DE1908301B2 - Vorrichtung zum erzeugen eines steuerbar veraenderlichen lichtbereichs auf einer anzeigeflaeche - Google Patents

Description

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außerhalb des Kondensators eine Lichtquelle ange- tragen, dessen entgegengesetzte Oberfläche leitend ist.

ordnet ist. die im Wellenlängenbereich der Absorp- Ein zweiter durchsichtiger Leiter wird auf die Ober-

tionskantenverschiebung liegendes Licht auf den fläche des Halbleitermaterials aufgetragen. An die

Kondensator wirft. leitenden Materialien wird eine Spannung U angelegt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird von ;5 Die elektrische Feldstärke F an irgendeinem Punkt

der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die Absorp- gehorcht dann der Gleichung:
tionskante für Licht eines Halbleitermaterials durch

Veränderung der Stärke eines an ihm anliegenden _F _ U q-v

elektrischen Feldes verschoben werden kann. Es ist ₍{

allerdings bereits ein Lichtmodulator (USA.-Patent- io

schrift 3 271 578) bekannt, bei dem von diesem Effekt Da der von den leitenden Schichten eingeschlosse-Gebraueh gemacht wird. Bei diesem Lichtmodulator nen Winkel Θ sehr klein ist, kann die Gleichung (1) ist eine Halbleiterschicht, beispielsweise Kadmium- auch geschrieben werden:
siilfid, zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden Flächenelektroden eines Kondensators angeord- 15 _F _. _" /■»
nci. Durch Ändern der an den Flächenelektroden * ~HΘ
anliegenden Spannung läßt sich hierbei jedoch lediglich erreichen, daß das auf den Kondensator auf- worin H der Abstand vom WimV' Θ längs der Seite, «reffende Licht insgesamt absorbiert oder insgesamt die der Hypotenuse gegenüberliegt, in Richtung auf biiidurchgelassen wird. Der Lichtmodulator ist daher 20 die Seite, die dem Winkel Θ gegenüberliegt, ist.
nur dazu bestimmt, einen von zwei Zuständen eines Wenn die Feldstärke F kleiner als die zum Verbystems anzuzeigen. Im Gegensatz hierzu läßt sich schieben des optischen Absorptionsstreifens erforderbei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch An- liehe k !tische Feldstärke F_c ist, wird Licht übertracern der angelegten Spannung erreichen, daß sich die gen. Wenn F größer als F_c ist, wird kein Licht über-Größe und somit die Lage des durch den Kondensa- 25 tragen. Der Abstand H, bei dem der Übergang von Tor hindurchgelassenen Lichtbereichs (entsprechend hell zu dunkel stattfindet, ist dann·
dem unterschiedlichen Abstand der beiden Flächenelektroden) ändert. „ _ u .,.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer ~ Θ F_c

herkömmlichen Lichtquelle und einem Halbleiter- 3°

material (also ohne Elektronenstrahlröhre oder Wenn die Spannung u anfangs so groß ist, daß H

Leuchtstoffschicht) auskommt, zeichnet sie sich durch größer als die Länge de₃ Keils ist, wird kein Licht

einen einfachen konstruktiven Aufbau, lange Lebens- übertragen. Wenn die Spannung u allmählich an-

iiauer und hohe Betriebssicherheit aus. wächst, wandert eine Lichtsäule von der dem Win-

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind 35 kel θ gegenüberliegenden Seite auf den Winkel β zu.

in den Unteransprüchen angegeben. Eine Kombination zweier derartiger Anordnungen

An Hand .'.er Zeichnungen werden Ausführungs- läßt sich dazu verwenden, einen horizontalen Licht-

beispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. streifen zu übertragen, der durch Verstellen eines

Bs zeigt Abgreifers eines Potentiometers in einer vertikalen

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, 40 Ebene verschoben werden kann. Die beiden Keile

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin- werden derart angeordnet, daß die Hypotenusendung, bei dem zwei Kondensatoren der F i g. 1 korn- fläche des einen Keils an der Hypotenusenfiäche des biniert sind, anderen Keils anliegt; die sich berührenden licht-

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ausfüh- durchlässigen leitenden Schichten bilden eine leitende

rungsform der Erfindung, 45 Oberfläche; die lichtduichlässige leitende Schicht auf

F i g. 4 eine Kombination der Vorrichtungen nach der Hypotenusenfläche des einen Keils kann jedoch

der F i g. 2 und der F i g. 3. auch weggelassen werden. Die beiden äußeren leiten-

Der Erfindung liegt der Franz-Keldysh-Effekt zu- den Schichten werden an Klemmen angeschlossen,

gründe. und an den Klemmen werden ein Widerstand und ein

Dieser Effekt besteht darin, daß die Kante des 50 Foteatiometer angelegt, wobei der Abgreifer des optischen Absorptionsstreifens eines Halbleiter- Potentiometers an die innere lichtdurchlässige leimaterials wie beispielsweise Kadmiumsulfid bei Vor- tende Schicht angeschlossen ist, so daß 'uei einer behandensein eines starken elektrischen Feldes ver- stimmten Klemmenspannung eine Spannung an dem schoben wird. Solch ein Halbleiter absorbiert nor- einen Keil und eine andere Spannung an dem anderen malerweise jegliche Strahlung mit einer Wellenlänge 55 Keil anliegt. Die Anordnung der beiden Keile ist, wie unter 5100 Angström. Bei Vorhandensein eines star- bereits erwähnt, derart, daß die lichdurchlässigen ken elektrischen Feldes absorbiert er jegliche Strah- Bereiche der Keile entgegengesetzt sind; der Widerlung mit einer Wellenlänge unterhalb 5200 Angström. stand sorgt dafür, daß sich die undurchlässigen BeWenn daher Licht mit einer Wellenlänge von reiche nicht überlappen oder aneinander angrenzen, 5100 Angström auf eine Seite eines dünnen Films 60 so daß ein Lichtstreifen auf der Stirnfläche der beiden aus Kadmiumsulfid auftrifft, wird es absorbiert, falls Keile erscheint. Die Dicke des Lichtstreifens hängt die elektrische Feldstärke F größer als die kritische von der Größe des Widerstandes ab. Die vertikale Feldstärke F_c ist, und wird nur dann übertragen, Lage des Lichtstreifens hängt von der Stellung des wenn die elektrische Feldstärke F kleiner ist als die Abgreifers des Potentiometers ab.
kritische elektrische Feldstärke F_c. 65 Wenn eine zweite Kombination entsprechend der

Um diesen Effekt in einer Vorrichtung auszu- gerade beschriebenen Kombination in einer Reihe nützen, wird ein Halbleitermaterial auf die Oberfläche mit der ersten Kombination und der Lichtquelle aneines keilförmigen, durchsichtigen Festkörpers aufge- geordnet wird und die zweite Kombination bezüglich

der ersten um 90° gedreht wird, so daß ihr Übertragungsstreifen in der vertikalen Ebene Hegt, erfolgt eine Lichtübertragung durch beide Kombinationen nur dort, wo sich die beiden Streifen der Durchlässigkeitsbereiche schneiden. Dadurch entsteht ein rechteckiger Übertragungsbereich, dessen Größe durch entsprechende Wahl der Widerstände sehr genau gesteuert werden kann. Die Lage des rechteckigen Ubertragungsflccks hängt von der Lage der beiden Durchlässigkeitsstreifen ab. Sie können somit durch Verstellen des Abgreifers des Potentiometers beliebig verändert werden. Auf diese Weise erhält man eine Lichtanzeige, die der Lichtanzeige einer Elektronenstrahlröhre entspricht.

In F i g. 1 ist eine keilförmige Zwischenschicht 1 aus lichtdurchlässigem, nichtleitendem Material, beispielsweise durchsichtigem Glas, dargestellt, die vier rechteckige Flächen und zwei trapezförmige Flächen aufweist. Eine Fläche 2 der Zwischenschicht 1 ist mit einer Schicht aus Halbleitermaterial wie beispielsweise !Cadmiumsulfid überzogen. Über der Halbleiterschicht S liegt eine Flächenelektrode 6 aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Zinnoxyd, und auf einer Fläche 9 der Zwischenschicht ist eine Flächenelektrode 8 aus lichtdurchlässigem, leitendem Material» aufgetragen. Die beiden Flächenelektroden 6 und 9 berühren sich nicht, sie sind vielmehr durch eine Fläche 11 und eine Fläche 12 und den gesamten Keil zwischen den Flächen 11 und 12 voneinander getrennt. Die Flächenelektrode 6 ist an einen Leiter 14 angeschlossen, der seinerseits an einer Klemme IS angeschlossen ist. Die Flächenelektrode 8 ist an einen Leiter 17 angeschlossen, der seinerseits an einer Klemme 18 angeschlossen ist. Diese Anordnung bildet einen Kondensator.

Eine an die Klemmen IS und 18 angelegte Spannung überträgt sich über die Leiter 14 und 17 auf die Flächenelektroden 6, 8. Dadurch wird ein elektrisches Feld erzeugt, das bewirkt, daß sich der optische Absorptionsstreifen des Halbleitermaterials 5 ververschiebt. Ein Halbleitermaterial wie Kadmiumsulfid absorbiert normalerweise jegliche Strahlung mit einer Wellenlänge unter 5100 Angström. Ein Verschieben des optischen Absorptionsstreifens im Kadmiumsulnd bewirkt, daß das Kadmiumsulfid jegliche Strahlung unter 5200 Angström absorbiert. Somit hängt die Übertragung oder Absorption von Licht, dessen Wellenlänge zwischen 5100 und 5200 Angström liegt, vom Fehlen bzw. Vorhandensein eines starken elektrischen Feldes ab.

Da die Stärke des elektrischen Feldes sowohl vom Abstand zwischen den ITächenelektroden 6 und 8 sowie von der angelegten Spannung abhängt, nimmt die elektrische Feldstärke mit dem Abstand von der Fläche 11 ab, so daß bei einer bestimmten Spannung die elektrische Feldstärke gerade groß genug ist, um Licht 20 von einer Lichtquelle 21 durch das Halbleitermaterial 5 im Bereich der Fläche 11 zu absorbieren, während in einem bestimmten Abstand von der Fläche 11 die elektrische Feldstärke zur Absorption des Lichtes 20 nicht mehr ausreicht. Wenn die Spannung, die an den Flächenelektroden 6 und 8 anliegt, vergrößert wird, tritt Licht 20 der Wellenlänge 5100 Angström durch einen kleineren Teil der Flächenelektrode 8 der Zwischenschicht 1, des HaIb- !^itermaterials 5 und der Flächenelektrode 6 hindurch. Wenn die an den Klemmen 15 und 18 anliegende Spannung vergrößert wird, wird der lichtübertragende Teil des Kondensators kleiner, bis schließlich der gesamte Kondensator kein Licht mehr durchläßt.

Es wird nun auf die F i g. 2 Bezug genommen. Eine β Kondc.isatorvorrichtung wie die in F i g. 1 beschriebene, jedoch ohne die Leiter 14 und 17 und die Klemmen IS und 18, wird mit einer gleichen Kondensatorvorrichtung kombiniert. Dieser Kondensator weist eine Zwischenschicht 23 aus lichtdurchlässigem,

ίο nichtleitendem Material auf. Auf einer Fläche 26 der Zwischenschicht 23 ist eine Schicht aus Halbleitermaterial der gleichen Art wie die Schicht 5 aufgetragen, und auf einer Fläche 28 der Zwischenschicht befindet sich eine Flächenelektrode 27 aus lichtdurchlässigem, leitendem Material. Der zweite Kondensator wird bezüglich des ersten Kondensators derart angeordnet, daß die Halbleiterschicht 24 an der Flächenelektrode 6 anliegt und daß sich eine Fläche 29 der Zwischenschicht 23 in der gleichen horizonta-

ao len Ebene wie die Fläche 11 der Zwischenschicht 1 befindet. Ein Leiter 32 ist an der Flächenelektrode 8 und an einem Widerstand 33 sowie an einer Klemme 35 angeschlossen. Das entgegengesetzte Ende des Widerstands 33 ist an einen Leiter 36 angeschlossen.

as der seinerseits an dem einen Ende eines Potentiometers 37 angeschlossen ist. Das Potentiometer 37 weist einen Abgreifer 39 auf. der mit der Flächenelektrode 6 verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende des Potentiometers 37 ist am Leiter 41 angeschlossen.

Der Leiter 41 ist mit der Flächenelektrode 27 und einer Klemme 43 verbunden.

Wenn an die Klemmen 35 und 43 eine Spannung angelegt wird, entsteht ein geschlossener Strompfad durch den Leiter 32, den Widerstand 33, den Leiter 36, das Potentiometer 37 und den Leiter 41. Der Stromfluß durch diesen Strompfad bewirkt, daß eine Spannung an die Vorrichtung mit der Zwischenschicht 1 angelegt wird, und zwar als Folge der Spannung, die von dem Strom erzeugt wird, der

+0 durch den Widerstand 33, den Leiter 36 und den durch die Stellung des Abgreifers 39 definierten Abschnitt des Potentiometers 37 fließt. Die an die zweite Vorrichtung mit der Zwischenschicht angelegte Spannung ist die Spannung, die in dem zwischen dem Abgreifer 39 und dem Leiter 41 liegenden Abschnitt des Potentiometers 37 herrscht. Die Vorrichtung mit der Zwischenschicht 1 überträgt Licht 20 durch einen Teil der Zwischenschicht in Abhängigkeit von der angelegten Spannung, so daß der untere Abschnitt der Zwischenschicht Licht durchläßt, während der obere Teil der Zwischenschicht undurch lässig ist und kein Licht durchläßt. In der gleichet Weise überträgt die Zwischenschicht 23 kein Licht ii den von den Flächen 26, 28 und einer Fläche 45 ge bildeten schmalen Abschnitt, während der größer Abschnitt auf Grund der Spannung, die an der Fla chenelektrode 6 und -1er Flächenelektrode 27 anlieg lichtundurchlässig ist. Wegen der vom Widerstand 3 erzeugten Spannungsdifferenz überlappt der undurcl lässige Bereich der Zwischenschicht 1 den undurcl lässigen Bereich der Zwischenschicht 23 nicht, so d£ ein lichtdurchlässiger Streifen vorhanden ist, dun den ein Lichtstreifen 49 übertragen werden kann. D Lichtstreifen kann durch Verstellen des Abgreife 39 des Potentiometers 37 vertikal verschoben werde

In F i g. 3 ist die gleiche Kombination von Kc

densatoren wie in dei F i g. 2 dargestellt. Die V( richtung nach der F i g. 3 weist eine keilförmige Za

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schenschicht XI auf, auf deren Oberfläche 50 eine Oberfläche 54 der zweiten Kombination von Konden-Schicht aus Halbleitermaterial aufgebracht ist. Die satorcn. Die Fläche 55 der Zwischenschicht 47 und Halblciterschicht 48 wird von einer Flächenelektrode die Fläche 65 der Zwischenschicht 58 liegen in einer 51 bedeckt. Auf einer Fläche 54 der Zwischenschicht vertikalen Ebene, während die Fläche IL der Zwi-47 ist ebenfalls eine Flächenelektrode 52 vorgesehen, 5 schenschicht 1 und die Fläche 29 der Zwischenschicht wobei der zwischen einer Fläche 55 und einer Fläche 23 in einer horizontalen Ebene liegen.
57 liegende Abschnitt der Zwischenschicht die Flä- Die Anordnung ist derart getroffen, daß d...> von chcnclcktroden 51 und 52 voneinander trennt. Ferner der Lichtquelle 21 kommende und als Anzeige dieist eine zweite keilförmige Zwischenschicht 58 vorgc- nende Licht durch beide Kombinationen von Konschen, auf deren Oberfläche 61 eine Halbleiterschicht ίο densatoren hindurchtreten muß. Die an den Klemmen 59 und auf deren Fläche 64 eine Flächenelektrode 62 35 und 43 anliegende Spannung bewirkt, daß ein aufgebracht ist. Der Kondensator mit der Zwischen- Lichtstreifen, wie bereits beschrieben, durch die erste schicht 58 ist bezüglich des Kondensators mit der Kombination von Kondensatoren hindurchtritt. Die Zwischenschicht 47 derart angeordnet, daß die Halb- Längsachse des Lichtstreifens liegt in der Horizontalleitcrschicht 61 an der Flächenelektrode 51 anliegt 15 ebene und senkrecht zur Papieroberfläche über den und eine Fläche 65 der Zwischenschicht 58 in der Flächen 9. 4, 26 und 28. Der Lichtstreifen trifft auf gleichen horizontalen Ebene wie die Fläche 55 der die zweite Kombination der Kondensatoren auf. Der Zwischenschicht 47 Hegt. Ein Leiter 67 ist an der vertikale Durchlässigkeitsbereich der zweiten Kombi-Flächenelektrode 52 und an dem einen Ende des nation, der durch die an den Klemmen 70 und 78 an-VVidcrstands 68 sowie einer Klemme 70 angeschlos- ao liegende Spannung bedingt ist, läßt nur denjenigen sen. Das gegenüberliegende Ende des Widerstands Teil des Lichtstreifens durch, der mit dem vertikalen 68 ist am Leiter 72 angeschlossen, der seinerseits am Durchlässigkeitsstreifen der zweiten Kombination zueinen Ende eines Potentiometers 73 angeschlossen ist. sammenfällt. Das Licht, das durch beide Kombina-Das Potentiometer 73 besitzt einen Abgreifer 75, der tionen hindurchtritt, bildet ein Rechteck. Die Breite mit eier Flächenelektrode 51 verbunden ist. Das ge- »5 des durchgelassenen Lichtflecks wird durch die Größe genüberliegende Ende des Potentiometers 73 ist an des Widerstands 68 gesteuert, während die Höhe des einem Leiter 76 angeschlossen, der seinerseits an der Lichtflecks durch die Größe des Widerstands 33 gc-Flächenelektrodc 62 und an einer Klemme 78 ange- steuert wird.

schlossen ist. Der Lichtfleck kann zu jeder Stelle der Fläche 64

Die F i g. 4 beschreibt die Verwendung einer Licht- 30 bewegt werden. Durch Verstellen des Abgreifers 39

quelle 21 in Verbindung mit einer Vorrichtung nach des Potentiometers 37 wird der Lichtfleck vertikal

F i g. 2, die mit einer Vorrichtung nach F i g. 3 in verschoben, während eine Horizontalverschiebung

Reihe geschaltet ist. Die Fläche 28 der ersten Korn- durch Verstellen des Abgreifers 75 des Potentiomc ·

bination von Kondensatoren verläuft parallel zur ters 73 erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. »SSSSact

   Ausdehnung und'oder Lage zumindest in eins, ι Ortskoordinate steuerbar veränderlichen Lichtbereichs auf einer Anzeigefläche mit mindestens einem Konc ^.ator, der aus zwei gegeneinander geneigten Flächenelektroden und einer zwischen ihnen liegenden, nichtleitenden Zwischenschicht besteht, wobei eine der zwei Flächenelektroden lichtdurchlässig ist. sowie mit einer an den Flächenelektroden angeschlossenen veränderlichen Spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Zwischenschicht (1) und die zweite Flächenelektrode lichtdurchlässig sind, daß zwischen der Zwischenschicht und einer (6) der Flächenelektroden (6, 8) eine Schicht (5) aus Halbleitermaterial angeordnet ist, dessen Absorptionskonstante für Licht durch Veränderung der Stärke eines an ihm anliegenden elektrischen Feldes verschoben werden kann, und daß außerhalb des Kondensators eine Lichtquelle (21) angeordnet ist, die im Wellenlängenbereich der Absorptionskantenverschiebung liegendes Licht auf den Kondensator wirft.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seinem Aufbau im wesentlichen dem ersten Kondenstor entsprechender zweiter Kondensator angrenzend an dem ersten Kondensator angeordnet i i, wobei die an die Schicht aus Halbleitermaterial (5, 48) des erster. Kondensators angrenzende Flächenelektrode (6, 51) gleichzeitig als die an die Schicht aus Halbleitermaterial (24, 59) des zweiten Kondensators angrenzende Flächenelektrode dient.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flächenelektroden (8, 27; 52, 62) der beiden einander zugeordneten Kondensatoren an den Klemmen (35, 43; 70, 78) der Spannungsquelle angeschlossen sind und daß der verstellbare Abgreifer (39, 75) eines ebenfalls an den Klemmen der Spannungsquelle angeschlossenen Potentiometers (77, 73) an der den beiden Kondensatoren gemeinsamen Flächendreht sind.