden ist. daß zenzschicht wechselstrommäßig betrieben werden. die Spannungsquelle Wechselspannung und 35 indem der Wechselstrom verzweigt und jeweils mit Gleichspannung überlagert zwischen dfe erste Hilfe von Dioden oder Vorspannungsquellen gleich-(11) und die dritte (17) Elektrode lest und daß gerichtet wird. Weiterhin ist es bekannt (deutsche der Schalter (S) selektiv die erste Elektrode mit Auslegeschrift 1 078 250). zur Frhöhung der Empder zweiten und die dritte Elektrode mit der vier- findlichkeit eingangsseitig vor den Bildwandler einen ten oder die erste Elektrode mit der vierten und 40 Strahlungszerhacker vorzuschaltcn, so daß die umdie zweite Elektrode mit der dritten verbindet. zuwandelnde Strahlung impulsartig einfällt.

2. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 1, Es ist auch ein Bildwandler bekannt (deutsche dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstands- Patentschrift 1004 301), der eine besondere, in der wert (R_s) des neutralen Widerstandsmaterials deutschen Auslegeschrift 1 08'/ 698 als WGE-Schicht (16) zwischen der vierten Elektrode (18) und der 45 bezeichnete Schicht (»Wechselspannungs-Gleich-Photoleitschicht (13) gleich oder höher als der spannungs-Elektroluminerzenz-Schicht«) enthält, die Widerstandswert (R_n; 16-14) der Photoleitschicht durch eine im wesentlichen konstante anliegende (13) bei fehlender einfallender Energie ist. Wechselspannung zur Lumineszenz erregt wird und

3. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 1, in der erzeugten Lichtstärke von einer anliegender dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstands- 50 Gleichspannung gesteuert wird. Hierfür ist jedoch in wert (R_s, 9) des neutralen Widerstandsmaterial der erstgenannten Patentschrift ein äußerst umständ-(16) zwischen der vierten Elektrode (18) und der licher Aufbau vorgesehen, mit jeweils zwei in Reihe Photoleitschicht (13) gleich oder niedriger als der geschalteten photoleitenden Körpern, von denen zur Widerstandswert (R,,; 16-14) der Photoleitschicht Erzeugung einer Potential-Unsymmetrie nur einer (13) bei fehlender einfallender Energie ist. 55 der einfallenden Strahlung ausgesetzt werden darf.

Hierfür bedarf es einer besonderen Linsenausführung des Glaslrägers des Bildwandlers, um diese Bcdin-

guiig auf optischem Wege zu erfüllen.

Schließlich ist auch ein Bildverstärker bekannt

60 (deutsches Gebrauchsmuster 1 869 477), bei dem in

die Photoleitschicht eine Gitterelektrode eingebaut

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper- ist, die mit der auf der Elektrolumineszenzschicht Bildwandler mit einer ersten lichtdurchlässigen, sitzenden Außenelektrode verbunden ist, während flächigen Elektrode, einer sich an die erste Elektrode zwischen der Photoleitschicht und der ihr zugeord- anschließenden Elektrolumineszenzschicht, die durch 65 ncten Außenelektrode eine dielektrische Kapazitäts eine anliegende Wechselspannung zum Leuchten er- schicht angeordnet ist. Zum Bildinvertieren kann regbar ist, einer in ihrem Widerstand von einer ein- auch eine andere Elektrodenverbindung hergestellt gestrahlten Energie abhängigen Photoleitschicht, die werden. Der Bildverstärker wird mit Wechselstrom

trieben Bei Bestrahlung erniedrigt sich der Wi- Gleichstromweg voneinander zu trennen, und durch . «Wind 'der Photoleitschicht und leitet damit das die Wahl des Widerstandes des in den ^wiscnen-

kchen den Außenelektroden liegende Wechselfeld räumen enthaltenen Widerstandsmaterial kann oer

η der Elektrolumineszenzschicht ab. Die Photo- Einlluß der Widerstandsänderung der fbototeii-

y in. -hicht kann hierbei durch die eingebettete Gitter- s schicht in Abhängigkeit von der Matenalr.naraKie-

i toroda oder durch vorspringende Stege der di- ristik der WGE-Schicht und von der geforderten

ι t rfcchen Schicht auch in Abschnitte unterteilt Festkörper-Bildwandler-Charakteristik leicnt opu-

^eli^{trlS n} miert werden. Insbesondere wird eine Widerstands-

Bei den bekannten Bildwandlern bereitet es bemessung bevorzugt, bei der, wenn der ψ^α"

weriekeiten, die Widerstände d^r verschiedenen io stand des neutralen Widerstandsmatenals mn ocr c hirhten üufiinander abzustimmen, insbesondere ist Elektrolumineszenzschicht in Reihe hegt, sem wmer-^S £ dem aus der deutschen Auslegeschrift stand gleich oder höher als der Dunkelwideretand fn«7 698 bekannten, eine WGE-Schicht aufweisen- der Photoleitschicht ist, und daß, wenn der wraer-H η Bildwandler schwierig, die durch die Photoleit- stand des neutralen Widerstandsmatenals zur uieK- nhicht beeinflußte Gleichspannung und die mög- i₅ trolmineszenzschicht parallel geschaltet ist, sein w nebst konstante Wechselspannung so an die Schich- derstandswert gleich oder niedriger als der uuniw ,_„, leaen daß sich eine optimale Ausnutzung der widerstand der Photoleitschicht ist. SdSstandskndeningeii ergibt. Die Anpassung der Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus

Wklerstände der WGE-Schicht und der Photoleit- der folgenden Beschreibung. Es zeigen, Sht kann nur über eine geeignete Wahl des ,pe- .o Fig. 1 und 2 die elektn sehen »J J iifischen Widerstandes der Schichtmaienal.en er- heulen Betriebsstellungen des Festkorper-B.Uwand _ri.\rht werden. Es ist sehr schwierig, auf diese Weise lers und . . _c , - ·

^C wlderstandsanpassun, zu erzfe.en. da Anderun F i g. 3 schematisch und ««^^J^^{1 M}*

Z" des spezifischen Widerstandes drt WGE-Mate- Ausführunastorm des Festkörper-Bildwandlers. Si d?e S^Pteuerbarkeit der Vorrichtung stark heein- *₅ Fig. 1 zeigt die Paralle schaltung eines Wuk

usen die ihrerseits wieder eng mit dem spezifischen Standes Λ. mit einem kondensator C rm der _u„e Widerstand der Schicht zusammenhangt. Die An- v.-Uere Parallelschaltung ^^Vfurnh.mines/enzpassung kann sogar grundsätzlich unmöglich werden. meiv 1 dargestellten Teds einer E^ekt^.urnu^zenz_ wenn eine Photoleitschichi mit niedrigem spe/iti- schieb und eines als diskretes Uemcni ^ u<i X Widerstand verwendet werden muß. wie das 30 ,en TeiU einer auf eine emfallende En gu. ., an hcispielsweise bei Photoleitschichtcn für den Infra- sprechenden Photolcitsch.chi in Reihe gehaltet .st.

^ul- " ... r- ,, · . I\;,. i:i.,l-trr>liiminct7i-n7<,chicht 1 ISl tine

JnTc Sei demrtiuen Bildwandlern eine^ Wider- cn eiek.nsches Wechselfeld, und der Lichtstarke Anpassung in für den jeweiligen Fall optimaler ₃₅ lauf seines Lu f™™™^£ ™ S

SaT^Si™.. ,st em Festkorper-BHd- ΚΑJ^

wand.cr der eingangs genannten Ar, dadurch ge- Ph»'*lcii^

kennzeichnet, daß die Elektrolumineszenzschicht cmc Sie weist EIek rod.n - nc - au _chUl,_sig

to konstanter Wechsclspannungserregung durch eine 40 Elektrode!' fur ^[Jji^

anliegende Gleichspannung in ihrem Lichiausgang ist, d.e h.er die Einfallsencrgu, ^darf.-^c" _d

weils über Tcilelektrodcn der gutertormigen zweiten Die beiden h Uc c ""^nde^ ^"'_{( 2 und} , , Elektrode angeordnet sind, eine Teilelektrode der 45 tungcn (Γ, K, und 1 i) , „\'_;, ₆ : _Rcih SÄcktae ,ragen und -,wischen sich Zwischen- sind mit ^Χ^Χ^νί^ Ά*- räume aufweisen, die ein neutrales Widerstands- schaltet, hine \V^^hsdsP^d"""^nfe·^ Gleichspannung material enthalten, das jeweils mit einer Teilelck- tmlummeszenzs ^h^^ ,^^,,^^ ,icgt" trode einer unterteilten vierten Elektrode verbunden V„. die an ck.r C ck tolu^- _Widerstandcs

ist. daß die Spannungsquelle Wechselspannung und 50 nimm bei *^^^^^_{lcs2 e},enfalls Gleichspannung überlagert zwischen die erste und R, des cr^rgin-mpiinanuu-n

die dritte Elektrode legt und daß der Schalter selek- ab. _w - _{d nnun}„_squcn_c 5 und die Glcichtiv die erste Elektrode mit der /weiten und d.e drute Di<- W^"^S,^li ^P* fcftnncn, i-eEcbcncnfiiHs in eine

Elektrode mit der vierten oder die erste Elektrode >P^a»"»ⁿ^^ „sam-

_mit der vierten und die zweite Elektrode m„ der ₅₅ --^^¹^^"^ cSeichspailngsquel.e

niciuti Li₆I..! 0.^.1 ein Wechselstromkreis iiher die kann zwischen

erste Elektrode, die Elektmlumineszen/.schicht und /wische*. Anschlußklemmen α und ο aiigcst-niiM^i-ii

die Kapazität zwischen der zweitun Elektrode mit werden, da der Kondensator (\ und der Widerstand

der Photoleitschicht und der dritten Elektrode, wäh- 60 R, voneinander unabhängige, mit Elektroden ver-

rend ein Gleichstromkreis über die vierte Elektrode. schcne Elemente sind.

des Widerstandsmaterial und die Photoleitschicht in Die Wechselspannungsenegung der Elcktro-Richtung ihrer Fläche zwischen dem Widerstands- lumineszenzschicht t wird durch über den Kundenmaterial und der zweiten Elektrode verläuft. Dieser sator C_s von der Wechsclspannungsquelle 5 her erAufbau ermöglicht es, sowohl für eine positive als 65 folgende Zufuhr von Wechselspannung erzielt. Die auch für eine negative Bildcharaktcristik den im we- Elektrolumineszcn/schicht 1 kann von der Wechselsentlichen kapazitiv bestimmten Wechsclstromwcg spannung V₁₁ mit sehr geringem Spannungsverlust cr- und den im " . . ■ , .. ,„,, ,„„_r,._{lon vvpnn} ^;_e Wcchselstromimpedanz der

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Kapazitätsschicht C, entsprechend kleiner gewählt wird als die des Parallelkreiscs aus den Schichten 1 und 2. Die Spannung V₁, kann unabhängig von Änderungen im Wicierstandswert des Widerstandes R_n der Photoleitschicht 2 auf Grund der Einfallsenergic L₁ konstant gehalten werden.

Andererseits ist die an der Elektrolumineszenzschicht 1 liegende Gleichspannung V_h durch die Änderung des Widerstandswertes des Widerstandes R₁, entsprechend der Einfallsenergie L₁ steuerbar. Das Verhältnis der Gleichspannung V₁, zur Spannung der Gleichspannungsquelle ist durch das Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände R_n und R_s bestimmt.

Im allgemeinen beträgt der Bereich des spezifischen Widerstandes der Elektrolumineszenzschicht, 10⁸ bis 10* Ohm-cm. Das ist ein erheblich größerer Wert als der des spezifischen Dunkelwiderstandes der Photoleitschicht für den Infrarotbereich. Es ist deshalb sehr schwierig, die Widerstände der Schichten 1 und 2 einander anzupassen.

Entsprechend der beschriebenen Ausführungsform wird jedoch eine optimale Anpassung der Widerstände ohne irgendeine Beschränkung des Widerstandes der WGE-Elektrolumineszenzschicht erreicht. Das geschieht durch Wählen des Widerstandswertes des Widerstandes R_s in der gleichen Größenordnung oder größer als der Dunkelwiderstand der Photoleitschicht 2.

Die auf die Elektrolumineszenzschicht 1 einwirkende Gleichspannung V_b kann mit hoher Empfindlichkeit gesteuert werden und nimmt mit zunehmender Einfallsenergic ab. Entsprechend steigt der durch die Wechselstromerregung erzielte Lumineszenzausgang L₂ der Elektrolumineszenzschicht 1 an. Er spricht dabei mit hoher Empfindlichkeit: auf Zunahmen der Einfallsenergie L₁ an. Man erhält so ein der einfallenden Infrarot-Energie entsprechendes sichtbares positives Bild.

Wird an die Eiektrolumineszenzschicht 1 ein Gleichfeld so angelegt, daß die Lumineszenz-Ausgangsseite des Elementes positive Polarität aufweist, so bleibt im clcktrolumineszierenden Element ein polarisierendes elektrisches Feld bestehen, selbst wenn das angelegte Gleichfeld zu wirken aufgehört hat. In diesem Fall wird bei Anlage der Wechselspannung der Lumineszenzausgang nicht die ursprüngliche Intensität haben. Man erhält also eine Speicherwirkuni». Wird in diesem Zustand an die Elektrolumineszenzschicht eine Gleichspannung entgegengesetzter Polarität gelegt, so wird das in der Elektrolumineszenzschicht vorhandene polarisierende Feld gelöscht.

F i g. 2 zeigt eine Betriebsstellung des Bildwandlers, bei der gegenüber F i g. 1 der Widerstand R_s und die Photoleitschicht 2 ihre Plätze getauscht haben. Hierbei steigt die an der Elektrolumineszenzschicht 1 liegende Gleichspannung V_b an. wenn der Widerstand R₁, auf Grund einer Einfallsenergie, beispielsweise von Infrarotstrahlen L₁ sinkt. Durch die umgekehrte Steuerwirkung auf den Lumineszenzausgang ergibt sich also in diesem Fall ein Absinken des Lumineszenzausgangs L₂, und man erhält einen negativen Lumineszenzausgang L₂. Die Kapazität C₅ und der Widerstand R_s müssen hierfür durch voneinander unabhängige Elemente, nämlich einen Kondensator 8 und einen Widerstand 9, gebildet sein.

Man erreicht einen hochempfindlichen Betrieb, wenn der Widerstandswert R_s von gleicher Größenordnung ist wie der Dunkclwiderstand der Photoleitschicht 2 oder kleiner ist, wobei der Widerstand der Elektrolumineszenzschicht 1 nicht in Betracht gezogen werden muß.

Fig. 3 zeigt den Aufbau des Festkörper-Bildwandlers,, der für den Betrieb nach Fig. 1 und für den Betrieb nach F i g. 2 verwendbar ist.

Die Einfallsenergie L₁ ist hier ein Lichtbild. Sie

ίο kann aber auch aus Röntgenstrahlen bestehen. Das Einfallsbild wird umgeformt und verstärkt oder gespeichert und als sichtbares Lichtbild wiedergegeben. Eine lichtdurchlässige Tragplatte 10 besteht beispielsweise aus Glas. Auf ihrer Oberfläche ist eine beispielsweise aus Zinnoxid bestehende, ebenfalls lichtdurchlässige Elektrode 11 angebracht. Darauf befindet sich eine 50 bis 100 Mikrometer dicke Elektrolumineszenzschicht 1 eines WGE-Materials. Eine einen elektrischen Widerstand aufweisende Licht-

ao abschirmschicht 12 ist etwa 10 Mikrometer dick. Die Photoleitschicht 13 kann aus CdS, CdSe, CdTe-HgTe od. dgl bestehen. Die Schicht kann durch Aufdampfen, Sintern oder Leimen aufgebracht werden. Die Dicke dieser Schicht wird je nach ihrer Zusammen-

»5 setzung so gewählt, daß die seitliche Photoleitfähigkeit genügend groß wird. In der gezeigten Ausführungsform hat die durch Sintern und Aufleimen hergestellte Schicht 13 eine Dicke von 30 bis 100 Mikrometer. In die Photoleitschicht 13 ist eine gitterförmige Elektrode 14 eingebracht, die aus Wolframdraht od. dgl. mit einem Durchmesser von 10 Mikrometer besteht, wobei die einzelnen Drähte einen Abstand von etwa 500 Mikrometer voneinander haben. Fiine streifenartige Kapazitätsschicht 15 aus einem Polyesterfilni oder einer Glasemailleschicht hat beispielsweise eine Stärke von 10 bis 20 Mikrometer und ist parallel zu dieser auf die Photoleitschicht 13 aufgelegt. In den Zwischenräumen zwischen den Streifen der Kapazitätsschicht 15 liegen schmale Streifen aus einem neutralen Widerstandsmaterial 16, die ein Parallelgitter bilden, dessen einzelne Streifen jeweils etwa in der Mitte zwischen zwei benachbarten Gitterdrähten der Elektrode 14 angeordnet, sind. Die Streifen aus dem Widerstandsmaterial 16

+5 haben nahezu die gleiche Dicke wie die Kapazitäts schicht 115 und bestehen beispielsweise aus einem einen elektrischen Widerstand aufweisenden Metalloxid, das mit einem Plastikbindematerial oder Jnem Glascmaille gemischt ist, das ebenfalls einen elektrischen Widerstand aufweist.

Es schließen sich streifenförmige Elektroden 17 und 18 an, die jeweils auf den Streifen der Kapazitätsschicht 15 bzw. den Streifen aus dem Widerstandsmaterial 16 angeordnet sind und einen elektrisch leitfähiger. Film darstellen, der beispielsweise aus aufgedampftem Metall oder Zinnoxid besteht oder ein elektrisch leitfähiger, beispielsweise Silber enthaltender Anstrich ist.

Von diesen Schichten und Elektroden müssen mindestens die Kapazitätsschicht 15 und die Elektrode 17 für die Einfallsenergie L₁, also z. B. für das Licht- oder Röntgenstrahlen-Bild, durchlässig sein. Die Elektroden 14, 17 und 18, die entsprechend zu Gruppen zusammengefaßt sind, sind ebenso wie die Elektrode 11 über einen Schalters mit der Wechselspannungsquelle 5 und der Gleichspannungsquelle 6 verbunden, die zueinander in Reihe geschaltet sind. Die Einfallsenergie L₁ erregt nach Durchtritt durch

lie Elektroden 17 und 18, die Kapazitätsschicht 15 und die Streifen aus dem Widerstandsmaterial 16 die Photoleitschicht 13, die hier eine auf Licht ansprechende Schicht ist. Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Widerstand R₁, entspricht dem Querwiderstand ili." PliololeitschielU 13 /wischen der Widerstandsschi-cht 16 und der nächsten Elektrode 14. C, ist die Kapazität der Kapazitätsschicht 15 zwischen der Elektrode 17 und der Photuleitsrhicht 13. Der Widerstand K„ entspricht dem Widerstand der Widerstandsschicht 16 zwischen den Elektroden 18 und der Photoleitschicht 13.

Die Aquivalcnzschaltung der in F i g, 3 gezeigten Ausführungsform ist durch Fig. 1 gegeben, wenn der Schalter Λ" zur Seite A gedreht ist, und durch die Schallung von Fig. 2, wenn der Schalters zur Seite Ii gedreht ist. Es können so beide Betriebsarten bei einer einzigen Vorrichtung möglich gemacht werden. Vorzugsweise werden bei einer solchen Anordnung die Widerstandswerte R_s der Streifen aus dem Widerstandsmaterial 16 und der Dur.kelwert def ίο Querwiderstandes R_p der Photoleitschicht 13 so gewählt, daß sie bei beiden Betriebsarten etwa gleicr sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. bezüglich der Elektrolumineszenzschicht dar ersten

   Patentansprüche: Elektrode gegenüberliegt, einer in die Photoleit-

   schicht eingebauten, gitterförmigen zweit™ Elek-

   L Festkörper-Bildwandler mit einer ersten trode und einer sich an die Photoleitschicht auf der

   lichtdurchlässigen, flächigen Elektrode, einer sich 5 der Elektrolumineszenzschicht gegenüberliegenden

   an die erste Elektrode anschließenden Elektro- Seite anschließenden dielektrischen Kapazitats-

   lumineszenzschicht, die durch eine anliegende schicht, auf der eine m Teilelektroden aufgeteilte,

   Wechselspannung zum Leuchten erregbar ist, dritte flächige Elektrode angeordnet ist, sowie nut

   einer in ihrem Widerstand von einer eingestrahl- einer Spannungsquelle zum L-rregen der blektro-

   ten Energie abhängigen Photoleitschicht, die be- ίο iumineszenzschicht und einem Schalter z.;m Inver-

   züglich der Elektrolumineszenzschicht der ersten tieren des Lichtausgangs.

   Elektrode gegenüberliegt, einer in die Photoleit- Bei den einfachsten Bildwandlern ist eine Schicht schicht eingebauten, gitterförmigen zweiten Elek- aus photoleitendem Material, das durch eine eingetrode und einer sich an die Photoleitschicht auf strahlte Energie wie beispielsweise Licht, Röntgender der Elektrolumineszenzschicht gegenüberlie- 15 strahlen, Elektronenstrahlen od. dgl. seinen Widergenden Seite anschließenden dielektrischen Ka- stand verändert, in Reihe mit einer elektrolummespazitätsschicht, auf der eine in Teilelektroden zierenden Schicht geschaltet. Diese Anordnung ist aufgeteilte, dritte flächige Elektrode angeordnet jedoch bereits in mannigfacher Hinsicht vervollstanist, sowie mit einer Spannungsquelle zum Er- digt und variiert worden, um positi·... -rlr-r negative regen der F.'-ktroIumineszenzschicht und einem cu Bildwidergabe und verbesserte Charakteristiken /u Schalter zum Invertieren des Lichtausgangs, d a - erzielen. Beispielsweise ist die Verwendung eines durch gekennzeichnet, daß die Elektro- überlinearen Widerstandselementes bekannt (deutsche Iumineszenzschicht (1) eine bei konstanter Auslegeschrift 1045 569). das sowohl in einem Wechselspannungserregung durch eine anliegende Wechselstromkreis mit einem elektrolumineszieren-