DE1914912A1

DE1914912A1 - Strahlungsenergieverstaerker

Info

Publication number: DE1914912A1
Application number: DE19691914912
Authority: DE
Inventors: Benjamin Kazan
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1968-03-25
Filing date: 1969-03-24
Publication date: 1969-10-09
Also published as: DE1914912C3; GB1273801A; DE1914912B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F."Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-'Chem. B. Huber

^SBP0 19U912

XEHOX CORPORATION, ^{8 M0NCHEN 27}· ^DEN

Rochester, CT.Y.14605/trSA möhlstrasse 22, rufnummer 483921/22

Strahlungsenergieverstärker

Die Erfindung "betrifft einen Strahlungsenergieverstärker, insbesondere einen speichernden Festkörper-Bildverstärker,

Bildverstärker, die mit Elektronenröhren arbeiten, sind bereits seit längerer Zeit bekannt und warden immer weiter entwickelt. Sie haben einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht und sind für viele Anwendungszwecke geeignet. Im Vergleich dazu gibt es die Festkörper-Bildverstärker erst seit ca. 15 Jahren, daher sind sie noch nicht so weit entwickelt, und zum uneingeschränkten praktischen Gebrauch geeignet. Trotz ihrer noch vorhandenen Nachteile haben sie jedoch eine große Anzahl möglicher Vorteile, die sie auf lange Sicht gegenüber den Röhrenverstärkern geeigneter erscheinen lassen. Während ein Röhrenverstärker zerbrechlich und sogar im beschädigten Zustand gefährlich ist, können Festkörper-Bildverstärkungsfelder stabil hergestellt werden, so daß sie unter allen Bedingungen sicher arbeiten. Ferner können sie jede gewünschte Größe haben, während die Röhren-Bildverstärker in ihrer Größe durch die Grenzwerte der Vakuumröhren sowie deren Herstellung eingeschränkt sind. Ferner können die Festkörper-Bildverstärker prinzipiell so ausgeführt werden, daß sie auf

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ORIGINAL INSPECTED

ein viel breiteres Frequenzband ansprechen als die Röhrenverstärker. Pas Problem besteht jedoch darin, daß der Verstärkungsgrad, die Speicherfähigkeit -und die Bildquali'tät der heutigen Festkörper-Bildverstärker häufig nicht genau genug den entsprechenden Größen der Röhrenverstärker entsprechen, so daß die vielen Vorteile der Festkörperanordnungen aus diesem Grunde von den Konstrukteuren nicht genutzt werden_; können·

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen neuartigen. Festkörper-Bildverstärker zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet und insbesondere einen hohen Lichtverstärkungsfaktor aufweist und dabei einfach und billig aufzubauen ist»

Ein Strahlungsenergieverstärker, insbesondere ein speichernder Festkörper-Bildverstärker zeichnet sich zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß durch zumindest zwei Speiseelektroden aus, an die ein elektrolumineszenter Leuchtstoff und ein Feldeffekt-Halbleiter in Reihe sowie eine SpannungsqueinLe zur Anregung des elektrolumineszenten Leuchtstoffes angeschaltet sind, durch eine an einer freien Oberfläche des Feldeffekt-Halbleiters angeordnete Schicht ein.es fotoleitfähigen Isolierstoffes und durch eine durch zumindest einen Teil der fotoleitfähigen Schicht von dem Feldeffekt-Halbleiter getrennte Steuerelektrode, die mit einer Ladungsquelle verbunden ist.

Es wird ein. Strahlungsmuster zur Steuerung des ^adungsmusters auf einer Feldeffekt-Halbleiterschicht verwendet, die an eimer elektrolumineszenten Schicht anliegt. Durch Verwendung des Feldeffekt-Halbleiters in einem elektrischen Stromkreis mit einem elektrolumineszenten Stoff und zwei anregenden Elektroden kann das entsprechend dem einfallenden Licht bzw. der einfallenden Strahlung geänder-

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te Iedungsmuster die von dem lumineszenten Stoff abgegebene Iiichtmenge steuern. Allgemein wird ein fotoleitfähiger Stoff zur Steuerung des auf den Feldeffekt-Halbleiter aufgebrachten Ladungsmusters verwendet, ist jedoch der Fotoleiter selbst ein guter Feldeffekt-Halbleiter, so .kann dieser Stoff zur Verwirklichung beider Funktionen dienen*

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden eingehenden Beschreibung zweier Ausführungsformen an Hand der Figuren. Es zeigen:

einen Seitenschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildfeldes sowie das zugehörige Schaitschemar

das Ersatzschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,

den Seitenschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bildfeldes mit zugehöriger Schaltung und

das Ersatzschaltbild der Anordnung gemäß Fig. 3*

In Fig. 1 ist ein Bildverstärkerfeld 11 dargestellt, das eine dünne, optisch durchsichtige und elektrisch leitfähige Schicht 12 auf einer fotoleitfähigen Isolierstoffschicht 13 enthält. Die optisch durchsichtige und elektrisch leitfähige Schicht 12 kann aus einem der bekannten leitfähigen Stoffe wie z.B. einer dünnen Schicht aus Kupferoxid, Kupferiodid, Zinnoxid, Gold o#ä, bestehen. Für die Schicht 13 kann jeder geeignete fotoleitfähige Stoff mit hohem, spezifischem Widerstand verwendet werden. Er wird entweder als homogene Schicht oder in Form fein verteilter Teilchen aufgebracht, die in einem elektrisch nichtleitenden, filmbildenden Bindemittel dispergiert sind· Verschiedene Dotierungsmittel, Zusätze? Sensitivierungsmittel und ähnliche für Fotoleiter bekannte Zusatzstoffe können gleichfalls zur Abänderung der Empfindlichkeit, des

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Fig.	1
Fig.	2
Fig.	?
Fi£.	4

Empfindlichkeitsspektrums oder anderer Eigenschaften des Fotoleiters verwendet werden, wozu bekannte Verfahren anwendbar sind. Typische Fotoleiter sind Schwefel, Anthracen, Selen, Arsensulfid, Antimontrisulfid, Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid, Cadmiumsulfoselenid, Bleioxid, Bleisulfid,. Polyvinyl car "baz öl, Phthalocyanin, Chinacridone, Zinksulfid usw.

Die fotoleitfähige Isolierstoffschicht 13 soll so stark sein, daß sie einen wesentlichen Anteil der auftreffenden aktivierenden elektromagnetischen Strahlung absorbiert und die angeschaltete Spannung aushält. Entsprechend soll ein Fotoleiter verwendet werden, der einen hohen Dunkelwiderstand sowie eine Stärke von ca. 1 bis ca. 100 Mikron, vorzugsweise von 25 bis 50 Mikron hat.

Unter der fotoleitfähigen Schicht 13 ist eine Feldeffekt-Halbleiterschicht 14 vorgesehen, die eine Reihe sehr feiner, nahe beieinander und parallel zueinander angeordneter, elektrisch voneinander getrennter Leiter 16 bedeckt, die in die Schicht eingebettet sind. Die Breite und der Abstand der Leiter 16 bestimmen das Auflösungsvermögen der Anordnung. Beispielsweise ergeben sich gute Erfolge bei Elektroden von 0,25 mm Breite, die einen Mittenabstand von 0,5 mm haben (50 % Flächendeckung). Es können aufgedampfte Metallelektroden verwendet werden, deren Stärke nur wenige Tausend Angström-Einheiten beträgt. Jeder zweite Leiter 16 ist mit einem bei Gleichspannung elektrolumineszenten Stoff bedeckt. Hierzu kann jeder geeignete elektrolumineszente Leuchtstoff verwendet werden. Ein typischer bei G-leichspannung lumineszenter Leuchtstoff besteht aus Kupferchlorid und mit Mangan aktiviertem Zinksulfid und ist von Thornton in Journal of Applied Physics, Vol. 33, Nr. 10, Seiten 3045 ff., beschrieben. Die Feldeffekt-Halbleiterschicht 14 kann als ein Halbleiterwiderstand betrachtet werden, dessen Leit-

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fähigkeit durch ein transversales elektrisches Feld gesteuert wird, das mit einer angeschalteten Spannung erzeugt wird. Der Halbleiter kann entweder ein n- oder p-Halbleiter sein. Jeder geeignete Feldeffekt-Halbleiter kann verwendet werden» Typische Feldeffekt-Halbleiter sind Silicium, Germanium, Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid, Zinkoxid usw.

Tritt ein Ladungsaus tausch zwischen der fotoleitfähigen Schicht 13 und der Feldeffekt-Halbleiterschicht 14 auf, so wird zwischen beiden Schichten eine dünne, elektrisch isolierende Schicht vorgesehen. Eine derartige Schicht kann auch optisch undurchsichtig sein, so daß eine Belichtung der fotoleitfähigen Schicht 13 mit dem darunter liegenden elektrolumineszenten Stoff 17 nach dessen Anregung verhindert wird. Dies ist jedoch nicht notwendig, wenn die fotoleitfähige Schicht 13 für Strahlung mit Wellenlängen des vom lumlnesζenten Stoff abgegebenen Lichtes nicht empfindlich ist.

Die Elektroden 16 sind abwechselnd mit jeweils einem Pol einer Gleichspannungs quelle 18 verbunden, deren Spannung einige Hundert Volt beträgt. Die transparente leitfähige Schicht 12 ist mit einer zweiten Gleiehspannungsqu#lle 19 von. ca» 100 Volt verbunden*. Diese Spannungen können gegenüber den angegebenen Werten abhängig von den jeweils verwendeten Stoffen, Schichtstärken, erforderlichen Helligkeitswerten usw. unterschiedliche Werte besitzen* Trifft Licht oder eine andere Strahlung 21 eines Bildes auf die Platte auf und durchdringt es die transparente, leitfähige Schicht 12, so wird die fotoleitfähige Schicht 13 leitfähiger, wodurch Ladungen sich durch die fotoleitfähige Schicht 13 zur Oberfläche der Schicht 14 bewegen können, wie dies bei 22 gezeigt ist. Da das Licht andere Teile des Bildfeldes, die den dunklen Flächen des Projektionsbildes entsprechen, nicht beeinflußt, durchdringen die von der Spannungsquelle 19 abgegebenen Ladungen

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nicht die relativ isolierende £otoleitfähige Schicht 15 _r in diesen Bereichen* sondern werden an einer Wanderung durch die leitfähige Schicht 12 hindurch gehindert. Die Ladung 22, die durch die fotoleitfähige Schicht 13 hindurchwandert, wird an der Grenzschicht zwischen den Schichten 13 und 14 gebunden und induziert Ladungen entgegengesetzter Polarität in der Schicht 14. Man nimmt an, daß die Ladungsbindung an der Oberfläche des Halbleiters entweder durch eine Sperrschicht oder durch das Vorhandensein starker längsteilen verursacht wird. Existieren beide Bedingungen nicht, so muß eine dünne Schicht hohen Widerstandes bzw. mit Isolationseigenschaften zwischen den Schichten 13 und 14 vorgesehen sein, so daß die Ladungen an der Grenzschicht zwischen der Isolierschicht und dem Fotoleiter gebunden werden. Diese Ladungen induzieren ähnlich wie beim Feldeffekt-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode, Ladungen entgegengesetzter Polarität im Halbleiter 14· Ist die Schicht 14 beispielsweise ein η-Halbleiter und die Ladung 22 negativ, so wird der Widerstand der Schicht erhöht. Dadurch wird der Stromfluß in den Bereichen nahe den Elektroden 16 verringert» und der el ek tr olumine s ζ en te Leuchtstoff über benachbarten Elektroden kann nicht leuchten. Da die Spannung 18 an.den Elektroden 16 ein helles Leuchten des elektrolumlneszenten Leuchtstoffes in denjenigen Bereichen des Bildfeldes bewirkt, wo der Widerstand der Feldeffekt-Halbleiterschicht 14 nicht durch die äußeren Ladungen erhöht wurde» erzeugen die nicht belichteten Flächen ein helles Leuchten bzw· ein Bild, welches eine Umkehrung des eingegebenen Bildes ist.

Durch Umkehrung der Polarität der Gleichspannungsquelle 19 wird auch die Polarität der Ladung 22 umgekehrt. Diese erzeugt nun einen Anstieg der Leitfähigkeit der Schicht 14 (wenn diese ein η-Halbleiter ist), wodurch sich ein abgegebenes Positivbild einstellt. In den belichteten

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Flächenteilen des Fotoleiters kann also^ eine positive Oberflächenladung durch die Grenzschicht zwischen den Schichten 13 und 14 wandern, wodurch ein örtlicher Anstieg der leitfähigkeit der benachbarten Teile der Schicht 14 verursacht wird. Dadurch werden benachbarte Teile der Leuchtstoff schicht heller leuchten. Somit ergibt sich ein Positivbild, bei dem die hellen Flächen den belichteten Flächenteilen des Fotoleiters entsprechen·

Bei den in den vorstehenden beiden Absätzen beschriebenen Verfahrensarten hängt die Polarität der auf die Oberfläche des Fotoleiters zur Übertragung an die Grenzschicht mit dem Feldeffekt-Halbleiter aufgebrachten Ladung von der hauptsächlich durch den Feldeffekt-Halbleiter geleiteten Ladungsart (η-Halbleiter bzw. p-Haibleiter) und von der gewünschten Bildart ab. Für Positivbilder (abgegebenes Bild gleich eingegebenem Bild) soll die Polarität der auf die Oberfläche des Fotoleiters aufgebrachten Ladung entgegengesetzt der Polarität der im Halbleiter vorhandenen Ladungsmajorität sein. Für Umkehrbilder soll die Polarität der aufgebrachten Ladung mit der Polarität der Ladungsmajorität im Halbleiter übereinstimmen. Die Auswahl eines zur Übertragung von Ladungen der jeweils gewünschten Polarität geeigneten Fotoleiters muß entsprechend diesen Erfordernissen vorgenommen werden.

Da die Spannungsquelle 19 eine äußere relativ unbegrenzte Ladungsquelle darstellt, kann eine hohe Verstarkungswirkung mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt werden.. Dies ist am besten durch eine Betrachtung der in Fig. 2 gezeigten Ersatzschaltung zu erkennen. Diese Schaltung stellt lediglich einen kleinen Teil des auf zwei benachbarten Elektroden 16 aufliegenden Bildfeldes dar, wobei die Spannungs quelle 18 mit einem elektrolumineszenten Leuchtstoffelement 17 in Reihe geschaltet ist, das mit zwei Platten versehen ist, von denen die der Halbleiterschicht 14 abgewandte eine der Elektroden 16

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ist. Der elektrolumineszente Leuchtstoff 17 befindet sich als Dielektrikum zwischen beiden Platten. Dieses Element ist mit der Spannungsquelle 18 und dem Feldeffekt-Halbleiterelement 14. zu einem Stromkreis in Reihe geschaltet. Die zweite Elektrode 16 ist als Berührungsplatte am unteren Teil des Halbleiterelementes 14 gezeigt. Ein Pol der Spannungsquelle 19 ist über den Fotoleiter 13» der als variabler Widerstand dargestellt ist, mit der Elektrode 15 auf der Oberfläche der Feldeffekt-Halbleiterschicht 14 verbunden. Wie zuvor wird auch hier angenommen, daß entweder ein dünner Isolierstoffilm zwischen der Elektrode 15 und dem Halbleiterelement 14 vorgesehen ist oder daß eine Sperrschicht auf der Oberfläche des Halbleiters unter der Elektrode 15 existiert, so daß die Ladungen hier gebunden werden. Die Ähnlichkeit der Schaltung mit einem Triodenverstärker ist unmittelbar zu erkennen, da die Spannungsquelle 19 eine Ladung auf die Oberfläche des Feldeffekt-Halbleiters 14 entsprechend einem Lichteinfall auf den "variablen Widerstand" 13 aufbringt und das EIe-* ment 14 in analoger Weise wie das Steuergitter einer Vakuumröhre arbeitet, indem der Stromfluß bei Spannungserhöhung verringert wird* Andererseits bleibt der Stromfluß in dem Reihenkreis aus den Elementen 14 bis 18 hoch, wenn keine Ladung auf die Oberfläche des Elementes 14 infolge fehlenden Lichteinfalls auf den Fotoleiter 13 aufgebracht wird, und der elektrolumineszente Stoff leuchtet hell.

Außer einer hohen Verstärkungswirkung ist die erfindungs— gemäße Anordnung auch sehr gut zur Integration eines sehr schwachen Lichtsignals über lange Zeiträume sowie zur Erzeugung eines stärkeren Ausgangssignals geeignet, als dies bei Ausnutzung lediglich des Verstärkungsfaktors mit relativ kurzer Belichtung möglich wäre. Diese Wirkung ergibt sioh, da für die Zeit des Lichteinfalls auf den Fotoleiter ein Strom von der leitfähigen Schicht 12 zur Grenz-

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schicht zwischen den Schichten 13 und 14 verlaufen kann und somit eine große Ladung mit einer starken Feldeffektwirkung auf den Halbleiter 14 gebunden wird. Das Bild kann dann gespeichert werden, auch wenn die Belichtung unterbrochen wird, da die Ladungen an der beschriebenen Grenzschicht gebunden sind. Wie aus der Ersatzschaltung hervorgeht, kann das Bildfeld leicht durch Erdung der leitfähigen Schicht 12 sowie durch deren Xfiapolung und Beleuchtung der Anordnung gelöscht werden, so daß die fotoleitfähige Schicht in ihrem gesamten Bereich leitfähig gemacht wird. Dieser Vorgang ermöglicht eine Ableitung jeglicher Ladung, die zuvor an der Grenzschicht zwischen dem Fotoleiter und dem Feldeffekt-Halbleiter gebunden war, nach Erde oder die Ausbildung einer gleichmäßigen Ladung geeigneter Polarität an der Grenzschicht.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, der erfindungsgemäßen Verstärkungsanordnung dargestellt, bei der Bezugszeichen entsprechend Pig. 1 verwendet sind. Wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 kann eine dünne Schicht eines hohen Widerstandes zwischen den Schichten 13 und 14 vorgesehen sein. Die Hauptunterschiede der Anordnungen gemäß Pig. 1 und Pig. 3 bestehen darin, daß bei der Anordnung gemäß Pig. 3 eine Wechselspannungsquelle 24 verwendet ist und die elektrolumineszente Schicht 17 alle Elektroden 16 als kontinuierliche Schicht gleichmäßig bedeckt. Die Spannungsquelle 24 soll vorteilhaft eine Spannung von 300 Volt bei 1000 Hz haben. Pur die Schicht 17 kann jeder geeignete bei Wechselspannung elektrolumineszente Leuchtstoff verwendet werden. Ein typischer Leuchtstoff dieser Art ist mit Zinksulfid aktiviertes Kupferchlorid. Die in Pig. 4 gezeigte Ersatzschaltung stimmt mit der Schaltung gemäß Fig* 2 überein mit Ausnahme eines Kondensators (Leuchtstoffelement) in Reihe mit beiden Elektroden der Feldeffektschicht 14, der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode. Da der Peldeffektverstärker in der dargestellten Form in bezug auf die Elektroden symme-

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trisch ist, kann die (Ja te-Spannung zur Steuerung des: Wechselstromwiderstandes des Verstärkers verwendet werden. Die Verwendung der beiden Leuchtstoff elemente in Gegensatz zu einem gemäß Pig. 1 hat den Vorteil, daß "bei der tatsächlichen Ausführung ein dünner, kontinuierlicher Mim aus Leuchtstoff mit einem höheren Auflösungsvermögen an Stelle besonderer Leuchtetoffelemente verwendet werden kann. Daher ist ein zweiter Kondensator 26 dargestellt, der den bei 26 in Pig. 3 gezeigten Stromweg zwischen zwei benachbarten Elektroden direkt durch die Leuchtstoffschicht zeigt_r während der Weg 27 in Pig, 3 die Reihenschaltung von der Spannungsquelle 24 über die beiden Kondensatoren 17 und den Feldeffekt-Transistor 14 zeigt. Hält man die Impedanz 26 sehr hoch und/oder hält man diese Impedanz auf einem mäßig hohen Wert und deaktiviert den Leuchtstoff (oder bringt man einen neutralen Stoff auf) unmittelbar zwischen benachbarten Elektroden, so ist die Wirkung der Einfügung des Kondensators 26 in die Schaltung minimal. Um jeglichen Stromweg geringer Impedanz durch die leitfähige Schicht 12 in Fig. 3r der den Wechselstrom 27 kurzschließen könnte, kann es günstig sein, die Spannungsquelle 19 nach der Belichtung vom Bildfeld abzutrennen oder sie durch einen Korona-Entladungsgenerator zu ersetzen, der eine Ladung auf die freie Oberfläche des Fotoleiters aufbringt. Auch kann die Stärke des Potoleiters 13 erhöht werden, um die Neben Schlußwirkung des Leiters 12 zu verringern.

Bei der Herstellung der vorstehend beschriebenen Verstärkungsanordnung ist die Impedanz des Kondensators 26 so hoch, daß er als Streukapazität angesehen und bei Verwendung von Frequenzen von ca. 1000 Hz zur Aktivierung der Leuchtstoffschicht im Ersatzschaltbild sogar vernachlässigt werden kann. Die Streu-Impedanz ist hoch, da die Kapazität des Kondensators 26 sehr klein im Vergleich mit derjenigen der Kondensatoren 16 und 17 ist. Dies hat sei-

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neu Grund im Abstand zwischen benachbarten Elektroden 16, der ca. 0,25 mm beträgt, während die Stärke der elektrolumineszenten Schicht 17 oberhalb der Elektroden 16 lediglich 0,025 mm beträgt. Da die Kapazität eines Kondensators ansteigt, wenn der Abstand zwischen seinen Platten verrin.-gert wird, und da die Wechselstromimpedanz eines Kondensators mit steigender Kapazität sinkt, ist die Impedanz der Reihenschaltung mit den beiden Kondensatoren 16 und 17 in Fig. 4 viel geringer als die Impedanz der Streukapazität 26.

Das in Pig. 3 gezeigte Bildfeld kann gleichfalls für Integrationszwecke verwendet werden, wobei eine Löschung in der gleichen Weise wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 möglich ist.

Werden von der Spannungsquelle 19 dem Fotoleiter 13 in beiden Ausführungsformen der Erfindung Ladungen geliefert, deren Polarität mit derjenigen der vorzugsweise durch den Halbleiter geleiteten Ladungen übereinstimmt, so bewirkt eine Belichtung in bildmäßiger Verteilung eine Wanderung der Ladungen in den belichteten Flächenteilen zur Grenzschicht zwischen den Schichten 13 und 14* wodurch sich ein Abfall der Leitfähigkeit benachbarter Teile der Feldeffekt-Halbleiterschicht ergibt. Die verringerte Leitfähigkeit des Feldeffekt-Halbleiters verursacht eine Schwächung oder Löschung der Lichtabgabe aus entsprechenden Teilen der Leuchtstoffschicht» Dies ergibt eine Bildumkehrung.

Wird andererseits eine Ladung der entgegengesetzten Polarität von der Spannungsquelle 19 an den Fotoleiter 13 geliefert, so erhöht die bildmäßige Belichtung und Ladungsübertragung die Leitfähigkeit entsprechender Teile des Feldeffekt-Halbleiters, wodurch die benachbarten Teile

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des Leuchtstoffes heller leuchten.

Bei jeder Art der Bilderzeugung kann die Grenzschicht zwischen den Schichten 13 und 14 gleichmäßig voraufgeladen werden, so daß das Bildfeld anfangs gleichmäßig dunkel oder gleichmäßig hell ist, abhängig von der Polarität des zu speichernden Bildes. Die Voraufladung kann durch gleichmäßige Beleuchtung des Potoleiters 13 mit Licht und Anlegen einer geeigneten Spannung an die Elektrode 12 erfolgen. Eine, derartige Voraufladung kann auch eine Löschwirkung hervorrufen, da sie eine gleichmäßige Lichtabgabe gewünschter Stärke auf dem gesamten Bildfeld unabhängig von einem vorher gespeicherten Bild verursacht.

Es ist also zu erkennen, daß der Sinn oder die Polarität des mit der erfindungsgemäßen Anordnung- erzeugten optischen Bildes entweder dem Eingabebild entsprechen oder gegenüber diesem umgekehrt sein kann, und zwar abhängig von der Polarität der Spannungsquelle 19. Es sei ferner ber ■ merkt, daß die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Erfindung an Stelle eines Gleichspannungs-Leuchtstoffes einen Wechselspannungs-Leuchtstoff enthalten und mit Wechselspannungsanregung ähnlich der Anordnung gemäß Pig. 2 betrieben werden kann. Die in Pig. 3 gezeigte Anordnung kann einen Gleichspannungs-Leuchtstoff enthalten, vorausgesetzt, daß dessen Widerstand nicht zu gering ist und daß er eine geringe Stärke hat. '

Wie bereits ausgeführt, kann die Löschung des erfindungsgemäßen Bildfeldes durch gleichmäßige Beleuchtung des Potoleiters mit aktivierendem Licht und Erdung der Elektrode 12 erfolgen, so daß die gesamte Ladung an der Grenzschicht zwischen Potoleiter 13 und Feldeffekt-Halbleiter 14 nach Erde abgeleitet wird. Dadurch gibt das Bildfeld auf seiner gesamten Oberfläche gleichmäßig Licht

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ab, oder bei für eine Anregung des Leuchtstoffes zu geringer Aktivierungsspannung an den Elektroden 16 und einer Ladungsart, die den Widerstand des Feldeffekt-Halbleiters verringert, so daß der Leuchtstoff leuchtet, wird die gesamte Oberfläche des Bildfeldes durch die Löschung gleichmäßig dunkel. Die Löschung kann beschleunigt werden, wenn die Polarität der angelegten Spannung an Stelle einer Erdung der Elektrode 12 während der Beleuchtung umgekehrt■' wird. Dadurch ergibt sich eine Vorspannung unigekehrter Polarität an der G-renzschicht der Schichten 13 und 14. t Wird die Polarität nochmals umgekehrt und die Bildbelichtung durchgeführt, so kann die erfindungsgemäße Anordnung auch eine größere fotografische Empfindlichkeit haben, da die Ladung der einen Polarität an der G-renzschicht die Ladung der anderen Polarität bei Belichtung von der oberen Elektrode anzieht.

Bei einem anderen Verfahren wird eine Spannung mit der · Spannungsquelle 19 angeschaltet und der Fotoleiter wird gleichmäßig mit aktivierender Strahlung beleuchtet,"die dann, abgeschaltet wird, um Ladungen an der Grenzschicht zwischen Fotoleiter und Feldeffekt-Halblei'ter zu bindend Die Bilderzeugung kann dann durchgeführt werden, indem die Elektrode 12 während der Belichtung lediglich geerdet wird. ' ·--■-....■-■-

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in Verbindung'mit Bildern jeder geeigneter aktivierender elektromagnetischer Strahlungsart verwendet werden, für die der Fotoleiter empfindlich ist. Derartige Strahlüngsarten sind RöntgeiL-strahlen, Infrarotstrahlen, ultraviolettes und sichtbares Iiicht.

Es sei darauf hingewiesen,, daß die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der'Erfindung lediglich Beispiele vieler

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möglicher Äusführungsformen darstellen, und daß die vorstehende Beschreibung den Erfindungsgedanken in keiner ' Weise einschränken soll,

Wach der Erzeugung eines gespeicherten Bildes können Flächenbereiche selektiv gelöscht werden, indem eine Spannung geeigneter Polarität an die transparente Steuerelektrode angelegt wird, während die jeweiligen Flächenteile des Fotoleiters, die gelöscht werden sollen, beleuchtet werden. Wird das gespeicherte Bild beispielsweise bei positiver Steuerelektrode erzeugt, so können wahlweise Bereiche des Bildes gelöscht werden, indem eine negative Spannung an die Elektrode angelegt wird und nur" diejenigen Bereiche des Fotoleiters beleuchtet werden, in denen die Löschung gewünscht ist. Dadurch ergibt sich eine Ableitung der steuernden Ladung an der Grenz schicht zwischen den Schichten 13 und 14 und damit eine selektive Löschung. Eine ähnliche Löschung ist möglich, wenn eine positive Spannung an die'Steuerelektrode während selektiver Beleuchtung angeschaltet wird, wenn das gespeicherte Bild mit negativer Polarität erzeugt wurde·

Hat der Feldeffekt-Halbleiter fotoleitfähige Eigens chaf-^:~ ten, wie dies beispielsweise bei Zinkoxid der Fall ist, und liegt sein HauptempfindlichkeitsapeJcfcrum in einem anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums als * ~^; dasjenige der benachbarten fotoleitfähigen Schicht'-, so- " ' ■ kann eine Bildspeicherung und -löschung durch selektive''"·"* Belichtung der Schichten mit sensitiv! er end er Strahlung ' erreicht werden» Hierzu sei beispielsweise eine iuiordnung angenommen., die eine Zijikoxld-Feldeffekt-Halbierterschient (empfindlich für violettes Licht, unempfiiiftlicir für gelbes Licht) sowie eine organische Fotoleiter- - · schicht' (empfindlich für gelbes Licht, unempfindlich für violettes Licht) enthält. Anfangs kann der Fotolei-

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ter mit gelbem Licht "beleuchtet werden, während eine negative Spannung zur gleichmäßigen Abdunkelung der gesamten Bildfläche angeschaltet wird (Zinkoxid ist ein n-Harbleiter), und zwar entsprechend der Konfiguration der durchsichtigen Steuerelektrode. Nach Abschaltung dieser negativen Spannung vom Fotoleiter kann ein Bild mit violetter Strahlung auf die Zinkoxid-Feldeffekt-Halbleiterschicht projiziert werden, um einen Teil der gespeicherten Ladung an der G-renzschicht abzuleiten, wodurch ein gespeichertes Positivbild entsteht. Zur Löschung eines Teiles dieses gespeicherten Bildes wird eine negative Spannung an die transparente Steuerelektrode angeschaltet und der Teil des Fotoleiters mit gelbem Licht beleuchtet, der über dem zu löschenden Teil des gespeicherten Bildes liegt. Auf diese Weise wird eine selektive Löschung, ohne Störung anderer Eigenschaften des gespeicherten Bildes erreicht bzw. können Teile des Bildes ohne eine vollständige Löschung geändert werden. Dieses Verfahren kann auch bei anderen Feldeffekt-Halbleitern und anderen Fotoleitern angewendet werden, wenn diese Stoffe derart ausgewählt sind, daß ihre Hauptempfindlichkeitsspektren in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums liegen.

Bin negatives oder ein Umkehrbild des eingegebenen Bildes kann erreicht werden, wenn das Bildfeld anfangs mit violettem Licht zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Zinkoxid-Feldeffekt-Halbleiters beleuchtet und damit insgesamt aufgehellt wird. Danach wird eine negative Spannung an die transparente Steuer'elektrode angeschaltet, während ein Bild mit gelben Symbolen auf dunklem Hintergrund auf den Fotoleiter projiziert wird. Die gelben Symbole haben eine Strahlung, für die der Fotoleiter empfindlich, der Zinkoxid-Feldeffekt-Halbleiter jedoch unempfindlich ist. Die Übertragung der Ladungen von der durchsichtigen

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Elektrode zur Grenzschicht zwischen der Zinkoxidschicht und der Fotoleiterschicht in den belichteten Flächentei-. len bewirkt eine Abdunkelung der benachbarten Bereiche des Leuchtstoffes, wodurch sich ein Bild mit dunklen Symbolen auf schwarzem Hintergrund ergibt. Dieses Bild ist ein Negativ oder ein Umkehrbild des Eingabebildes·

Für einen maximalen Kontrast zwischen den einzelnen Flächenteilen des Bildes wird die Spannung an den Elektroden 16 derart gewählt, daß nach der bildmäßigen Belichtung Teile des Bildfeldes hell leuchten, während andere Teile völlig dunkel sind. Reicht beispielsweise die an die Elektroden angeschaltete Spannung zur Anregung des elektrolumineszenten Stoffes nicht aus, wem die Feldeffekt-Halbleiterschicht durch Ladungsübertragung nicht geändert wurde, so erhöht eine bildmäßige Belichtung des Fotoleiters sowie eine Anschaltung einer Spannung an die Steuerelektrode mit einer Polarität entgegengesetzt derjenigen der im Halbleiter hauptsächlich vorhandenen Ladungsträger die örtliche Leitfähigkeit des Halbleiters unter den belichteten Flächenteilen, wodurch benachbarte elektrolumineszente Leuchtstoff teile hell leuchten. Ist im Gegensatz dazu anfangs eine Spannung angeschaltet, die eine Lumineszenz des Leuchtstoffes ohne Änderung des Feldeffekt-Halbleiters durch Ladungsübertragung bewirkt, so wird bei bildmäßiger Belichtung des Fotoleiters und Anschaltung einer Spannung an. die Steuerelektrode mit einer Polarität gleich derjenigen der im Halbleiter hauptsächlich vorhandenen Ladungsträger die örtliche Leitfähigkeit der Feldeffekt-Halbleiterschicht unter den belichteten Bereichen, verringert, wodurch bei ausreichender Verringerung die entsprechenden Teile des Leuchtstoffes abgedunkelt werden* Unter diesen Bedingungen wird ein maximaler Kontrast zwischen den einzelnen Bereichen des Bildes erreicht. Falls erwünscht, kann

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die erfindungsgemäße Anordnung, jedoch auch so betrieben werden, daß bestimmte Teile heller leuchten als andere Teile, die gleichfalls leuchten, oder daß bestimmte Teile des Bildfeldes nur leicht gegenüber einem anfangs helleren, leuehtzustand abgedunkelt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in "Verbindung mit Strahlungsbildern jeder geeigneten aktivierenden elektromagnetischen Strahlungsart verwendet werden, für die der Fotoleiter empfindlich ist. Derartige Strahlungsarten sind beispielsweise Röntgenstrahlen, Infrarotstrahlen, ultraviolettes und sichtbares licht.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung stellen lediglich Beispiele der vielen möglichen Ausführungsf ormem dar, die in keiner Weise einschränkend verstanden werden sollen»

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Claims

Patentansprüche

lA Strahlungsenergieverstärker, insbesondere speichernder Festkörper-Bildverstärker, gekennzeichnet durch zumindest zwei Speiseelektroden (16), an die ein elektrolumineszenter leuchtstoff (17) und ein Feldeffekt-Halbleiter (14) in Reihe sowie eine Spannungsquelle (18) zur Anregung des elektrolumineszenten Leuchtstoffes (17) angeschaltet sind, durch eine an einer freien Oberfläche des Feldeffekt-Halbleiters (14) angeordnete Schicht (13) eines fotoleitfähigen Isolierstoffes und durch eine durch zumindest einen Teil der fotoleitfähigen Schicht (13) von dem Feldeffekt-Halbleiter (14) getrennte Steuerelektrode (12), die mit einer ladungsquelle (19) verbunden ist,
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _f daß eine Vielzahl gegeneinander isolierter Speiseelektro«=» den. (16) vorgesehen ist» die abwechselnd mit jeweils dem eiaen bzw. dem anderen BoI der Sparmiuigsquelle (18) verbunden sind»
3» Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenzi» zeichmet,, daß die Steuerelektrode (12) optisch durchsichtig ist.
4· Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente leuchtstoff (17) anliegend an. den Speieeelektrodm (16) angeordnet let und daß der Feldeffekt-Halbleiter (14) den leuchtstoff (17) berührt und durch zumindest einen Teil des leuchtstoff es (17) von den Speiseelektroden (16) getrenmt 1st»
5· Verstärker naeh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spsiseelektroden (16) in den leuchtstoff (17)

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eingebettet und gegeneinander durch zumindest einen Teil des Leuchtstoffes (17) isoliert sind.
6. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekt-Halbleiter (17) Zinkoxid ist»
7. Verstärker nach einem der Ansprüche 2 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente Leuchtstoff (17) zwischen jeder zweiten Elektrode (16) und dem PeIdeffekt-Halbleiter (14) angeordnet ist·
8. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 Ms 7» dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolumineszente Leuchtstoff (17) ein G-Ieichspannungs-Leuchtstoff und die Spannungsquelle (18) eine Gleichspannungsquelle ist.
9. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (24) eine Wechselspannungsquelle ist.

909841/11 U

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