DE2018305A1 - Phosphoreszierendes Bildwiedergabesystem - Google Patents
Phosphoreszierendes BildwiedergabesystemInfo
- Publication number
- DE2018305A1 DE2018305A1 DE19702018305 DE2018305A DE2018305A1 DE 2018305 A1 DE2018305 A1 DE 2018305A1 DE 19702018305 DE19702018305 DE 19702018305 DE 2018305 A DE2018305 A DE 2018305A DE 2018305 A1 DE2018305 A1 DE 2018305A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- emission
- radiation
- infrared
- visible
- different
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/02—Frequency-changing of light, e.g. by quantum counters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
Western Electric Comp. Inc.
195 Broadway
Hew York, N.Y., 1OOO7/USA
A 31 669
system
Kurzbeschreibung
Die Erfindung beinhaltet ein Parbbildwiedergabesystem, bei dem
eine Abtastung einer Phosphorschicht mit einem frequenz- oder amplitudenmodulierten Infrarotstrahl erfolgt. Eine Aussendung
sichtbarer Strahlung ergibt sich durch einen ZweiphotonenprozeS
oder Vielphotonenprozeö.
Ausführliche Beschreibung
Die Erfindung betrifft phosphoreszierende Bilflwiedergabesysteme,
wie sio beispielsweise in Fernsehempfängern verwendet werden. Es wurden bisher verschiedne Systeme zur Erzeugung einer phosphoreszierenden
Bildwiedergabe verwendet. Einige dieser Systeme wurden zur Erzeugung von farbigen Bildern verwendet*
Des bekannteste System, welches in Im wesentlichen allen Heimferne
ehempfängern verwendet wird, beruht auf der sekundären Fhoephoreszensiemission, die durch einen auffallenden Elektronenstrahl
erzeugt wird. Im Betrieb tastet der Elektronenstrahl, der normalerweise von einer beheizten Quelle ausgeht, die Phosphorbeschichtung
zeilenweise ab, um ein Raster zu erzeugen. Der
~ 2 -009844/1250 bad original
Strahl wird bei der Abtastung amplitudenmoduliert, um eine entsprechende
Änderung in der Sekundäremission sowie eine Bildwiedergabe zu erzeugen. Die Abtastgeschwindigkeiten, die je-•
weilige Lebensdauer der Emission sowie das Beharrungsvermögen des menschlichen Auges sind insgesamt so aufeinander abgestimmt,
daß der Eindruck einer Bewegung entsteht· Die erforderlichen Spannungen die Verminderung von Zusammenstößen mit Gasmolekülen,
die Art der üblicherweise für die Kathode verwendeten Stoffe sowie andere Überlegungen führen zu der Forderung, daß sowohl
die Elektronenkanone als auch die Phosphorbesehiehtung in einer
dicht abgeschlossenen Röhre enthalten sein müssen.
Diese Kathodenstrahlröhre wurde der Erzeugung von Farbbildern angepaßt.
Die im Handel erhältliche Form einer Farbbildröhre umfaßt allgemein eine Dreifaeh-Elektronenkanone, welche drei
Strahlen erzeugt, von denen jeder die Bildinformation für eine von drei additiven Farben enthält. Bei dieser Anordnung liegen
drei Arten von Phosphoren vor, von denen jeder eine Sekundäremission einer Grundfarbe erzeugt. Da alle dieser Phosphore
durch irgendeinen der Elektronenstrahlen angeregt werden können, ist es notwendig, "Inseln" der Grundfarbphosphore zu erzeugen
und in irgendeiner Weise eine selektive Anregung jedes Gliedes des Tripeis durch den zugeordneten Strahl des Tripels von Strahlen
zu erzeugen. Dies wird allgemein durch eine Sehattenmaskierung erzielt, bei welcher die Auswahl von dem Strahlwinkel
abhängt. Die konstruktiven Probleme, welche sich aus dem Erfordernis der Ausrichtung auf die Feinstruktur ergeben, sind bedeutend.
Die Farbkathodenstrahlröhre bleibt bei weitem das aufwendigste Bauelement in einem Fernsehempfänger.
Ebenfalls bekannte wahlweise Systememachen auch Gebrauch von der
Abtastung mit amplitudenmodulierten Strahlen von hoher Energie, welche nach unten in Strahlen geringerer Frequenz umgewandelt
werden, um eine Sekundäremission bei sichtbaren Wellenlängen
von einer Phosphorschioht zu erhalten. Eine Art von Anregungaenergie,
welche in Betracht gezogen wurde, liegt im ultraviolet-
- 3 - · 00984A/1250 __
BAD
ten Wellenlängenbereich. Die Phosphore werden hierbei aus der großen "Vielfalt von sekundäremissionsfähigen Stoffen gewählt, wie
sie beispielsweise bei lumineszierenden Füllstoffen (die-stuffs),
Lasern und dergleichen verwendet werden.
Wenn derartige Systeme der Erzeugung eines Farbbildes angepaßt
sind, so wird allgemein von der gleichen Art einer Dreifach-Kanonenanordnung
wie bei der Kathodenstrahlröhre Gebrauch gemacht. Der Bildschirm kann wiederum aus getrennten Tripein von
Inseln zusammengesetzt sein, wobei ein Glied jedes Tripeis eine geeignete charakteristische Wellenlänge emittiert. Einwahlweises
System beruht auf der Eindringtiefe eines oder mehrerer Energie übertragender Strahlen zu aufeinanderfolgenden homogenenPhosphorschichten.
Obgleich ein weitgehender Bedarf zur Erzeugung eines Fernsehbildes
auf einer flachen Festkörperplatte besteht, wurde dieser Bedarf gemäß dem Stand der Technik bisher nicht befriedigt. Phosphorplatten,
soweit bisher bekannt, verwenden allgemein eine Kreuzpunktanordnung elektrolumineszenter Elemente. Derartige
Einrichtungen sind regelmäßig monochromatisch, und die Detailauflösung ist allgemein grob.
Durch die Erfindung wird ein Phosphoreszierendes Bildwiedergabesystem
zur Wiedergabe visueller Informationen geschaffen, das folgende Merkmale umfaßt *Eine Phosphorschicht zur Strahlungsemission im sichtbaren Spektralbereich, erste Bauelemente zur
Energieanregung der Phosphorschicht bestehend im wesentlichen
aus einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, welche innerhalb eines Wellenlängenbereiches außerhalb des sichtbaren Spektrums
emittiert, und zweite Bauelemente zur Ablenkung der Strahlung derart, daß diese aufeinanderfolgende Teile des Phosphors trifft,
wobei die Strahlung innerhalb des infraroten Spektrums liegt und der Phosphor zumindest zwei sichtbare Wellenlängen emittiert,
deren jede eine Amplitude aufweist, die von einem unbewaffneten menschlichen Auge unterscheidbar ist.
00984A/1250 " 4 "
Eine phosphoreszierende Bildwiedergabe ergibt sich durch eine Umwancfung der in die Phosphorschicht eingeführten Information
in der Form infraroter Strahlung. Geeignete phosphoreszierende Stoffe für diesen Zweck aind insgesamt zu einer Emission im
sichtbaren Spektrum bei zumindest zwei unterschiedlichen Wellenlängen in der Lage, von denen beide vom unbewaffneten menschlichen
Auge leicht unterschieden werden körnen.
Bei einer Ausbildungsform der Erfindung ist die Wiedergabe monochromatisch,
obgleich das im wesentlichen weiße Bild tatsächlich aus der gleichzeitigen Emission zweier unterschiedlicher Wellenlängen
entsteht. Da bei einem solchen Ausführungsbeispiel der Wirkungsgrad der Emission der unterschiedlichen Wellenlängen
verschieden ist, ergibt sich die "Farbtönung" zur Erzeugung des scheinbar im wesentlichen weißen Bildes aus der Einstellung der
Amplitude der anregenden Infrarotstrahlung.
VerschiedeneAusführungsbeispiele der Erfindung können im Ergebnis
zur Erzeugung eines Farbbildes führen. Gemäß den vorangehenden Ausführungen kann eine Amplitudenmodulation der Anregungsenergie eine offensichtliohe Farbversehiebung erzeugen. Bei dem
besonderen Ausführungsbeiepiel ist dieser Mechanismus von einem
zusätzlichen Effekt begleitet, welcher zur Erzeugung einer dritten
Wellenlänge von einem mechanisch zugegebenen Phosphor führt>
der bei einer Frequenz angeregt wird, die sich von der Soheitel»
absorptionsfrequenz des Zweifarbenphosphors unterscheidet. Bei
diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich die vollständige erscheinende FarbenwaJal aus einer Kombination der Amplituden-
und Frequenzmodulation der infrarote^ Anregung. Bei einer wahlweisen
Ausbildungsform können zwei oder drei getrennte Strahlen
einfach amplitudenmoduliert werden.
Eine marktfähige Ausführungsform der Erfindung umfaßt lediglich
eine einzige Infrarotstrahluagsqu©!!©, vorzugsweise in Form
eines Strahles in Säulenform«, Eine av/eckmäßige Strahlungsquelle
ist ein Festkörperlaser oder Glaslaser„ obgleich kohärente
009844/1250
_ 5 —
Strahlung nicht unbedingt erforderlich ist. Elemente zur Amplitudenmodulation
sowie Elemente zur Frequenzverschiebung befinden
sich im fortgeschrittenen Entwicklungszustand, wobei sich verschiedene
Formen bereits auf dem Markt befinden.
Eine Amplitudenmodulation kann durch elektrooptische oder magnetooptische Zwischenwirkung erzielt werden, beispielsweise gemäß
den Artikeln in "Journal of Applied Physics", Band 38, Seite 1611 (1967) und "IEEE Transaction on Magnetics", Band Magaela 2,
Seite 304, September 1966 (Auszug). Eine FrequenzverSchiebung
kann parametrisch erzielt werden. Ein besonders wirksames, auf diesem Prinzip arbeitendes Element wurde beschrieben in "Applied
Physics Letters", Band 12, Seite 308 (1968).
Die Ablenksysteme können digital oder kontinuierlich sein. Eine
entsprechende Beschreibung dieser Systeme ergibt sich beispielsweise aus dar Zeitschrift "Proceedings IEEE", Band 54, Hr. 10,
Seite 1437, Oktober 1966. Eine besonders zweckmäßige Anordnung kann eine Digitalablenkung in einer Richtung verwenden (cLh.
feste Lagerasterlinien) in Verbindung mit einer kontinuierlichen Abtastung in der anderen Richtung nach Art der bekannten Farbfarnseh
(ORT)-Anordnung.
Obgleich sich der extrem einfache Wirkungsmechanismus mit lediglich
einem Strahl besonders empfiehlt, können gewisse Ausführungsformen günstigerweise zwei oder mehr getrennte Strahlen verwendtn.
Ein beispielsweisee Phosphormaterial umfaßt ein wesentlich
unterschiedliche» Energieniveau für eine der Farben. Ein getrennter Strahl bei einem solchen Niveau (von solcher einfallender
Ire^uene, daß sich ein geringer Anregungseffekt in Bezug auf
den restlichen Phosphor ,ergibt) kann günstig sein. Eine hiervon verschiedene Anordnung kann getrennte Strahlen von sich unterscheidender
Infrarotwellenlänge verwenden, um die verschiedenen Farben auewahlmißig anzuregen.
Unkeeahadtt daran, ob die Anregung durch einen einfachen Strahl
009844/1250
oder einen Vielfachstrahl erfolgt, wird das bei der bekannten
Farbfernsehanordmmg (ORT) vorliegende Aufzeichnungsproblem
vollständig vermieden, weil die Phosphorzusammensetzung zumindest in dem für die Bildauflösung erforderlichen Maßstab homogen ist.
Obgleich das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung in weitem
Umfang in Verbindung mit den vorangehend kurz beschriebenen Anordnungen zu sehen ist, sind gewisse Zusammensetzungen an sich
neu und können auch in anderer Weise verwendet werden. Demgemäß bilden diese Stoffe einen Teil der vorliegenden Erfindung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Hierin zeigt
Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfin&ungsgemäßen Bildwiedergabesystems
in schematischer Strahlengangdarstellung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines anderen erfindungsgemäßen
Bildwiedergabesystems in schematischer Blockschaltbilddarstellung,
Pig. 3 ein mit dem Erfindungsgegenstand in Zusammenhang stehendes EnergieniyeausctPH»» bei dem auf der Ordinate Wellenzahlen
für Aktivatoijenangegeben sind»
Gemäß Fig. 1 wird von einer Strahlungsquelle 1 eine Infrarotstrahlung erzeugt, welche kohärent oder inkohärent »ein kann«
Die Erzeugung dieser Strahlung kann durch eine Diode 2 erfolgen, welche über Leitungen 3» 4 vorgespannt ist, die mit einer
(nicht gezeigten) elektrischen Energieversorgung verbunden sind. Dioden 5 und/oder 6 (gestrichelt dargestellt) können je für
eich oder beide bei einer Amplitude und/oder Prequenz Strahlung
emittieren, welche eich von derjenigen der Diode 1 unterscheidet.
Diese wahlweisen bzw. zusätzlichen Dioden sind mit Leitungen 7,8 und 9, 10 verteilen, die ebenfalls mit einer (nicht ge-
— *7 —
009844/125®
zeigten) Vorspannungsquelle verbunden sind. Die Diode bzw. die
Dioden sind mit einem Parabolreflektor 11 versehen, welcher zusammen mit einer äußeren Linse 12 zur Parallelisierung und/oder
Fokussierung eines Strahls 15 auf die Oberfläche eines Ablenkspiegels 14 dienen kann. Der Ablenkspiegel 14 ist mit einem
Drehpunkt 15 versehen, um eine Abtastung in zumindest einer Richtung zu ermöglichen. In jedem Pail wird der abgelenkte
Strahl 16 durch ein Linsensystem 17 fokussiert, so daß ein fokussierter Strahl 18 entsteht, welcher eine Phosphorschicht
19 auf einem Bildschirmsubstrat 20 anregt. Obgleich dies nicht veranschaulicht ist, sind Bauelemente zur Veränderung der
Amplitude der Emission von den Dioden 2, 5 oder 6 bei bestimmten Ausführungsformen dea Systems nach Fig. 1 zweckmäßig."
Diese Veränderung, welche kontinuierlich oder digital sein kann, ist in irgendeiner geeigneten Form ausführbar, in Abhängigkeit
von der Art der gewünschten visuellen Bildwiedergabe.
Die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Lasertechnik machte allgemein auf dem Gebiet der Infrarotstrahlen starke
Fortschritte. Die Anordnung nach Fig. 2 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, welche von einigen dieser Fortschritte
Gebrauch macht. Bei der gezeigten Anordnung wird kohärente Infrarotstrahlung durch eine Laserquelle 25 erzeugt, welche aus
einem einzigen Laser 26 bestehen und durch einen oder zwei Laser 27 und 28 (gestrichelt dargestellt) ergänzt sein kann. Obgleich
die Emission von der Laserquelle 25 unmittelbar verwendet und deren Ausgangsgröße intern durch irgendeines von verschiedenen
Elementen moduliert sein kann, wie sie beispielsweise in der Literatur beschrieben sind, empfiehlt die Verfügbarkeit der
vorliegenden Frequenzen unter Berücksichtigung des wirksamsten Betriebes der Festkörperlaser die Verwendung bestimmter nichtlinearer Hilfselemente. Die Verwendung solcher Festkörperlaser
ist, wie sich versteht, lediglich äLs beispielsweise zu betrachten;
ähnliche Anordnungen können von anderen kohärenten Lichtquellen Gebrauch machen, beispielsweise Gaslasern oder Flüssigkeitslasern.
Bei dem gezeigten AuBführungsbeispiel wird die
- 8 009844/1250
■ - 8 -
Emission der Laserquelle 25 zuerst durch einen zweiten harmonischen
Generator 29 geführt, welche eine erste Übertönung der G-rundemission der Laserquelle 25 bewirkt. Danach wird der entstehende
Halbwellenstrahl 30 durch einen oder mehrere parametrische
Oszillatoren 31 geführt, die mittels schematisch dargestellter Leitungen 32, 33 elektrisch abgestimmt sein können,
um eine gewünschte feste oder veränderliche Ausgangsfrequenz in
einem Strahl 34 zu erzeugen. Dieser Strahl 34 kann nunmehr durch einen oder mehrere Modulatoren 35 geführt werden, was beispielsweise
von einer elektrooptischen Zwiachenwirkung abhängen kann, wobei in diesem Pail die Modulation in Form einer elektrischen
Vorspannung durchgeführt wird, die über Leitungen 36, 37 angelegt ist, die mit einer (nicht gezeigten) Spannungaquelle verbunden
sind. Ein Anregungsstrahl 38, welcher nunmehr frequenz- und/oder amplitudenjustierte Bestandteile enthalten kann, wird alsdann
in ein Ablenksystem 39 von solcher Auslegung eingeführt, daß zumindest ein einziger Achsenabtaststrahl 40 erzeugt wird, der
auf diese Weise freiliegende Teile einer Phosphorbeschichtung
beleuchtet, welche sich auf einem Bildschirmsubetrat 42 befinden.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden die zusätzlichen Modulations- und Ablenkelemente 29, 31, 35, 39 nicht in Einzelheiten
beschrieben. Der harmonische Generator 29 kann aus einem hinsichtlich der Phase anpaßbaren, nichtlinearen Material der
Zusammensetzung BSgNa1-NbQ,.,- aufgebaut sein. Einzelheiten, beispielsweise
die kristallographische Orientierung, die Temperatur und dergleichen, sind in der Literatur eingehend beschrieben,
beispielsweise in der Zeitschrift "Applied Physics Letter«", Band 12, Seite 308 (I968). Der Oszillator 31 kann auoh aus
Ba3Na ,-NbO ^ aufgebaut sein. Der Modulator 35 kenn günstigerweise
einen Kristall aus Lithiumtantalat verwenden. Ein Bauelement unter Verwendung dieses Materials sowie mit einem für die
Zwecke der vorliegenden Anordnung ausreichenden Frequenzbereich ist in der Zeitschrift "Journal of Applied Physica", Band 38,
Seite 161-1 (1967) beschrieben. Das Ablenksystem 39 kann in verschiedener
Weise ausgeführt sein. Ea kann als mechanisch rotierendes Prisma oder mit mehreren Prismen ausgebildet eeint oder
009844/1250 - 9 -
es kann eines der elektrischen Ablenksysteme sein, bei welchen die Austrittsrichtung des Strahles 40 von dem Brechungsindex
abhängt, der wiederum von der elektrischen Vorspannung abhängt, die durch (nicht gezeigte) Bauelemente zugeführt wird.
Eine Verbindung, welche die gewünschten Eigenschaften aufweist, ist ein Gemisch aus Kaliumtantalat und Kaliumniobat, bekannt als.
KTN. Dieses Material ist in seinem Betriebszustand kristallographisch
im wesentlichen kubisch und weist infolgedessen eine große wirksame Appertur für die einfallenden und abgehenden
Strahlen auf. Eine Beschreibung eines Ablenksystems unter Verwendung dieses Materials ergibt sich aus der USA-Patentschrift
3 290 619.
Phosphor, beispielsweise derjenige, aus dem die Schichten 19, 41 bestehen, stellt ein kritisches Element der Erfindung dar
und ist nachfolgend näher erläutert. Es ist zweckmäßig, dieses Material anhand eines Energieniveauschemas zu beschreiben. Eine
bevorzugte Verbindung zur Anwendung entweder bei einer Farboder Schwarz/Weiß-Bildwiedergabe macht von dreivelenten Sensibilisator-
und Aktivatorkationen aus Ytterbium bzw. Erbium Gebrauch.
Gleichgültig, ob eine Anwendung für Schwarz/Weiß- oder Parbbildwiedergabe erfolgt, kann es günstig sein, unterschiedliche
sichtbare Emissionswellenlängen zu verwenden, die von. dem einzigen Ion Er^+ oder dem Paar Er^+ und Ho zur Verfügung
stehen. Eine bevorzugte Matrix, welche leicht unterscheidbare Niveaus unterschiedlicher Wellenlängen und Emissionen ergibt,
besteht aus einem Oxichlorid von komplizierterer stöchiometriecher
Zusammensetzung als MOCl (wobei M irgendein Kation ist),
wobei das Verhältnis Chlor zu Sauerstoff größer als 1 ist. Wenn
eine Farbbildwiedergabe.erzielt werden soll, kann eine dritte Wellenlänge einer sichtbaren Strahlenemission von dreivalentem
Thulium In einer mechanisch zugemischten Verbindung erhalten
werden· Die Auswahl beispielsweise zwischen den Wellenlängen
ron Br5+ und Ho , der Wellenlänge von Ho^+ und Tnr * erfolgt
auf der Grundlage einer Absorptionsdifferenz durch den gemein- SSJMn Sensibilisator Yb5+ in unterschiedlichen Einbettungsstoffen
(hosts),
009844/1250
- ίο -
Das Energieniveauschema nach Fig. 3 ist für ein solches System
typisch. Die Einzelheiten der Absorptions- und Emissionsniveaus wurden spektroskopisch gemessen. Die Anregungswege für bestimmte
Vielphotonenvorgänge werden jedoch von der beobachteten Emission abgeleitet. Unter Berücksichtigung der Beobachtung, daß
die Anregungswege sich von den angezeigten Wegen etwas unterscheiden können, ist das Schema nichtsdestoweniger ausreichend zur
allgemeinen Beschreibung der Art des Mechanismus, welcher die Grundlage für zumindest einen bevorzugten erfindungsgemäßen
Phosphor bildet.
Fig. 3 gibt Daten für Yb3+, Er3+, Ho3+, Tm5+. Während die Paare
Yb5+-Ho5+ und Yb5+-Tm5+ nicht die wirksamsten zur Energieumwandlung
sind, ergibt das erstgenannte Paar eine starke grüne Fluoreszenz und ermöglicht eine erwünschte Farbverschiebung
sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrades, wenn es als zusätz-
"3+ "3+ liches Paar in ein System mit Yb -Er eingeführt wird. Ferner
ergibt die Yb5+-Tm -Kopplung eine Quelle von blauer Fluoreszenz.
Die Ordinateneinheiten sind in Wellenlängen pro Zentimeter (om ) wiedergegeben. Diese Einheiten können in Wellenlängen als
Angströmeinheiten (Ä) oder in Mikron (ji) gemäß folgender Beziehung
umgewandelt werden:
Wellenzahl Wellenzahl
Der linke Teil des Schema» betrifft die wesentlichen Energie-
•X ι
zustände von Yb^ in einem System nach der Erfindung. Die Absorption
in dem Yb3+ ergibt nloh aus einer Energieanhebung von
2 2
dem Grundzustand Yb F„ /« zu dem Zustand Yb ^c/p· Dies© Absorption
definiert ein Band, welches Energieniveaus bei 10 200 cm , 10 500 cm und 10 700 cm umfaßt. Die Stellen dieser Niveaus
werden durch die Kristallfeldauepaltung innerhalb der Strukturen
beeinflußt, welche zumindest jeweils eines von ewei verschiedenen
Anionen oder zumindest eine Anionenfehlstelle pro Einheife-,zelle
oder Formeleinheit aufweisen. In den Oxiohloriden bei-
009844/1250 - 11 -
spielsweise umfassen sie eine breite Absorption, welche einen Scheitelwert bei etwa 0,94 M (10 600 cm" ) erreicht; dort findet eine wirksame Energieübertragung von einer mit Silizium
dotierten GaAs-Diode statt (mit einer Scheitelemission bei etwa 0,93 Ji). Dies steht im Gegensatz zu der verhältnismäßig geringe» Aufspaltung in Lanthanfluorid und anderen weniger anisotropen
Einbettungsstoffen, wo der Absorptionsscheitelwert bei etwa 0,98 ji für Yb5+ liegt.
Der Rest von Pig. 3 wird in Verbindung mit dem postulierten Anregungsmechanismus erläutert* Andere Energieniveauwerte und
alle in der Figur angegebenen Abklingvorgänge wurden experimentell nachgewiesen.
Nachfolgend sind postulierte Anregungsmechanismen erläutert.
Wenn man der Absorption durch Yb , der Emission der GaAs-Diode,
3+ folgt, wird ein Quant zu dem emittierenden Ion Er erhalten
(oder, wie ebenfalls in Verbindung mit dieser Figur erläutert ist, zu Ho oder Tm ). Der erste Übergang ist mit 11 bezeichnet.
Die Anregung von Er auf den I-j-i /2-Zustand ist hinsichtlich
der Energie (mit m bezeichnet) fast genau dem Relaxationsübergang von Yb^+ angepaßt. Ein ähnlicher Übergang, welcher zu
einer Anregung von ^ο auf Ho Ig oder von Tm auf Tm ,- führt,
erfordert jedoch eine gleichzeitige Freisetzung von einem oder mehreren Phononen (+P). Der Energiezustand Er I^ /2 hat eine
wesentliche Lebensdauer, und ein Übergang von einem zweiten Quant von Yb5+ fördert den Übergang 12 zu dem ErTFr7/«-Zustand.
■354. "354. '/ *-
Der Übergang eines zweiten Quants Ho oder Tnr ergibt eine
Anregung auf Ho S2 oder, nach innerem Abklingen von TnrH,- auf
Tm5H. (indem Energie als Phononen in der Matrix gewonnen wird),
eine Anregung auf TnrF2 mit gleichzeitiger Erzeugung eines
Phonons. Ein innerer Abklingvorgang ist,in dieser Figur durch
einen gewellten Pfeil ($, ) dargestellt. Bei Erbium weist das
zweite Photonenniveau (Er^F7Z2) eine Lebensdauer auf, die sehr
kurz ist, weil in dichter Nähe niedriger©Energieniveaus vorliegen,
was einen schnellen Abfall
Erzeugung von Phononen bedingt.
Erzeugung von Phononen bedingt.
gen, was einen schnellen Abfall zu dem Er^S,/g-Zustand infolge
009844/1 250
Die erste wesentliche Emission von Er erfolgt von dem Er S,/g-Zustand
(18 200 cm"" oder 0,55 Ji im grünen Spektralbereich).
Diese Emission ist in der Figur durch den breiten (doppellinigen) Pfeil A angegeben. Die Umkehr der zweiten Photonenanregung, der
strahlungslose Übergang eines Quants vom Zustand Er P7/, zurück
zu Yb^ muß mit der schnellen Phononenrelaxation zu Er S, μ konkurrieren
und witet nicht beschränkend. Die Phononenrelaxation auf
ρ
Er Fq /p konkurriert auch mit der Emission A und trägt zu der Emission von diesem Niveau bei. Das Ausmaß, bis zu welchem diese weitere Relaxation wesentlich ist, hängt von der Zusammen-
Er Fq /p konkurriert auch mit der Emission A und trägt zu der Emission von diesem Niveau bei. Das Ausmaß, bis zu welchem diese weitere Relaxation wesentlich ist, hängt von der Zusammen-
"D
Setzung ab. Die Erbiumemission/wird teilweise durch den Übergang
eines dritten Quants von Yb zu Er herbeigeführt, wobei
das Ion von Er S,/2 aui* ^r ^7/2 bei gleichzeitiger Erzeugung
eines Phonons (Übergang I3) angeregt wird. Darauf folgt eine
innere Relaxation auf Er G11 /Of was wiederum eine Relaxation auf
Er ^n/2 infolge des Übergangs eines Quants zurück auf Yb bei
gleichzeitiger Erzeugung eines Phonons (Übergang 13') ermöglicht.
2
Das Er 3?q/^-Niveau wird auf diese Weise durch zumindest zwei unterschiedliche Mechanismen besetzt. Tatsächlich erhält man hierfür eine experimentelle Bestätigung dadurch, daß die Emission B als abhängig von der Größe der Einstrahlungsintensität ermittelt wird, welche einen Zwisohencharakter gegenüber der Charakteristik eines Drei-Phononenprozesses und derjenigen eines Zwei-Phononen-Prozesses für den Stoff Y71OCIr7 aufweist. Die
Das Er 3?q/^-Niveau wird auf diese Weise durch zumindest zwei unterschiedliche Mechanismen besetzt. Tatsächlich erhält man hierfür eine experimentelle Bestätigung dadurch, daß die Emission B als abhängig von der Größe der Einstrahlungsintensität ermittelt wird, welche einen Zwisohencharakter gegenüber der Charakteristik eines Drei-Phononenprozesses und derjenigen eines Zwei-Phononen-Prozesses für den Stoff Y71OCIr7 aufweist. Die
j I 1
Emission B im roten Spektralbereich liegt bei etwa 15 250 cm oder 0,66 ji.
Während die Emission im grünen und roten Spektralbereich vorherrschend
ist, liegen zahlreiche andere Emissionswellenlängen vor, von denen die stärkste, mit C bezeichnet, im blauen Spektralbereich
(24 400 cm oder 0,41 ju) liegt. Diese dritte
2
Emission C geht von dem Er Hg /^-Niveau aus, das wiederum durch zwei Mechanismen besetzt wird. Bei dem ersten Mechanismus wird Energie durch einen Phononenprozeß von dem Niveau Er G-I1 /2 aufgenommen. Der andere Mechanismus ist ein "Vier-Photonen-Prozeß, dem zufolge ein viertes Quant von Yb'+ auf Er^+ übertragen wird,
Emission C geht von dem Er Hg /^-Niveau aus, das wiederum durch zwei Mechanismen besetzt wird. Bei dem ersten Mechanismus wird Energie durch einen Phononenprozeß von dem Niveau Er G-I1 /2 aufgenommen. Der andere Mechanismus ist ein "Vier-Photonen-Prozeß, dem zufolge ein viertes Quant von Yb'+ auf Er^+ übertragen wird,
- 13 009844/ 1 250
- 13 -
wobei eine Anregung von dem Niveau Er G-... /o au*· Er G-q/o (Übergang 14) erfolgt. An diesen Sprung achließt sich ein innerer Abklingvorgang
auf Er D1- /p an, von wo aus Energie zu Yb zurückübertragen
werden kann, wobei ein Abklingvorgang von Er auf Er IL i~
(Übergang H1) erfolgt.
Eine wesentliche Emission von Holmium tritt lediglich durch einen Zwei-Photonen-Prozeß auf. Eine Emission herrscht von dem Niveau
Ho Sn im grünen Spektralbereich (1 ;. 350 cm" oder 0,54^u) vor.
Ein ähnlicher Vorgang in Thulium führt ebenso zu einer Emission durch einen Drei-Photonen-Prozeß (von Tm G* im blauen Spektralbereich
bei etwa 21 000 cm oder 0;47;u). Der hierfür verant- x
wortliche Mechanismus ergibt sich aus Pig, 3 sowie der vorangehenden
Erläuterung.
Die Einzelheit in Pig, 3 unten ist das Ergebnis einer Dehnung
eines Teiles des Ρς /p-Multipletts für Ytterbium in zwei verschiedenen
beispielsweisen Einbettungsstoffen. Die Dehnung erfolgt
in den gleichen Ordinateneinheiten der Wellenzahlen. Ab-
3+
Sorptionsspektren sind für Yb in einem Oxichlorideinbettungsstoff und auch für das gleiche dreivalente Sensibilisatorion einem Wolframateinbettungsstoff gezeigt« Die Oxichlorid-Aufspaltung ergibt stärker betonte Linienmaxima in den gezeigten Teilen des Spektrums. Eines dieser Maxima mit der Bezeichnung a tritt bei etwa 10 200 cm oder etwa 0,93 ./U auf. Im Gegensatz hierzu liegen viele schärfere Absorptionsmaxima in dem Spektrum für das Wolframat vor. Zum Zwecke der vorliegenden Erläuterung ist eine Absorption in dem Bereich b betrachtet. Tatsächlich ist die Emission im blauen Spektralbereich von Tm verhältnismäßig schwierig anzuregen. Indem der Phosphor bei etwa TO 200 cm (a) oder bei 10 500 cm mit einer geeigneten Amplitude einem Pumpvorgang unterworfen wird, ist mit dem unbewaffneten Auge lediglich die Emission von Er^+ und Ho von dem Oxichloridstoff unterscheidbar. Durch Änderung der Amplitude irgendeiner dieser Wellenlängen
Sorptionsspektren sind für Yb in einem Oxichlorideinbettungsstoff und auch für das gleiche dreivalente Sensibilisatorion einem Wolframateinbettungsstoff gezeigt« Die Oxichlorid-Aufspaltung ergibt stärker betonte Linienmaxima in den gezeigten Teilen des Spektrums. Eines dieser Maxima mit der Bezeichnung a tritt bei etwa 10 200 cm oder etwa 0,93 ./U auf. Im Gegensatz hierzu liegen viele schärfere Absorptionsmaxima in dem Spektrum für das Wolframat vor. Zum Zwecke der vorliegenden Erläuterung ist eine Absorption in dem Bereich b betrachtet. Tatsächlich ist die Emission im blauen Spektralbereich von Tm verhältnismäßig schwierig anzuregen. Indem der Phosphor bei etwa TO 200 cm (a) oder bei 10 500 cm mit einer geeigneten Amplitude einem Pumpvorgang unterworfen wird, ist mit dem unbewaffneten Auge lediglich die Emission von Er^+ und Ho von dem Oxichloridstoff unterscheidbar. Durch Änderung der Amplitude irgendeiner dieser Wellenlängen
3+ 3+
kann die Er - und Ho^ -Aktivatoremission von im wesentlichen reintm Grün zu im wesentlichen reinem Rot in der erläuterten Wei-
kann die Er - und Ho^ -Aktivatoremission von im wesentlichen reintm Grün zu im wesentlichen reinem Rot in der erläuterten Wei-
- 14 009844/1250
se verändert werden. Durch Beaufschlagung des Wolframates oder
b-Gitters bei etwa 10 350 cm sowie einer geeigneten Amplitude (beim vorliegenden Beispiel liegt die Amplitude eine Größenordnung
höher als für das Oxichlorid) mit einem Pumpvorgang kann sich eine unterscheidbare Emission von dem in dem Wolframat enthaltenen
Aktivatorion ergeben. Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Wolframatgitter als
einziges Aktivatorion das dreivalente Ion von Thulium. Demgemäß wird durch eiDen Pumpvorgang ftei dieser Wellenlänge eine im
blauen Spektralbereich liegende Tm -Emission erzeugt. Die Ab-Sorption
für Yb in dem Oxichlorid bei dieser Wellenlänge ist ausreichend schwach, so daß keine unterscheidbare Emission
von dem Er^ - oder Ho -Aktivator in diesem Gitter entsteht.
Da die erfindungsgemäßen Phosphore in Pulverform oder polykristalliner
Form vorliegen können, stellt das Wachstum kein besonderes Problem dar. Beispielsweise können Oxichloride hergestellt
werden, indem die Oxide (seltene Erden und Yttrium« oxide) in Salzsäure aufgelöst, zur Bildung der hydrierten
Chloride verdampft, üblicherweise nahe 1000C im Yakuum dehydriert
und mit Clg-Gas bei erhöhter Temperatur' (etwa 9000C)
behandelt werden. Das entstehende Erzeugnis kann ein oder mehrere Oxic\iloride umfassen, wobei Trichloride oder Gemische derselben
von den Dehydrierungsbedingungen, der Güte des Vakuums und den Kühl be dingungen abhängen. Das Trichloirid schmilzt bei erhöhter
Temperatur und kann als Flußmittel wirken, um die Oxichloride zu kristallisieren. Die YbOCl-Struktur wird durch hohe
Y-Gehalte, Zwischenwerte und Dehydrationsgeschwindigkeiten und niedrige Abkühlgeschwindigkeit bevorzugt, während die komplizierteren
Chloride, beispielsweise Yb^OCl7, durch einen hohen
Gehalt an seltenen Erden, eine geringe Dehydration und eine schnelle Abkühlung begünstigt werden,, Das Trichlorid kann im
wesentlichen durch Waschen mit Wasser entfernt v/erden, Di® Dehydrierung
sollte genügend langsam sein (üblicherweise fünf Minuten oder mehr), um einen übermäßigen Verlust an Chlor zu
vermeiden.
- 15 009844/1250
Oxibromide und Oxijodide können mit ähnlichen Mitteln unter Verwendung
von Bromhydratsäure sowie gasförmigem HBr oder Jodhydratsäure sowie gasförmigem HI anstelle von Salzsäure und Cig
in dem Verfahren hergeßtellt werden.
Bleifluorchlorid und Fluorbromid können in einfacher Weise durch Zusammenschmelzen von PbI9 und PbClp oder PbBrp hergestellt
werden. Die Erzeugnisse können wiederum mit den Oxidhaiogenidphosphoren
zusammengeschmolzen werden, um ihre Eigenschaften einzustellen.
im-
Fatrim-Ytterbium-Wolframate mit Tm können aus einem ü^WgO,,-Flußmittel
durch langsames Abkühlen von 12750C gewonnen werden;
Yttrium-Ortho-Aluminate mit Yb und Ho können in einfacher Weise
aus Flußmittel auf Bleioxidbasis und durch Abziehen von der Schmelze gewonnen werden.
Wichtig für die Erfindung ist die Verwendung eines Gemisches von Pulvern, von denen jedes eine verschiedene Kristallfeldumgebung
für die Ionen seltener Erden aufweist, jeweils sensibilisiert durch Yb^ , wobei ein Pulver Τπγ als Sensibilisator umfaßt,
/oder
während das oder die anderen Pulver durch Er und JRo sensibilisiert
sind, alle jeweils in Verbindung mit einer Infrarotquelle, bei welcher sowohl die Frequenz als auch die Intensität verwendet
werden können. Beispiele von Phosphormatrizen sind Oxichloride, Oxibromide von Oxijodide von seltenen Erden, die entsprechenden
Wismutverbindungen (beispielsweise solche mit einem Gehalt an BiOCl), die Oxichalogenide (beispielsweise solche mit
einem Gehalt an ThOS) und Fluorhalogenide (beispielsweise solche mit einem Gehalt an PbFCl oder PtPBr), Fluoride seltener Erden,
Orthoaluminate und Galliumgranatsteine, Wolframate, Molybdate,
Phosphate und Vanadate. Diese werden am besten in Kombinationen
3+
verwendet, wo die breitesten Yb -Absorptionslinien für die Matrix mit Tnr vorliegen und schmalere Absorptionen solchen mit Er und/oder Ho zugeordnet sind.
verwendet, wo die breitesten Yb -Absorptionslinien für die Matrix mit Tnr vorliegen und schmalere Absorptionen solchen mit Er und/oder Ho zugeordnet sind.
- 16 009844/1 250
Die Oxichloride, Oxibromide und Oxijodide sind bevorzugte Beispiele
für eine in einem schmalen Band erfolgende Ytr+-Absorption;
hiervon sind die Oxichloride bevorzugt» Die letzteren bestehen aus zumindest zwei Varianten, obgleich andere nicht als ausge-.
schlossen zu betrachten sind. Diese weisen verschiedene Struktüren
einschließlich a) der tetragonalen B 4j - P4/nmm-Struktnrr
gemeinsam mit YOCl oder b) einer Hexagonalstruktur mit einem Sauerstoff/Chlor-Verhältnis von weniger als 1 auf, wofür eine
Verbindung mit folgenden analysierten Metallverhältnissen typisch ist: Ί = 56 fo, Yb = 43 % und Er = 1 #, Gitterkonstanten AQ =
5,607 und 0q = 9,206 und vorherrschende d-Abstände von 9,20, 2,33,
3,09, 4,62 und 2,83. Die Analyse ergibt eine Struktur (RE),OCl7,
wobei RE irgendeine der seltenen Erden oder Yttrium bedeutet. Von diesen beiden Strukturen ist (b) wegen des größeren Bereiches
der fluoreszierenden Eigenschaften vorzuziehen. Diese Struktur wird zum Zwecke einer Vereinfachung verallgemeinert als Y^OCl7
wiedergegeben. Man ,-Ybn r-WO. , Nan ,-Ybn r-MoO, und bivalente Ionen
O,0 O,0 4 O,p O1O 4
enthaltende Fluoride sind bevorzugte Ausführungsformen für die
3 +
Breitband-Yb^ -Absorptionsgruppe. Die letztere braucht jedoch nicht verwendet zu werden, wenn eine genügende Anzahl von schmalbandigen Absorptionstypen zur Verfügung steht.
Breitband-Yb^ -Absorptionsgruppe. Die letztere braucht jedoch nicht verwendet zu werden, wenn eine genügende Anzahl von schmalbandigen Absorptionstypen zur Verfügung steht.
Während die strukturellen Betrachtungen wesentlich sind, müssen die Verbindungen auch die erforderlichen Ionenpaare Yb -Er ,
Yb^+-Ho , Gemische hiervon oder Yb^+-TnT+ enthalten. Wie in
Verbindung mit Pig. 3 beschrieben, erfolgt der anfängliche Energieübergang
auf Yb . Ein Minimum dieses Ions wird zu 5 $>
auf der Basis eines gesamten A-Kationengehaltes festgesetzt (z.B. ABO-,
A,B,-0.|2>
IA> A1J WO,), da schätzungsweise unterhalb dieses
Niveaus der Übergang unzureichend ist, um einen nutzbaren Ausgangswirkungsgrad zu erzeugen, unbeschadet des Gehaltes am Aktivator.
Ein bevorzugtes Minimum von etwa 10 # auf der gleichen Basis kann unter geeigneten Bedingungen eine Ausgangsintensität
herbeiführen, welche mit den besten Galliumphosphid-Dioden zu konkurrieren vermag. Der maximale Ytterbiumgehalt beträgt im
wesentlichen 100 $ nuf der gleichen Basis. Ein Vorteil von Zu-
_ 17 _ "bad original
009844/ 1250
sammensetzungen nach der Erfindung liegt darin, daß solche Gehalte
an seltenen Erden tolerierbar sind. Für einen Ytterbiumgehalt
oberhalb 80 $ steigt jedoch die Helligkeit bei steigendem
Ytterbiumgehalt nicht wesentlich an; daher stellt dieser Gehalt ein bevorzugtes Maximum dar.
Eine starke Aktivatorfluoreszenz kann sich, wie erwähnt, von
im wesentlichen rein grüner Emission bei etwa 0,54 bis 0,55>u
zu einem Gemisch aus Grün und Rot bei etwa 0,66 ji verändern,
wenn Er oder Er + Ho der Aktivator ist. Wegen der Wirkung
der AustauOofckopplung von Yb^ zu Er bei einem inneren Abklingvorgang
zeigt die Rotemission von Erbium das Bestreben, für eine größere Ytterbiumkonzentration vorzuherrschen. Eine
Ytterbiumkonzentration zwischen etwa 20 und 50 $ ergibt ein
Gemisch der Strahlungsemission von Grün und Rot für (YbErY)^OCl17,
Während Mengen über 50 f° unter den meisten Umständen eine abgegebene
Emission in Annäherung an rein rot» Strahlung ergeben. Ein bevorzugter Bereich für eine rote Strahlung emittierende Phosphorbesohichtung
liegt demgemäß zwischen 50 und 80 fo Yb .·
von
Der Erbiumbereich erstreckt sich/etwa 1/16 $>
bis 20 $>. Unterhalb des Minimums ist von Erbium abgegebene Strahlung nicht
wahrnehmbar. Oberhalb des Maximums, welches lediglich für hohe Yb-Konzentrationen erreicht wird , löschen innere atrahlungslose
Vorgänge die abgegebene Erbiumstrahlung im wesentlichen aus.
Ein bevorzugter Bereich erstreckt sich von etwa 1/4 i° bis etwa
2 %. Das Minimum wird durch das subjektive Kriterium bestimmt,
dasslediglich bei diesem Niveau eine beschichtete Diode mit
genügender Ha^ligkeit zur Beobachtung in einem normal belichteten
Raum zu (Halten ist. Die obere Grenze ergibt sich aus der Beobachtung, daß eine weitere Steigerung die abgegebene Strahlung
für irgendein gegebenes Pumpniveau nicht wesentlich steigert.
Holmium, das als Zusatz zu Erbium in Verbindung mit Ytterbium aowie auch mit Ytterbium allein empfohlen wird, kann in einer
- 18 009844/1250
Menge von etwa 1/50 $ bis etwa 5 % vorliegen, um eine grüne
Strahlungsemission zu erzielen oder die grüne Strahlungsemission
von Erbium zu verstärken. Eine solche Aktivierung kann in dem Zwischenbereich von 20 bis 50 % Yb aliein oder beim Vorliegen
von Erbium sowie auch bei größeren Konzentrationen des Yb günstig sein. G-erhge Mengen von Holmium erzeugen eine geringe unterscheidbare
abgegebene Strahlung bei Betrachtung mit dem Auge. Mengen von im wesentlichen größer als 2 % ergeben keine wesentliche
Steigerung; Mengen oberhalb etwa 10 $ ergeben eine wesentliche Auslöschung. Thulium kann auch Phosphore aktivieren, wobei der
Gehalt des Thuliums den Erfordernissen der abgegebenen Strahlung im blauen Spektralbereich unterworfen ist. Mengen von etwa 1/16 %
bis etwa 5 fi sind wirksam. Grenzen werden auf Grund gleicher
Überlegungen wie beim Holmium ermittelt.
Wenn der erforderliche Kationengehalt des Materials nicht durch die Gesamtheit aus Yb+Er+Ho+Tm erzielt wird, können "inerte"
Kationen eingeschlossen werden, um den Mangel zu ergänzen. Derartige Kationen weisen günstigerweise keine Absorptionsniveaus
unterhalb und innerhalb einer kleinen Anzahl von Phononen irgendeines der Niveaus auf, die für die beschriebenen Vielfachphoto—
nenprozesse wesentlich sind. Ein Kation, welches sich als geeig-
2+ ^5+ net erwies, ist Yttrium. Andere Kationen sind Pb , Gd^ und
Andere Erfordernisse entsprechen allgemein denjenigen für Phosphorstoffe.
Verschiedene Verunreinigungen, welche ei*e UnerWÜnSChte
Absorption erzeugen oder die erfindunsgemäßen Systeme in anderer Weise "vergiften" können, sind zu vermeiden. Als allgemeine
Vorschrift ist eine Reinhaltung der Verbindungen auf einem Wert angemessen, welche einem Reinheitsgrad der Ausgangssubstanzen
von 99,9 % entspricht. Eine weitere Verbesserung ergibt sich jedoch durch weitere Reinheitssteigerung auf zumindest 99,999 f°»
"5+
Die Absorptionsbanden von Yb liegen bei verschiedenen Energieniveaus, und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften des das Ion einhaltenden Einbettungsmaterials. Somit kann ein Phosphor
Die Absorptionsbanden von Yb liegen bei verschiedenen Energieniveaus, und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften des das Ion einhaltenden Einbettungsmaterials. Somit kann ein Phosphor
durch 3
- 19 -
aus einem Gemisch von zwei oder mehr Phosphoren, die durch Yb .
0 098U/1250
sensibilisiert sind, vorzugsweise durch Anwendung einer Schmal-
3+ bandanregung in einem besonderen Absorptionsbereich für Yb ,
in einem besonderen Einbettungsmaterial angeregt werden. Diodenanordnungen, bei welchen verschiedene Dioden bei verschiedener
Frequenz emittieren (z.B. durch verschiedene Indium-Dotierungsniveaus)
können verwendet werden, um eine solche Selektivität zu erzielen. Wahlweise können einzelne Bestandteile .eines Phosphorgemisches
mit einem einzigen Strahl unter Verwendung eines parametrischen Oszillators angeregt werden, welcher in Ausgangswellenlängen
abgestimmt sein kann, um eine Anpassung auf die gewünschten Absorptionsbereiche von Yb in den verschiedenen
Matrizen zu erzielen, und welcher hinsichtlich seiner Intensität verändert werden kann, um die gewünschten Fluoreszierungsniveaus
zu erreichen.
Es ist nunmehr das beispielsweise Gemisch a)
b> Na0,5Yb0,49Tm0,01WO4
betrachtet. Die erstgaßnnte Komponente emittiert im grünen Bereich
(0,54 - 5 ^w) bei schwacher infraroter Anregung, wobei sich
die grüne Farbe über Zwischenfarben zu rot (0,66 ^μ) zu verschieben
scheint, wenn die Anregungsamplitude steigt. Bei dieser Verbindung weist Yb Absorptionsmaxima bei 0,94, 0,95, 0,98 ^u
auf, wobei keine Absorption zwischen 0,96 und 0,97 μ vorliegt. Die zweitgenannte Substanz emittiert blaue Strahlung (0,47 μ)
unter starker infraroter Anregung und weist Absorptionsmaxima im Bereich von 0,96 - 0,97 ,μ sowie auch bei allen anderen Frequenzen
auf. Daher ist es möglich, eine blaue Emission von dem Wolframat (b) allein anzuregen (über die Yb^+-AbSorptionsmaxima
in dem Bereich von 0,96 - 0,97 μ) oder beim Vorliegen des Oxichlorids
(a). Der Prozeß für die Emission blauer Strahlung aus , Tm ist verhältnismäßig unwirksam und erfordert eine wesentlich
stärkere Anregung als bei der Erzeugung einer roten oder
grünen Emission nun Erbium und/oder Holmium in dem Oxichlorid.
009844/1250 -20-
Somit hat die Emission von (b) ©inen kleinen Einfluß auf die
Färbung der abgegebenen Gesamtstrahlung, wenn sowohl (a) als auoh (b) angeregt werden, beispielsweise bei einem Niveau von
0,98 μ, das zur Erzeugung einer Erbiumemission ausreicht.
Die Anregungsquelle kann eine Anordnung von kohärenten oder inkohärenten
Dioden sein, wobei eine Diode bei jeder kritischen Frequenz in Abhängigkeit von programmierten Signalen gesteuert
emittiert, oder die Anregungsquelle kann ©ine kohärente Quelle gefolgt von einem parametrischen Oszillator sein, welcher die
Ausgangsfrequenz über den notwendigen Bereich zu verschieben vermag, sowie einem Modulator zur Änderung der Ausgangsintensität.
In dem Falle des parametrischen Oszillators kann eine Frequenzverschiebung aus der Anlegung einer mechanischen Belastung an
dem parametrischen Oszillator sowie auch durch eine Temperaturänderung
entstehen^ eine Intensitätsmodulation kann durch die Verwendung eines elektrooptischen Standardmodulators gesteuert
werden, beispielsweise auf der Basis von LiTaO,, wie dies in der Zeitschrift "Journal of Applied Physics", Band 38, Seite 1611
(1967) beschrieben ist. Der erfindungsgemäß erwartete Kurztermaufschlag
(short term impact) liegt auf dem Gebiet der mittels Infrarotanregung erzeugten Bilddarstellung. Diese Energie, allgemein
in Form eines oder mehrerer Strahlen, wird allgemein dazu gebracht, einen im wesentlichen homogenen Phosphor entweder von
vorn oder von hinten abzutasten. Es wurde eine Anordnung beschrieben, welche zu einem im wesentlichen schwarzen und weißen
Bild führt. Systeme, mit denen zumindest zweifarbige oder auch
dreifarbige Bilder erzeugt werden können, indem von Änderungen der Frequenz und/oder Amplitude Gebrauch gemacht wird, um eine
Anpassung auf unterschiedliche Gitterabsorptionen zu erzielen und/oder das Vorherrschen unterschiedlicher Vxelphotonenprozesse
hervorzurufen, wurden beschrieben.
Während ein wesentlicher Vorteil nach der Erfindung darin zu sehen ist, daß ein homogener Phosphor (bisweilen mit zugemisch-Albit)
verwendet wird, können gewisse Anordnungen den Wunsch
- 21 009844/1250
nach einem gemusterten Bildschirm erwecken. Es ist zu erwarten,
daß jede solche Anordnung ebenfalls einen Abtaststrahl verwendet, obgleich die Abtastung diskontinuierlich oder quasikontinuierlich
sein kann.
Unter gewissen Umständen kann es günstig sein, auch gewisse erfindungsgemäß
beschriebene Phosphore in Verbindung mit einer Anordnung infraroter Strahlungsquellen zu verwenden. Bevorzugte
Anordnungen umfassen Kreuzpunktanordnungen von G-alliumarsenid-Dioden.
Obgleich eine solche Anordnung gemäß der vorliegenden Lehre nicht bevorzugt zu werden braucht, sind gewisse vorliegend
beschriebene Phosphore mit Vorteil in einem solchen System zu verwenden.
Die Erfindung betrifft in weitem Umfang die bildliche Darstellung
von Information. Hierunter ist regelmäßig repräsentative Information zu verstehen, wie sie von dem menschlichen Auge in
Lebenssituationen erkannt wird. Eine solche Information wird nicht durch Veränderung der Farbe dargestellt, wo Farbe verwendet
wird, sondern auch durch eine Veränderung der ParbintenBität.
Unter gewissen Umständen ist es günstig, die Information so darzustellen, daß keine Intensitätsgradationen eingeschlossen sind.
Die erfindungsgemäßen Systeme und Phosphore sind, wie sich versteht,
in gleicher Weise auch für solche Zwecke anwendbar.
0098U/12 50
Claims (8)
- AnsprüchePhosphoreszierendes Bildwiedergabesystem zur Darstellung visueller Informationen mit einer Phosphorschicht zur Emission im sichtbaren Spektralbereich, ersten Bauelementen zur Energiebeaufscfhlagung der Phosphorschicht bestehend im wesentlichen aus einer elektromagnetischen Strahlungsquelle mit einem Wellenlängenbereich -außerhalb des sichtbaren Spektrums und einem zweiten Bauelement zur Ablenkung der Strahlung in der Weise, daß diese auf aufeinanderfolgende Teiledes Phosphors auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung innerhalb des infraroten Spektralbereiches liegt und der Phosphor zumindest in zwei sichtbaren Wellenlängen emittierend ausgebildet ist, deren jede eine Amplitude aufweist, die vom unbewaffneten menschlichen Auge unterscheidbar ist.
- 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erscheinende Trennung zwischen den beiden Wellenlängen der sichtbaren Strahlung von einem Parameter der infraroten Strahlung abhängig gemacht ist.
- 3« System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die Frequenz ist und der Phosphor im wesentlichen aus einem mechanischen Gemisch von zumindest zwei verschiedenen Verbindungen besteht, deren jede zumindest ein ausschließliches Aktivatorion enthält und in welcher eine Frequenzänderung der infraroten Strahlung zu einer selektiven Absorption und folglich einer selektiven Emission innerhalb eines gegebenen Gliedes der zugemischten Verbindungen führt.
- 4. System nach einem der Ansprüche 1 - 3f dadurch gekennzeichnet, daß die infrarote Strahlung kohärent ist und zumindest ein Laser (25) zu deren Erzeugung vorgesehen ist.- 2 009844/1250
- 5. System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlungsquelle inkohärent ist und zumindest eine infrarote Strahlung emittierende G-alliumarsenid-Diode(2) umfaßt und Bauelemente (Leitungen 3, 4) zur Vorwärtsvorspannüng der Diode vorgesehen sind.
- 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle zumindest zwei Dioden mit Emissionsmaxima bei unterschiedlichen Wellenlängen im Infrarotbereich umfaßt.
- 7. System nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor im wesentlichen aus einem mechanischen Gemisch von teilchenförmigen! Material einschließlich Teilchen unterschiedlicher Verbindungen besteht, deren 3ede mit einem ausschließlichen Aktivatorion sensibilisiert ist, um eine Emission bei einer unterschiedlichen sichtbaren Wellenlänge hervorzurufen, und daß die Verbindungen sich unterscheidende Absorptionsspektren über eioen Teil des Infrarotspektrums aufweisen, so daß die erscheinende farbige Strahlungsemissioh durch Änderung der Art der energieübertragenden Infrarotemission zu verändern ist.
- 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Verbindungen ein Oxichlorid mit einem Verhältnis Chlor/Sauerstoff größer als 1 ist.00 9 8 A U1250
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US81661369A | 1969-04-16 | 1969-04-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2018305A1 true DE2018305A1 (de) | 1970-10-29 |
Family
ID=25221126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702018305 Pending DE2018305A1 (de) | 1969-04-16 | 1970-04-16 | Phosphoreszierendes Bildwiedergabesystem |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3634614A (de) |
BE (1) | BE748883A (de) |
DE (1) | DE2018305A1 (de) |
FR (1) | FR2043401A5 (de) |
GB (1) | GB1313395A (de) |
NL (1) | NL7005412A (de) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3922435A (en) * | 1971-10-15 | 1975-11-25 | Dennison Mfg Co | Heat transfer label |
US3838307A (en) * | 1972-08-14 | 1974-09-24 | Bunker Ramo | Color plasma display |
US4236819A (en) * | 1974-07-29 | 1980-12-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Imagery with constant range lines |
JPS6418133A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Myata Seizo | Display medium and device |
US5162928A (en) * | 1988-11-02 | 1992-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Head-up display apparatus |
JPH02124515A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-11 | Canon Inc | 表示装置 |
JPH0336890A (ja) * | 1989-07-03 | 1991-02-18 | Pioneer Electron Corp | ビームインデックス方式カラー表示装置 |
US5245467A (en) * | 1989-10-30 | 1993-09-14 | Pirelli Cavi S.P.A. | Amplifier with a samarium-erbium doped active fiber |
US5003179A (en) * | 1990-05-01 | 1991-03-26 | Hughes Aircraft Company | Full color upconversion display |
US6849855B1 (en) * | 1991-10-09 | 2005-02-01 | Raytheon Company | Method for marking and identifying objects coated with up-conversion material |
US5736410A (en) | 1992-09-14 | 1998-04-07 | Sri International | Up-converting reporters for biological and other assays using laser excitation techniques |
US5674698A (en) * | 1992-09-14 | 1997-10-07 | Sri International | Up-converting reporters for biological and other assays using laser excitation techniques |
US6399397B1 (en) | 1992-09-14 | 2002-06-04 | Sri International | Up-converting reporters for biological and other assays using laser excitation techniques |
US5698397A (en) * | 1995-06-07 | 1997-12-16 | Sri International | Up-converting reporters for biological and other assays using laser excitation techniques |
US6159686A (en) | 1992-09-14 | 2000-12-12 | Sri International | Up-converting reporters for biological and other assays |
US5544268A (en) * | 1994-09-09 | 1996-08-06 | Deacon Research | Display panel with electrically-controlled waveguide-routing |
CN1305183C (zh) * | 1995-06-02 | 2007-03-14 | 松下电器产业株式会社 | 激光光源及其光盘设备 |
US6275205B1 (en) * | 1998-03-31 | 2001-08-14 | Intel Corporation | Method and apparatus for displaying information with an integrated circuit device |
US6937221B2 (en) | 1998-08-05 | 2005-08-30 | Microvision, Inc. | Scanned beam display |
US20020075210A1 (en) * | 1998-08-05 | 2002-06-20 | Microvision, Inc. | Low light viewer with image simulation |
EP1226718A1 (de) * | 1999-10-29 | 2002-07-31 | Microvision, Inc. | Bildanzeigevorrichtung mit abstatlichtstrahl |
GB0024112D0 (en) * | 2000-10-03 | 2000-11-15 | Cambridge 3D Display Ltd | Flat panel display |
US20060081793A1 (en) * | 2004-01-26 | 2006-04-20 | Microvision, Inc. | Head-worn video display with viewing screen |
US8106586B1 (en) | 2004-04-26 | 2012-01-31 | Imaging Systems Technology, Inc. | Plasma discharge display with fluorescent conversion material |
US20080112663A1 (en) * | 2006-03-22 | 2008-05-15 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Layered electromagnetically responsive assembly |
US8952612B1 (en) | 2006-09-15 | 2015-02-10 | Imaging Systems Technology, Inc. | Microdischarge display with fluorescent conversion material |
EP2219723A2 (de) * | 2007-10-22 | 2010-08-25 | Endocross Ltd. | Ballons und ballonkathetersysteme zur behandlung von gefässverschlüssen |
US8018442B2 (en) * | 2008-09-22 | 2011-09-13 | Microsoft Corporation | Calibration of an optical touch-sensitive display device |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2837676A (en) * | 1956-02-20 | 1958-06-03 | Hyman A Michlin | Method and means for optically reducing the perceptibleness of discrete component color elements of a color image |
GB1038200A (en) * | 1963-12-24 | 1966-08-10 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to solid state display devices |
US3517334A (en) * | 1964-07-02 | 1970-06-23 | Trw Inc | Laser pumped by multiple photon absorption |
US3533956A (en) * | 1964-12-22 | 1970-10-13 | American Optical Corp | Laser composition |
US3508208A (en) * | 1967-12-27 | 1970-04-21 | Bell Telephone Labor Inc | Optical organic memory device |
US3541022A (en) * | 1968-03-28 | 1970-11-17 | Gen Electric | Infrared excitable ytterbium sensitized erbium activated rare earth oxysulfide luminescent material |
-
1969
- 1969-04-16 US US816613A patent/US3634614A/en not_active Expired - Lifetime
-
1970
- 1970-04-13 BE BE748883D patent/BE748883A/xx unknown
- 1970-04-15 FR FR7013640A patent/FR2043401A5/fr not_active Expired
- 1970-04-15 NL NL7005412A patent/NL7005412A/xx unknown
- 1970-04-16 DE DE19702018305 patent/DE2018305A1/de active Pending
- 1970-04-16 GB GB1816470A patent/GB1313395A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7005412A (de) | 1970-10-20 |
US3634614A (en) | 1972-01-11 |
GB1313395A (en) | 1973-04-11 |
FR2043401A5 (de) | 1971-02-12 |
BE748883A (fr) | 1970-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2018305A1 (de) | Phosphoreszierendes Bildwiedergabesystem | |
DE69213908T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Infrarot/Sichtbar-Aufwärts-Umwandlung in einem bei Raumptemperatur arbeitenden Laser- oder Anzeige-System | |
DE3886362T2 (de) | Erzeugung von kohärenter optischer Strahlung durch optische Mischung. | |
DE19504047C1 (de) | Lasersystem für Farbbildprojektion | |
DE2033805A1 (de) | Farbbildwiedergabeanordnung | |
EP0407830B1 (de) | Polarisator | |
DE2347065A1 (de) | Vorrichtung mit einem magnetooptischen modulator | |
EP1243030B1 (de) | Weisslichtquelle auf der basis nichtlinearer optischer prozesse | |
DE2304552A1 (de) | Anordnung zur erzeugung elektromagnetischer wellen | |
DE2018354C3 (de) | Elektrolumineszente Einrichtung | |
DE2739437A1 (de) | Leuchtstoff und verfahren zu seiner herstellung | |
DE19514065C2 (de) | Nichtlinearer optischer Strontium-Beryllatoborat-Kristall, Verfahren zur Herstellung und seine Verwendung | |
DE2415321A1 (de) | Farbdarstellungsvorrichtung auf basis von fluessigkristallen und verfahren zur schaffung der farbdarstellung | |
DE1764651B2 (de) | Vorrichtung zur elektrooptischen modulation oder nichtlinearen frequenzaenderung von kohaerentem licht durch phasenanpassung | |
DE2018353C3 (de) | Elektrolumineszente Vorrichtung | |
DE1464711C3 (de) | Diodenlaser | |
DE2224619C3 (de) | Leuchtstoff auf der Basis von Fluoriden der seltenen Erden, aktiviert mit Ytterbium und Erbium | |
DE2246030A1 (de) | Holographisches system zur bildung eines indexgitters im innern eines ferroelektrischen materials | |
DE1203820B (de) | Farbfernsehen auf Projektionsschirmen | |
DE2155241A1 (de) | Verfahren zum betrieb einer fluessigkristallzelle | |
DE1487779B2 (de) | Bildwiedergabevorrichtung | |
DE1589382C3 (de) | Verfahren zum Steuern der Lumineszenzfarbe lumineszenzfähiger Substanzen | |
DE1467484A1 (de) | Leuchtstoff und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2160656A1 (de) | Anordnung und Verfahren zur Wechselwirkung von Teilchen mit einer Lichtwelle | |
DE2018352C (de) | Aufwärtstransformierender Fluoreszenzstoff zur Umwandlung infraroter Strahlung in sichtbare Strahlung sowie seine Verwendung |